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来源： 发布时间：2025-04-27
孤独的植物
《自然》封面：沙漠旱地经过异常潮湿的春天之后，相对罕见的草本植物大量生长。《自然》杂志第8026期封面文章报道了气候变化和土地利用如何共同塑造干旱地区的植物表型多样性。在全球干旱地区，当干燥度超过约0.7的阈值时，植物性状多样性出现显著增加，增幅达88%，主要原因是植物元素组的解耦导致了更多独特的植物性状组合出现。放牧压力也显著增加植物性状多样性，并改变干燥度阈值的位置和形状。这些变化与植被覆盖度的急剧下降有关。当植被覆盖度低于约50%时，植物间的竞争减弱，允许更多独特的植物策略存在。
空间组学和医学图谱研究
《自然》封面：空间组学。《自然》杂志第8027期封面文章报道了目前航天医学与空间生物学最大规模的数据研究成果。近几年来，越来越多的太空飞行使得进入太空的任务和探测器数量达到了历史之最。与此同时，生物技术的进步意味着现在能以前所未有的细节探究人体和微生物对太空飞行的反应。科学家介绍了最新技术及威尔康奈尔医学院的生物样本库，并揭示了这个图谱的数据范围。同行团队分析了SpaceX（空间X）“灵感4号”全平民任务的健康影响，为空间组学和医学图谱奠定了基础并表明短期太空飞行对于平民宇航员是安全的。
关乎时间
《自然》封面：钍-229核嵌入氟化钙晶体。《自然》杂志第8028期封面文章报道了核内跃迁和原子钟内跃迁之间的直接联系，展现了制作核钟所需要的组件。原子钟通过电子从一个能级移动到另一个能级来测量时间，这是当前的计时标准。核钟基于核能级的跃迁，有望进一步提高精确性。科学家用专门设计和制造的激光器发出真空紫外光激发原子核，激光器的频率参照现今最精准的原子钟。他们解析了核跃迁的量子态，带来了对核结构的见解。核跃迁的频率直接与原子钟做比较，提供了精确的基准点，使核钟成为可能。
拉帕努伊古基因组
《自然》封面：拉帕努伊岛（Rapa Nui，又名复活节岛）上壮观的摩艾石像，这里是世界上最偏远的人类定居地之一。《自然》杂志第8029期封面文章通过分析这个岛生活在1670年至1950年间的15位岛民的基因组，没有发现显示17世纪有“生态自杀”的证据。研究还发现，居住在拉帕努伊岛的古代波利尼西亚人与美洲原住民在1250年至1430年期间就发生过基因交流，远在欧洲人抵达这个岛之前。
微核破裂和崩溃背后的复杂机制
《科学》封面：附近线粒体（金色卵泡）释放的活性氧（金色辉光）如何通过帮助招募自噬受体促进微核包膜（灰色）的分解。《科学》杂志第6712期封面文章报道了两个团队对微核塌陷细胞过程的研究。哺乳动物细胞进化出了一套行之有效的机制来修复核膜。研究微核与线粒体之间的相互作用可以揭示更多有关细胞应激反应和癌症发病机制的奥秘。科学家通过观察线粒体和微核的“亲密接触”，发现引起核膜破裂和修复缺陷的上游因素。通过探索这些机制，研究人员可以更好地理解有助于侵袭性癌症行为的细胞过程，从而发现新的治疗和预防途径。
空间学习和记忆能力更强的个体平均寿命更长
《科学》封面：野生食物储存型山雀。《科学》杂志第6713期封面文章为认知能力增强可以延长野生动物寿命的假说提供了直接证据。研究人员对227只野生山雀进行了长达9年的追踪研究。在食物储存型山雀中，较强的空间学习和记忆能力使个体能够更好地应对严酷和不可预测的环境，从而增加了生存机会。然而，反转学习能力（通常被视为认知灵活性的指标）与寿命无关，这表明并非所有认知能力都同等重要。这项研究强调了长期追踪研究在揭示认知特征与寿命之间联系方面的重要性，有助于我们更好地理解认知能力和寿命是如何共同进化的。
通过与AI的对话持续减少阴谋论
