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来源： 发布时间：2025-02-25
一颗热海王星系外行星的极高内部热流量和大核心
《自然》封面：系外行星WASP-107b的艺术再现图，这颗海王星大小的行星位于室女座，距地球约200光年（61秒差距）。《自然》杂志第8018期封面文章报道了一种理论，解释了这么小的行星核何以拥有如此大的气态包层。令研究人员费解的是，尽管这个行星质量与海王星类似，但密度却低很多，甚至低于木星或土星。为解开这一谜题，团队利用来自韦布空间望远镜近红外相机和中红外仪器，以及哈勃空间望远镜广角相机3的红外光谱数据进行分析。结果显示，WASP-107b的内部温度很高，提示它绕其恒星的偏心轨道导致了潮汐驱动加热，从而使其大气膨胀。
鱼类定向听觉机制研究
《自然》封面：透明小鱼的染色样本。《自然》杂志第8019期封面文章报道了鱼类定向听觉机制。声音对许多脊椎动物的生存至关重要，它们依赖这一能力发现猎物或逃避捕食者。陆地上，声音来源可以根据双耳间的时间延迟和强度变化进行判断，而这在水下要困难得多。科学家通过仔细控制水中的压强和颗粒物运动，对鱼体内声音引发的振动进行成像。研究团队发现结果符合他们检验的其中一个假设，即鱼会通过比较压力和颗粒移动信号来检测声源的方向。超过15%的现存脊椎动物都有这种结构，这提示了一种推断声音方向的普遍机制。
热点庇护所激发蛙的抗壶菌病能力
《自然》封面：测试发现，澳大利亚绿纹树蛙更喜欢待在热点区域。《自然》杂志第8020期封面文章报道了一种有望帮助野外两栖动物战胜壶菌病的简单方法。壶菌病这种真菌病在全世界快速传播，已使至少90种两栖动物灭绝。虽然在治疗圈养两栖动物上已有成效，但在野外控制这一疾病仍很困难。新方法的关键是温度，引起壶菌病的真菌无法耐受28℃以上的环境，所以研究团队在太阳加热的小型温室里用砖块砌了一个微生境。这些蛙桑拿的温度能使体温升高，足以使这些动物减少和清除真菌感染，以这种方式清洁过的蛙被证明能抵抗壶菌病。
大型蝾螈类生物化石研究
《自然》封面：艺术再现图，描绘了生活在约2.8亿年前的大型蝾螈类生物。《自然》杂志第8021期封面文章报道了四足脊椎动物早期演化史研究。研究团队从纳米比亚发现的至少4个不完整化石中发现了大型蝾螈类生物，这些化石包括头骨碎片和一个近完整的脊椎骨。大型蝾螈类生物体型异常巨大，长度可能有2.5米，而且有捕食猎物的强大咬力。这些残骸的大小不仅在早期四足动物化石中数一数二，而且发现地比之前的物种更偏南方，说明这类生物的活动范围比之前认为的更大，这类冈瓦纳晚古生代冰期巨型基干四足动物是顶级捕食者。
高性能二维纳米复合材料
《科学》封面：纳米片薄膜。《科学》杂志第6704期封面文章报道了“液态金属交联致密化”新策略。纳米片具有优异的力学性能和导电性，在航空航天和电子器件领域具有广阔的应用前景。然而，将其组装成宏观薄膜仍面临挑战。研究团队利用液态金属易流动的特点，不仅填充了纳米复合材料组装中因毛细收缩产生的孔隙，而且液态金属与纳米片形成配位键，大幅提升了载荷传递能力，制备了迄今为止最高拉伸强度的新型纳米复合薄膜材料，且具有优异的电磁屏蔽性能，为其他二维纳米材料的宏观组装提供了新思路。
蝙蝠白鼻综合征治疗干预
《科学》封面：感染了白鼻综合征的蝙蝠。《科学》杂志第6705期封面文章报道了导致蝙蝠感染白鼻综合征的真菌病原体会根据其宿主的冬眠状态，比如寒冷且不活跃、温暖和活跃，选用不同的方法进入细胞。蝙蝠群体在哺乳动物中的多样性排第二；它们对减轻农业害虫和虫媒疾病的传播发挥着重要作用。然而，仅在北美就有数百万只冬眠蝙蝠死于白鼻综合征，这是一种新出现的由嗜冷真菌引起的致命性疾病。研究发现，这种真菌可根据蝙蝠处于寒冷、不活跃的冬眠状态还是较为温暖、活跃的唤醒状态而采用不同的方法入侵蝙蝠的表皮细胞。
丙烷脱氢生产丙烯的新方法
