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来源： 发布时间：2024-11-07
人和猿尾巴消失演化的遗传基础
《自然》封面：猴科的猕猴。《自然》杂志第8001期封面文章报道了猿和人是怎么失去尾巴的。失去尾巴是猿和人演化世系中最引人注意的改变之一，这使他们和猴科大为不同。但是，这一发育背后的遗传学研究仍不明确。夏波等人的研究成果表明，单个转座子可能造成了猿和人的尾巴消失。研究人员通过进一步研究发现，插入这一转座子到“TBXT”基因（TBXT指一个尾巴发育的重要基因）的非编码部分，会造成基因的选择性剪切。DNA转录到RNA时，这一剪切会移除基因中部分蛋白质编码部分，研究结果表明这可能造成了人和猿的尾巴消失。
面临消失的美国沿海城市
《自然》封面：美国佛罗里达州萨默黑文地区受到海平面上升威胁的房屋。《自然》杂志第8002期封面文章报道了到2050年，美国32个沿海城市有大片土地面临被淹的风险。研究团队将陆地高程变化模型和海平面上升预测数据相结合，估算了这些城市的洪涝风险，包括美国波士顿、新奥尔良、旧金山等地区。研究团队指出，海岸沉降加上海平面上升或使额外1006～1389平方千米的土地到2050年面临被淹风险，这可能会影响大约17.1万栋房屋。研究团队呼吁应该加强防洪措施和沉降控制来提升当前的海岸保护。
干旱引发并维持了北美的彻夜大火
《自然》封面：英属哥伦比亚亚当斯湖畔，两片被彻夜大火照亮的积云。《自然》杂志第8003期封面文章报道了北美野火行为在昼夜尺度的转变程度。在持续的气候变化下，偏离传统“白天剧烈、夜晚安静”的模式，连续彻夜燃烧的野火会更频繁发生。研究者调查了北美2017—2020年间发生的23557次火情。他们在340次火灾中发现了1095次彻夜燃烧，并指出1/5的大型火灾至少经历了一次这种极端夜火事件。与干旱有关、日益增多的极端干燥燃料驱动了这些彻夜大火。干旱条件有助于预测彻夜燃烧的可能性，在气候变化背景下或有助于火灾管理。
至少1/12的恒星存在吸收行星的证据
《自然》封面：一组共同移动的恒星对中的一颗恒星正在捕获并吸收另一颗行星的艺术再现图。《自然》杂志第8004期封面文章报道了恒星吸收行星的证据。研究团队提供证据证明，每12颗恒星中可能约有1颗恒星吸收了一颗行星。一颗恒星的化学组成会在它吞噬行星时发生改变，所以作者们研究了两颗恒星在同一时间诞生的双恒星系统。通过比较这些双恒星的光谱特征，团队能确认其中一颗恒星吸收一颗行星的事件。研究团队确定了91对密近“共出生”恒星并发现其中8%的恒星都存在吸收行星的证据。
断裂和构造应力驱动超快速岩浆流入岩脉
《科学》封面：2024年2月8日，冰岛一个小镇附近的一条道路被快速移动的岩浆摧毁。《科学》杂志第6688期封面文章报道了利用多种地球物理观测手段模拟岩脉的形成和岩浆的输送。在岩浆横向流动超过数百公里的地方，可以找到许多暴露的巨型岩脉群的例子。研究表明，如果在岩脉边界有足够大的通道，并且在岩脉开始形成之前，沿岩脉通道已经逐渐形成了高拉应力，那么在岩浆体中只要有适度的超压，就可以形成大量岩浆流入岩脉。高流速为大家了解主要岩脉的形成提供了线索，高流速侵入传播到地表并转变为喷发会导致严重潜在危险。
视觉偏好基因的适应性渗入
《科学》封面：热带蝴蝶在选择配偶时也会表现出多种警告模式。《科学》杂志第6689期封面文章报道了蝴蝶翅膀颜色偏好行为的遗传基础。视觉偏好是择偶和性选择的重要驱动因素，但关于其如何在基因水平上进化知之甚少。在这项研究中，研究人员研究了袖蝶属蝴蝶所展示的亮色警告图案的多样性，这些图案也被用于择偶过程。结合行为、群体基因组和表达分析，研究人员发现两个袖蝶属物种通过杂交交换遗传物质，进化出了对红色图案的相同偏好。研究结果揭示了视觉引导下的行为如何在基因组中编码，从而促进了适应和物种形成。
梦想机器