《科学》封面：用AI来对抗AI生成的虚假信息或阴谋论。《科学》杂志第6714期封面文章报道了一种利用AI聊天机器人来对抗虚假信息的新方法，试图打破“阴谋论信仰根深蒂固且无法改变”这一观念。这项研究展示了生成式AI说服能力的潜在积极应用。研究也具有局限性，比如研究样本主要来自美国在线参与者，未来应测试其他文化和背景的阴谋论信众；研究只使用了GPT模型，尚不清楚其他模型的表现如何。AI对话干预措施的可扩展性是一种理想状态，它不仅适用于阴谋论，还涵盖伪科学、健康神话、气候怀疑主义等领域。
我们的常年伙伴“啮齿类动物”
《科学》封面：一只宠物鼠。《科学》杂志第6715期专刊文章报道了我们的常年伙伴“啮齿类动物”表现出了多样而非凡的适应能力。经过数千年的改造，人类改造了环境，而老鼠也几乎同样长时间地利用了这些新系统。对于许多人来说，老鼠仍然令人厌恶，或许最深层的原因在于它们能够在有害环境中生存，并且有可能成为人类疾病的传播者。在过去的100年里，我们还有意将它们驯化为具有科学和经济价值的研究模型。如果我们继续使用啮齿类动物作为模式生物，需要欣赏它们教给我们的东西，更好地了解它们的本性，减少它们的负面影响。
鱼类对深海的进化和遗传适应
中国科学院水生生物研究所、中国科学院深海科学与工程研究所何舜平团队构建了环太平洋深渊鱼类基因组资源库，揭示了脊椎动物突破高压生存禁区的适应性重塑和演化轨迹。相关成果发表于《细胞》（Cell）。深渊环境是地球上最极端且恶劣的生态系统之一，静水压力超过600个大气压，长期被视为“生命的禁区”。在海洋深渊带（2000～6000米）和超深渊带（6000米以下，如马里亚纳海沟），深渊鱼类作为唯一适应极端高压、永久黑暗、近冰点低温、低氧高硫及寡营养环境的脊椎动物类群，成为研究生命极限与进化适应的关键模型，其独特性同时揭示了深海生态系统的孤立性和脆弱性。研究显示人类活动已对深渊环境造成污染。
碳包覆电催化剂催化酸性二氧化碳转化合成甲酸
海南大学海洋科学与工程学院王志同、田新龙等人采用低浓度的钾离子在酸性体系中稳定且高效地催化二氧化碳转化合成甲酸。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。电催化二氧化碳还原反应生成甲酸被认为是减少碳排放和储存间歇性可再生能源的先进碳中和技术。其中，酸性电化学二氧化碳还原是一种有前景的替代方法，可以用于克服传统碱性环境中二氧化碳利用率低的问题。然而，过度依赖高浓度的钾离子来抑制氢析出反应也会导致碳酸盐沉淀干扰催化性能。研究团队提出了一种创新的方法来提高铟基催化剂在低钾离子浓度酸性电解质中的稳定性和电化学活性。
神经网络的风暴潮预报方法研究进展
中国科学院海洋研究所胡珀研究团队研发了一种风暴潮快速预报方法，通过将数值模式和神经网络技术相结合，实现了台风风暴潮的准确快速预报。相关成果发表于《大气科学进展》（Advances in Atmospheric Sciences）。研究人员使用模型风场构建台风过程中的风场和气压场，并对台风过程进行数值模拟，建立了一套用于神经网络训练的中国南海北部的区域风暴潮灾害过程数据集。基于卷积神经网络和残差结构，他们还构建了一个区域风暴潮预报神经网络模型。这个模型在珠江口地区取得了良好的风暴潮预报效果，提高了风暴潮预报的时效性。结果表明，在风暴潮预报中使用数值模型的模拟结果来训练神经网络，可以提高神经网络的预报精度。
全球变暖下副热带西边界流向岸增强
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吴立新院士领衔的科研团队在副热带西边界流研究领域取得重要进展。相关成果发表于《自然·气候变化》（Nature Climate Change）。副热带西边界流是全球大洋最强的海流之一，对海洋物质与能量输送及近岸动力-生态环境有着重要作用，准确评估副热带西边界流的变化对于全球气候预测与近海环境评估至关重要。研究结果进一步揭示了西边界流的垂直尺度与海洋层结的动力关联，推断随着海洋层结的增强，副热带西边界流的垂直尺度将逐渐减小，并呈现向上抬升的趋势，从而导致其向岸一侧的增强。
草地干旱适应机制和对策研究