《科学》封面：钛氧化物叠层在贱金属的促进下催化丙烷脱氢。《科学》杂志第6706期封面文章报道了一种典型的活性较低的氧化物氧化钛可以与储量丰富的金属镍结合形成一种非常规的催化剂，用于高效的丙烷脱氢。丙烷脱氢是替代油基裂化工艺生产丙烯的重要方法。目前商业化主要的催化体系要么依赖于贵金属的使用，要么由于碳沉积而存在毒性和严重失活。这些限制推动了对成本效益和环境友好的氧化物的研究。新开发的催化剂表现出优异的丙烯选择性及稳定性，性能优于国际同类产品，为发展高效、廉价、环保的丙烯催化剂奠定了研究基础。
净化空气
《科学》封面：2023年6月，加拿大大火产生的烟雾笼罩着美国纽约市。《科学》杂志第6707期特刊文章报道了空气污染监测、健康影响和政策处理等方面的研究进展。空气是一种必不可少的无形资源。当我们注意到它时，通常是因为悬浮的灰尘、烟雾、灰烬或雾霾。这些微粒连同有害气体、化学蒸汽和悬浮的生物制剂等构成了空气污染。因此，保护清洁空气是全球的共同责任。研究者探讨了如何监测空气污染，以及污染对人类健康的影响等，同时也提出我们可以对建筑环境做出哪些改变以确保空气的清洁。
中国东部上山遗址发现距今一万年的稻米酒
中国科学院地质与地球物理研究所张健平研究员、浙江省文物考古研究所蒋乐平研究员与美国斯坦福大学刘莉教授团队合作，聚焦于我国浙江上山文化遗存，利用多种微体化石分析技术，发现了东亚最早酒类酿造新证据，揭示了一万年前上山遗址稻米酿酒技术，探讨了稻米酿酒的技术过程及其与文化、环境的关联。相关成果发表于《美国科学院院刊》（PNAS）。水稻驯化和稻米酿酒是东亚地区农业和食物文化的重要组成部分。通过研究上山文化的稻米酿酒证据，可以追溯东亚农业起源和早期饮食文化的形成过程。研究通过气候、微生物和植物资源的多学科证据，展示了生态与文化因素在早期农业起源中的协同作用。
食用菌资源研究新进展
中国科学院昆明植物研究所杨祝良等人对40年前采集的黄白银耳的模式标本开展了DNA测序。相关成果发表于《真菌杂志》（Journal of Fungi）。金耳是一种外表金黄色、肉质而富有弹性的真菌，具有食用、药用及美容等多种价值，是近年市场上越来越常见的食用菌。金耳及其近缘物种看上去非常相似，并不容易区分。过去，多个外表黄色的物种都曾被称为金耳，如橙黄银耳曾长期被认为是可食用的金耳。但事实上，橙黄银耳干后强烈收缩，食用价值并不大。研究为金耳提供了形态、分子和生态证据相互关联的“身份证”，为今后基于基因组、基因工程、航天育种等手段挖掘和利用这一种质的遗传资源提供了基础性依据。
云南禄丰发现早侏罗世蜥脚型类一新属种“王氏栗树龙”
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的尤海鲁、张茜楠等与云南省禄丰市自然资源局密切合作，致力于对中国蜥脚型类演化的深入研究，多次对禄丰盆地及周边地区进行系统的野外考察。相关成果发表于《同行》（PeerJ）。出露于我国西南的禄丰侏罗纪红层，以其数量众多、保存完好的恐龙化石而闻名于世。禄丰早侏罗世的恐龙类群是我国目前已知最古老的恐龙家族代表，被我国古脊椎动物学奠基人杨钟健先生称为“禄丰蜥龙动物群”。王氏栗树龙由禄丰市自然资源局于2007年发现并组织挖掘和修理，陈展于禄丰世界恐龙谷博物馆中。系统发育分析结果显示栗树龙属于早期分化的蜥脚型类，与著名的云南龙亲缘关系较近。
揭示瓮安胚胎状化石细胞核结构和成分特征
中国科学院南京地质古生物殷宗军研究员团队开发了一种三维X射线显微镜和聚焦离子束扫描电子显微镜联用技术，重建了埃迪卡拉纪瓮安生物群胚胎状化石的三维结构和原位成分特征。相关成果发表于《地球科学学刊》（Journal of Earth Science）。化石成像和原位成分分析技术联用对于获取不同类型化石标本的三维结构和原位化学成分信息至关重要。新开发的多技术联用后，可在微米分辨率尺度上找到单个细胞结构内保存质量较好的细胞核，在亚微米分辨率层级局部重构细胞核的三维结构。研究人员在此基础上，使用光固化树脂包埋化石样本，获得感兴趣区域的纳米分辨率的三维结构和元素数据。
揭示印度-欧亚大陆加速汇聚机制与碰撞时限