《科学》封面：一个全新的粒子加速器概念，在模拟的加速器中，碰撞产物穿过μ介子衰变产生的外来粒子的薄雾。《科学》杂志第6690期封面文章报道了μ子对撞机的想法吸引着一些物理学家，尤其是年轻的研究人员。μ子通过碰撞产生，是不稳定亚原子粒子。物理学家希望制造出比传统的质子对撞机更快、更便宜地达到新发现所需的高能机器。但这项未经证实的技术具有相当的挑战性，因为μ子会在不到一秒的时间内衰变。这种被称为μ子对撞机的加速器如果能够被建造出来，它可能会彻底改变粒子物理学。
露西的世界
《科学》封面：50年前，古人类学家在埃塞俄比亚出土了一具320万年前的古猿“露西”骨架，最新基于露西的研究改变了人们对人类起源的看法。《科学》杂志第6691期封面文章报道了利用数字技术重建早期人类祖先（或古人类）缺失的软组织。为了重建古人类的肌肉，科学家们从人类自身开始研究。通过对现代女性和男性的肌肉和骨骼结构进行核磁共振和CT扫描，能够绘制出“肌肉路径”，并建立一个数字肌肉骨骼模型。这个重建是通过用她的骨骼模型和来自她的物种——南方古猿阿法种其他成员的骨头，逐块肌肉地重建露西的身体来完成的。
揭示青藏高原东南侧腾冲火山下方不稳定流体迁移
中国科学院地质与地球物理研究所牛杰明等人首次观测到了深部低频地震事件，论证了在青藏高原东南侧腾冲火山下方可能存在不稳定流体（大概率是岩浆）迁移过程。相关成果发表于《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）。利用12年的连续地震观测资料，研究者们共发现了约200个深部低频地震事件。结合腾冲火山全新世喷发物的岩石学特征、地球化学气体观测和热通量观测，研究者们认为进行过迁移的流体大概率是岩浆。这个发现可能证明了在青藏高原东南侧存在的不稳定岩浆动力过程，并揭示了在其他类似非典型区域可能存在被低估的灾害风险和地热、矿物资源。
大地电磁数据揭示的北美中陆大裂谷下的地幔柱轨迹
中国地质大学（武汉）“深地资源与电磁探测”研究团队胡祥云教授等人提出了北美大陆中央大裂谷与地幔柱相互作用的新模型。相关成果发表于《国家科学评论》（National Science Review）。形成于约11亿年前的北美中陆大裂谷系统是存在于太古宙劳伦大陆苏必利尔省内发育失败的大陆裂谷，是北美大陆中部重要的前寒武地质特征之一。研究结果对现有研究推断的地幔柱中心的位置提供了支持，认为早期形成的裂谷几何形状受先前存在的太古宙构造控制。研究为理解北美中陆大裂谷的形成提供了新视角，也对探究硫化物矿床和未来资源勘查具有启示意义。
揭示地幔动力新机制
南方科技大学林间院士团队联合自然资源部第二海洋研究所李家彪院士团队、中国科学院南海海洋研究所、法国巴黎地球物理研究所等单位中外科学家，首次在极端的北极环境中，实施破冰并放置海底地震探测仪器，揭示超慢速扩张洋中脊的岩浆活动存在的超强变化，提出主动和被动地幔上涌双机制控制了全球洋中脊系统。相关成果发表于《自然》（Nature）。基于这项海底深部探测和综合调查，研究团队发现北极超慢速扩张洋中脊极端丰富和高变化的岩浆供给特征，确立了主动地幔上涌这一新的动力学机制，提出全球洋中脊系统均受主动和被动地幔上涌双机制控制的新机理，完善了地球板块边界动力学理论。
海洋亚中尺度过程组网观测研究
中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心、物理海洋教育部重点实验室张志伟、赵玮等人揭示了亚中尺度涡旋的运动学和动力学特征，证实了开阔大洋亚中尺度涡旋的广泛存在。相关成果发表于《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）。海洋亚中尺度过程是空间尺度为1～10千米量级、时间尺度为1～10天量级的一类海洋运动，在大洋能量串级和垂向物质输运中扮演着重要角色，对大洋环流和生物地球化学过程等具有重要调控作用，是当前海洋科学的前沿研究领域。研究团队在国际上首次利用现场观测证实了基于新一代干涉高度计卫星的亚中尺度过程观测能力。
全球范围城市化导致的极端干旱加剧