中国科学院沈阳应用生态研究所雒文涛等人探讨了地上植物和地下芽库对首次干旱和反复干旱的响应特征。相关成果发表于《生态》（Ecology）。草地是重要的生态屏障和畜牧业生产基地，在维护国家生态安全、粮食安全乃至全球生态平衡中发挥重要作用。但近年来，人类活动加剧改变了全球大气循环格局，干旱事件发生频率显著增加，致使草地生产力逐年降低、生物多样性日益下降，影响退化草地修复进程，严重制约草原牧区可持续发展。研究结果表明，频繁发生的极端干旱事件可能会对地下芽库组成造成更严重的破坏。然而，这种影响在不同草原中并非完全一致，可能与当地气候条件等因素密切相关。
中国城市地下水供给面临水量与水质的双重挑战
中国科学院地理资源所孙思奥、方创琳等人与国内外合作者，对全国地级及以上城市地下水供给的水量和水质压力开展了系统分析。相关成果发表于《美国科学院院刊》（PNAS）。分析结果显示，2016—2021年全国超过一半的地级及以上城市面临地下水超采压力（地下水用量超过可更新地下水资源量），但地下水超采呈现逐步减缓趋势。41个地级及以上城市的地下水饮用水水源地存在水质超标问题。180个地级及以上城市面临至少一种地下水压力，其中40个地级及以上城市同时面临水量超采和水质超标的双重压力。城市地下水的水量和水质问题表现出一定程度的关联性，可为制定地下水政策和行动提供科学依据和支撑。
气候变化对城市火灾风险的影响机制
中国科技大学石龙、张和平等人建立了迄今为止最全面的城市级火灾事故数据库（覆盖全球20.6％的人口），量化了气候变化与城市火灾风险的内在关联，估算了全球变暖可能造成的火灾伤亡人数，为实现全球不同区域的消防资源规划、精准配置及应急响应策略奠定了重要的理论基础。相关成果发表于《自然·城市》（Nature Cities）。了解气候变暖背景下火灾事故发生频率的变化，对于制订气候适应性战略至关重要。气候变暖对森林火灾的影响已经得到了证实，但其对城市火灾风险的影响机制仍不明确。研究团队系统收集了全球2847个城市的火灾事故数据，揭示了气候变化对各城市火灾事故类型频率的影响机制。
量化大气和陆面条件对野火的协同调控过程
北京大学物理学院大气与海洋科学系俞妍团队在野火的驱动机制研究上取得重要进展。相关成果发表于《科学·进展》（Science Advances）。野火是发生在自然植被上的生物质燃烧现象，近年来频发的极端野火事件对人民生命健康和财产安全造成严重威胁，同时影响全球气候和生态环境。点火来源、燃料丰度和近地面天气通常起到影响作用。研究团队基于卫星遥感、陆面模式和气象再分析产品，整合出覆盖2012—2023年间全球逾百万次野火事件的数据集，包含了野火的时空范围、燃烧强度、近地面天气条件、燃料丰度和干燥度、闪电和对流潜势。在此基础上进行统计分析，量化大气和陆面条件对野火的协同调控过程。
青藏高原发现两种刺银耳新物种
中国科学院昆明植物研究所杨祝良团队报道了青藏高原上发现的刺银耳属的两个新物种：墨脱刺银耳和洁白刺银耳。相关成果发表于《植物分类学》（Phytotaxa）。青藏高原作为全球生物多样性热点，横跨“中国喜马拉雅”和“中国西南山区”两大核心区，其高海拔生境和多样森林生态系统为真菌的演化提供了独特条件。刺银耳属以其齿状子实层和胶质子实体为特征，全球分布广泛。墨脱刺银耳的模式标本发现于西藏林芝墨脱县（海拔1705米），生长于杜英属、铁仔属和马蹄荷属为主的阔叶林腐木上。洁白刺银耳的模式标本采自西藏日喀则定结县（海拔2933米），分布于松属、红豆杉属和杜鹃花属为主的针阔混交林的腐木上。
解析猕猴属复杂结构变异
上海交通大学毛亚飞团队与中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心孙强团队合作，完成了非人灵长类端粒到端粒完整基因组组装，解析了猕猴属与人类的大尺度基因组差异，揭示了猕猴属种间分化的遗传学特征，为非人灵长类生物医学模型奠定了关键遗传基础。相关成果发表于《自然》（Nature）。猕猴属的食蟹猴和恒河猴是常用的非人灵长类实验动物，因与人类具有较近的亲缘关系而被广泛用于生物医学和人类演化研究。在人类特有性状形成、疾病模型及药物代谢等领域，猕猴属动物模型具有重要地位。研究成果深化了科学家对灵长类演化医学、生物医学模型和谱系特异性适应的认知。