南方科技大学地球与空间科学系副教授胡佳顺课题组结合岩石地球化学分析和地球动力学数值模拟方法，探讨了被动陆缘沉积物俯冲对白垩世晚期印度-欧亚大陆之间加速汇聚和上覆板块应变过程的作用。相关成果发表于《自然》（Nature）。被动陆缘沉积物在俯冲通道中起到了“润滑”作用，可降低俯冲板片与上覆板块之间的有效摩擦系数及黏性，从而加快了俯冲板片的速度。考虑到大洋板块上被动陆缘沉积物覆盖宽度普遍在约1000千米，这项研究将印度-欧亚大陆的初始碰撞时间约束在约60百万年前。模型验证了俯冲界面沉积物性质对俯冲带动力学影响较大，是板块构造、气候环境和生物演化等各个系统之间的重要纽带。
青藏高原冰川-气候-植被对河流产沙模式的影响机制
北京大学环境科学与工程学院李东锋课题组构建了一套全面的青藏高原及周边山区河流泥沙通量及环境因子数据库，涵盖151条河流。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。研究冰川、气候、植被对高山地区侵蚀和河流产沙模式的作用机制对深入理解区域地貌演化、生物多样性保护及水-能源-粮食系统安全至关重要。研究发现，冰川在控制山区河流产沙过程中起主导作用，进而阐明了冰川-气候-植被对河流产沙模式影响的交互作用机制，揭示了降水对冰川侵蚀的非线性增强效应，以及植被对河流泥沙的“双向”影响机理。未来青藏高原及周边山区的河流泥沙通量主要受冰川退缩、植被变绿和极端降水增加共同控制。
河流袭夺事件发生后新形成的分水岭迁移研究
中国地震局地质研究所卞爽、周朝、石峰等人，联合中国科学院成都山地所的谭锡斌、刘一多等国内外同行，通过理论研究、数值模拟和实例应用，系统分析了河流袭夺事件发生后新形成分水岭的迁移规律及分水岭两侧的参数变化（即稳态高程差和侵蚀速率差）。相关成果发表于《地球与行星科学快报》（Earth and Planetary Science Letters）。河流袭夺事件频繁发生在构造变形活跃的地区，能够显著改变河流网络的拓扑结构，是流域演化过程中里程碑式的转变。虽然这些袭夺事件可以通过野外观测和物源分析来研究，但重建这一演化过程并确定袭夺时间仍具有挑战性。相关研究为通过分水岭来研究水系袭夺事件提供了重要理论基础。
“嫦娥六号”玄武岩揭示月球背面火山活动
中国科学院地质与地球物理研究所李秋立研究团队与中国科学院国家天文台合作者在月球背面火山活动期限方面的研究取得进展。相关成果发表于《自然》（Nature）。月球正面与背面在玄武岩分布、地形特征、地壳厚度及钍含量分布等方面存在显著的不对称性，其成因一直是长期未解的科学难题。“嫦娥五号”样品中的火山玻璃珠揭示月球正面还存在约1.2亿年前的小规模火山活动。由于缺乏来自月球背面月海区域的返回样品，至今尚无法进行可靠的比较。中国的“嫦娥六号”任务首次实现了从月球背面采样，成功带回了1935.3克珍贵样品，为人类研究月球背面物质特性、岩浆活动、撞击通量、月球二分性成因等提供了关键研究素材。
人为干预影响农田净生态系统生产力研究
西北农林科技大学经济管理学院陈伟教授课题组揭示了我国主要农田管理措施对净生态系统生产力的影响。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。农田作为一种生态系统，占据了全球陆地净初级生产力的近三分之一，是人类主要的生计来源，能够提供食物、饲料和燃料，同时也极易受到人类活动的影响。研究结果表明，人为干预在提升农田净生态系统生产力方面具有不可忽视的关键作用，对在粮食安全与农田碳固存之间实现平衡至关重要。文章不仅为揭示人为干预在推动农田碳固存方面提供了新的洞见，同时也为分析其他国家农田生态系统碳固存效应提供了重要参考。
破解疫霉菌感知利用寄主机制
南京农业大学植物保护学院窦道龙教授团队破解疫霉菌感知利用寄主甾醇的独特机制。相关成果发表于《美国科学院院刊》（PNAS）。疫霉菌寄主范围广、破坏性强、危害大、控制难，是一类重要的植物病原菌。疫霉菌基因组可塑性强，其致病分子演变速度快，常用的杀菌剂和抗性品种易被克服，迫切需要高效控制新策略。研究描绘了甾醇介导的疫霉菌与植物的多层次博弈过程，比如疫霉菌对甾醇信号的生理学响应，发现甾醇可以触发大豆疫霉钙离子内流等。这为理解病原菌如何识别植物掠夺营养提供新的案例，为针对疫霉菌甾醇感知与利用途径的绿色农药创制提供了重要的分子靶标。