武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室王超与中国地质大学国家地理信息系统工程技术研究中心陈能成等人合作，全面系统地分析了全球城市化对局地干旱的影响。相关成果发表于《自然·城市》（Nature Cities）。城市化伴随的频繁且快速的地表覆盖的转变，显著影响了局地的水分和能量平衡。植被覆盖的减少及不透水面的扩张，分别降低和增加了城市的潜热通量和显热通量，进一步导致了城市热岛效应的加剧和城市用水需求的增加。城市化还增加了大气水汽压差并降低了空气相对湿度，使得城市处于更加干燥的环境，即干岛效应。在这些因素的累积影响下，模拟结果显示城市区域的弱降雨受到了抑制，进一步加剧局地干旱。
降尺度视角的地下水微塑料污染特征
中国科学院城市环境研究所徐耀阳等人联合国内外科学家在地下水微塑料数据整合的基础上提出了尺度对比分析路径。相关成果发表于《水研究》（Water Research）。微塑料直径小于5毫米，主要来源于塑料制品、轮胎、衣服等产品的生产与使用，可通过跨介质传输至地下含水层。地下水是全球水资源不可或缺的一部分，现有的研究数据主要集中在人类活动频繁且地下水资源较为稀缺的地区，地下水充沛地域的微塑料研究数据反而极为稀缺。未来的研究需要依据区域人口密度、地下水用途和污染源，增加并优化监测点位的设置，建立更全面的全球地下水微塑料的监测体系和数据平台。
新石器以来山东地区人群的遗传史
复旦大学科技考古研究院文少卿团队、生命科学学院金力团队联合厦门大学王传超团队、中国社会科学院考古所王明辉团队、山东省考古研究院孙波团队及烟台市博物馆等13家单位重建了近六千年以来山东的人群遗传历史，以科技考古手段描述了中华民族“血脉”融合的动态过程。相关成果发表于《当代生物学》（Current Biology）。研究是科技部“中华文明探源研究”专项子课题中华文明起源进程中的古代人群与分子考古学研究的阶段性成果之一。研究发现与周王室关系密切的诸侯国境内的人群有更多中原人群的血统，如靠近齐国都城临淄的两醇和靠近薛国都城的东康留；而本地东夷诸侯国境内的人群有更多山东本地人群的血统。
主导西北干旱区升温的季节已从冬季转变为春季
中国科学院新疆生态与地理研究所陈亚宁研究员团队基于站点和多个再分析数据集，探讨了1960年至2020年西北干旱区主导温度季节是否发生变化，并试图从机制角度确定了影响这一地区主导增温季节的驱动机制。相关成果发表于《npj气候与大气科学》（npj Climate and Atmospheric
Science）。研究结果表明，西北干旱区升温最快的季节已从冬季转变为春季。春季增温对年温升的贡献率从-5%～7%上升到58%～59%，而冬季增温的贡献率从60%～75%下降到-4%～9%。然而，近期春季增温和冬季降温的机制不同。云量减少导致太阳辐射增加是春季近期增温的主要原因，而西伯利亚高压的增强则是近期冬季降温的主要驱动因素。
新型交互式心脏瓣膜再生材料
华中科技大学化学与化工学院吴钰周教授和同济医学院附属协和医院董念国教授、史嘉玮教授等合作，为心脏瓣膜的修复和再生提供了一种有效的解决方案。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。目前没有药物可以阻止心脏瓣膜病导致的心脏瓣膜恶化，因此瓣膜置换手术依旧是最有效的治疗方案之一。具有再生能力的组织工程心脏瓣膜的开发具有重大意义，但新型瓣膜假体的构建通常涉及复杂的多种功能性药物分子的负载等复杂设计，这也极大地限制了其临床转化的潜力。研究解决了非共价交联剂在稳定性和力学强度方面的不足，同时也克服了不可降解的共价交联剂可能导致的细胞浸润和组织再生受阻的问题。
人工智能实现抗耐药菌聚合物逆向设计
华东理工大学信息学院钱锋院士和唐漾教授联合材料学院刘润辉教授团队同海外合作者合作，在基于人工智能实现小样本多肽模拟聚合物活性预测和逆向设计方面取得进展。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。全球抗生素耐药性风险不断升级，亟需探索高效抗耐药菌广谱抗菌剂的新策略。研究团队通过构建面向聚合物的多模态信息（文本序列、图形、描述符）表征构架，开展小样本聚合物数据下对海量聚合物结构的精准抗菌性能预测；同时在β-多肽聚合物的逆向设计过程中，获得83个具有广谱抗耐药菌活性和高选择性的优选聚合物库，实现人工智能辅助抗耐药菌宿主防御肽模拟聚合物的小样本逆向设计。