全吉山生物群恰尼虫化石研究
中国科学院南京地质古生物研究所吴承羲、李光金、庞科等人对来自埃迪卡拉纪全吉山生物群的叶状体化石“恰尼虫”进行系统研究。相关成果发表于《古地理·古气候·古生态》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)。全吉山生物群位于青藏高原北部柴达木盆地全吉山地区的埃迪卡拉纪皱节山组地层，是近年来研究团队在第二次青藏科考中发现的。这个生物群中含有恰尼虫和陕西迹，这两种生物在全球其他埃迪卡拉生物群中极少共存。恰尼虫通常被认为是阿瓦隆组合的代表，而陕西迹仅存在于埃迪卡拉纪末期（晚于5.5亿年），可能与纳玛组合同期。因此，全吉山生物群可能代表了一个“过渡”型产地。
万米深渊钩虾环境适应性和种群历史
中国科学院深海科学与工程研究所研究员张海滨团队联合华大生命科学研究院等单位的科研人员，在深渊钩虾环境适应与种群遗传研究方面取得新进展。相关成果发表于《细胞》（Cell）。与近缘物种相比，深渊钩虾的内含子长度显著增加，主要是由于重复序列的插入尤其是串联重复和长散在重复序列转座子。研究团队获得的深渊钩虾基因组是全球已发表的“最深”的动物基因组，基于群体研究产出的数据量是迄今为止全球最大规模的针对单一海洋物种的重测序，为探究深渊生态系统提供了宝贵的数据资源。同时，这一成果为探索生命如何适应深渊环境提供了新见解。
双网络动态水凝胶实现3D打印与血管形态发生
清华大学机械系欧阳礼亮等人开发出促血管化动态生物墨水。相关成果发表于《今日材料》（Materials Today）。生物组织的生长是一个动态过程，在工程化组织/器官构建中，如何构建适配的三维动态微环境是一个关键问题。相关研究提出了一种基于明胶的双网络动态生物墨水，其由可逆腙键交联的动态水凝胶网络和甲基丙烯酸酯交联的非动态水凝胶网络组成。优化后的双网络动态水凝胶体系能够支持生物三维打印成个性化结构，在数周的细胞培养过程中保持结构稳定性。此外，这个双网络动态水凝胶表现出基质动态性，对比同等硬度的非动态基质，其具有的应力松弛特性可通过细胞-基质相互作用的方式刺激血管形态发生过程。
人造蛛丝新设计
南开大学化学学院刘遵峰教授团队联合东华大学朱美芳院士、中国药科大学周湘副教授团队，开发可替代石油基材料的高性能生物基纤维。相关成果发表于《自然·可持续性》（Nature Sustainability）。自然界中的树木、竹子等具有优异的强度和韧性，其结构承重能力主要是由纤维素提供。常用的基于纤维素的再生材料，其力学性能仍有很大的提升空间。如何将微观的纤维素纳米晶的高强力学性能扩大到宏观纤维是一个巨大挑战。联合研究团队突破纤维素材料产业化瓶颈，提出创新工艺实现高性能纤维素纤维制备，研制的复合材料展现出优异的机械性能，在纺织品、绳索和抗冲击复合材料等领域具有广阔的应用前景。
一款动态交联液晶弹性体
四川大学机械工程学院柔性机器人团队蒲伟教授、肖尧予研究员报道了一种能在自然太阳光和人体体温驱动下自主化运动的软体机器人。相关成果发表于《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。研究团队首先构筑了一种动态交联液晶弹性体，它具有优异的可重加工性、可重编程性及可重构性，可通过3D打印技术制备复杂结构。团队基于此构建了同手性加捻卷绕型自主化驱动器，利用材料-结构协同作用，构筑能够在体温和自然阳光驱动下实现自发运动的软体机器人。这个机器人具有强鲁棒性，在粗糙皮肤、光滑玻璃、弯曲圆柱表面均能稳定运动，同时实现了体温、自然阳光以及常温下的多种自主化驱动模式。
快速脉冲放电合成非对称双原子催化剂