亚洲稻田灌溉优化新模式
河海大学周丰，北京大学王旭辉、薄岩等人与国内外合作者揭示亚洲稻田灌溉优化新模式。相关成果发表于《自然·食品》（Nature Food）。水稻灌溉用水占全球灌溉总量的30%以上。由于气候变化和人类活动的加剧，水稻灌溉需水与供水的矛盾日渐突出，制约水稻的可持续生产。干湿交替灌溉是国际水稻研究所推荐的高效节水模式，但大量试验表明，这个模式存在水稻减产风险，阻碍了这个模式的推广应用。针对上述问题，研究团队开展全球稻田干湿交替灌溉控制试验的数据挖掘，发现灌溉间歇的最低土壤水势是决定干湿交替灌溉如何影响水稻产量的关键指标。在此基础上，研究人员绘制了亚洲稻田干湿交替灌溉土壤水势阈值图。
促进病毒侵染的致病机制研究
湖南省农业科学院刘勇研究员、张松柏研究员和宁波大学羊健研究员等人合作，深入阐释丝裂原活化蛋白激酶级联反应在病毒与宿主防御和反防御的长期“军备竞赛”机理。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。番茄褪绿病毒在几乎所有番茄产区均有危害的报道，严重威胁番茄等茄科作物的生长、品质和产量。在我国，2010年以来，这一病毒在我国山东、河北、江苏、北京、河南、陕西、四川等地爆发性危害番茄、辣椒等茄科作物，番茄、辣椒等茄科蔬菜受害后减产50%甚至绝收，这个病毒还能侵染大白菜等其他多种蔬菜作物。科学家深入研究相关病毒致病性分子机制，为抗性育种及新防控技术提供理论基础。
中国儿童青少年肥胖防控重大研究
北京大学宋逸、马军、董彦会研究员团队，山东大学席波教授团队和浙江大学袁长征研究员团队等国内多个科研团队领衔开展中国儿童肥胖防控重大系列科研成果，研究从影响因素剖析到干预策略优化，构建综合防控战略框架，应对中国儿童青少年肥胖挑战。系列成果发表于《柳叶刀-公共卫生》（The Lancet Public Health）。中国拥有超过2亿的6～19岁儿童青少年。在过去几十年间，中国在儿童青少年健康提升方面取得了巨大进步。本次系列报告，研究团队通过与国内多领域专家学者合作，发布3篇中国儿童青少年肥胖防控重大系列报告，为中国儿童青少年肥胖防控领域的研究者、实践者及政策决策者提供重要参考数据。
框架核酸纳米材料研究进展
华西口腔医学院（华西口腔医院）蔡潇潇教授团队在基于框架核酸的miRNA（称为“微核糖核酸”）递送系统开发中取得了重要进展。相关成果发表于《自然·实验手册》（Nature Protocols）。四面体框架核酸由于其出色的生物相容性、可编辑性和优异的细胞及组织水平渗透性，在多种核酸药物的递送中被证实具有独特价值。研究团队开发了一种基于四面体框架核酸的生物可控式递送系统，提升治疗性miRNA在运输过程中的稳定性，赋予其优异的细胞及组织渗透能力。这一递送系统将极大程度地开发具有庞大数量及功能多样性的miRNA的应用潜能，在智能生物材料中具有良好的应用前景。
穹窿下器官到终纹床核的神经投射调节小鼠炎症诱导的焦虑样行为
复旦大学脑科学研究院/脑功能与脑疾病全国重点实验室肖雷课题组和复旦大学附属中山医院麻醉科钟静副教授合作，揭示穹窿下器官神经元抵抗外周炎症诱导焦虑情绪的神经机制。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。外周感染激活机体免疫系统，引发各种炎症反应抵抗病原体入侵。外周炎症也会影响中枢神经系统，诱发焦虑和抑郁等精神疾病。研究利用细菌脂多糖腹腔注射诱导炎症小鼠模型开展研究。环路示踪和操控实验发现穹窿下器官通过谷氨酸能投射至终纹床核发挥减轻细菌脂多糖诱导焦虑样行为的作用。因此，研究揭示了穹窿下器官神经元在抵抗外周炎症诱导焦虑情绪中的积极作用。
胚胎发育组织保护其干细胞基因组的机制