非酒精性脂肪性肝病发病机制研究
上海交通大学医学院陆炎研究员、胡承研究员、李垚副研究员及复旦大学赵冰研究员合作，在非酒精性脂肪性肝病发病机制研究方面取得进展。相关成果发表于《细胞·代谢》（Cell Metabolism）。非酒精性脂肪性肝病是我国重大肝脏疾病，成人患病率接近30%，且呈年轻化趋势。主要表现为肝脏甘油三酯沉积，进而引起肝细胞氧化应激、内质网应激和凋亡坏死，导致肝脏损伤和炎症。研究发现去泛素化酶和组蛋白丙酰化修饰可作为肝脏甘油三酯代谢的新型调控因子，在非酒精性脂肪性肝病和非酒精性脂肪性肝炎进程中发挥重要作用，并且有潜力为临床治疗药物的开发提供理论支持。
脑钙化症治疗研究进展
福建医科大学陈万金教授团队联合中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心熊志奇研究员、临港实验室程学文副研究员在脑钙化症治疗研究方面取得进展。相关成果发表于《神经元》（Neuron）。脑钙化是一种成人大脑的普遍现象，在65岁以上老年人群发生率高达20%。脑钙化症是一种以基底节、小脑等脑区出现双侧对称性钙化灶沉积为特征的疾病，颅脑CT为主要检查手段，病理性的脑钙化症可能出现严重神经与精神症状，如运动障碍、言语不清、痴呆、头痛、头晕和抑郁等。研究揭示了原发性家族性脑钙化症主要致病基因的新型可变剪接调节机制，并研发了反义寡聚核苷酸疗法，为脑钙化症干预疗法提供理论支持。
云顶放电产生机理研究
中国科学技术大学雷久侯教授、祝宝友教授和刘非凡副教授团队基于自主研制的地基闪电观测阵列，发现云顶放电存在极性竞争关系，提出主导云顶放电产生的新概念模型。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。云顶放电是一类发生在穿透性过冲云顶附近的蓝色放电现象，作为对流层雷暴向平流层及中高层大气物质和能量注入重要一环，这类放电可以直接改变平流层区域的氮氧化物和臭氧等温室气体含量，间接影响地球大气中长波红外辐射的收支平衡。研究成果为云顶放电的产生机理提供了一种新视角，为后续评估云顶放电的全球发生率及其导致的平流层化学扰动提供了可能。
电力供应中断阻碍了电动汽车在城市的普及
北京理工大学王兆华教授团队与国内外合作者在电力系统稳定性与交通电气化领域取得新成果。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。在前期的研究中，学者们广泛探讨了电池技术的进步和充电桩的部署等对于推动交通电气化发展的重要性。然而，学术界与政策制定者往往忽视了电力供应稳定性在交通电气化进程中的基础性作用，对于电力供应中断及其对交通电气化影响的考虑尚不充分。论文以交通领域新能源汽车推广为例，实证研究分析了电力系统稳定性对交通电气化的影响及其带来的碳减排收益损失，为优化电力系统管理、增强电网韧性、推动新能源汽车产业健康发展提供科学指导和决策支持。
力学超材料中的静态应力波导
清华大学航天航空学院陈常青教授课题组提出静态应力波导的概念，建立力学超材料的聚集化静态变形表征理论，实现了应力沿指定路径的聚集和静态变形信号的定向传输。相关成果发表于《国家科学评论》（National Science Review）。电磁波、声波和弹性波等波导可实现信号的高效定向传输，在通信、成像和信号隔离等方面得到了广泛应用。研究揭示了低维动态系统中的时间轴与高维静态系统中某一空间轴的对偶关系，从而可将变形场在空间内的定向分布映射为波包在介质中的非互易传输；印证了周期性胞原材料及连续介质中静态应力波导的可定制性及广泛存在性，也为研究非保守动态系统中波的非互易传输提供了全新平台。
具有抗冲击特性的静电驱动器研究
