科学中国人(2017年6期)

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  中国新的古老型人类许昌人
  中科院古脊椎动物与古人类研究所与河南省文物考古研究院、北京大学、华东师范大学、美国圣路易斯华盛顿大学合作完成了对河南许昌人头骨化石的研究。该研究以详实的化石形态特征和精细的地层年代数据提供了华北地区晚更新世早期人类形态变异及演化模式的化石证据。研究论文发表于《科学》。距今10.5-12.5万年,中国境内生存着一群体质特征非常特殊的古老型人类一一许昌人,其头骨呈现出更新世晚期人类、东亚中更新世直立人以及欧洲尼安德特人的混合特征。他们不是早期现代人、不是尼安德特人、不是海德堡人、也不是直立人。他们是一种新的古老型人类,目前还无法将其归人任何已知的古老型类群之中。
  翼手龙类起源
  中科院古脊椎动物与古人类研究所汪筱林研究团队蒋顺兴和程心等与临沂大学地质与古生物研究所王孝理和张军强等关于翼手龙亚目起源研究的最新成果发表于《科学报告》。翼龙化石属于侏罗纪燕辽生物群,标本产自辽宁建昌玲珑塔。这件标本的尾椎、翼掌骨和第五脚趾等形态特征都介于翼手龙类和非翼手龙类之间,依据这些特征将其命名为郑氏斗战翼龙,这一标本的发现使人们能够深入了解翼手龙亚目起源中头后骨骼的演化过程。斗战翼龙的属名和悟空翼龙一样来自于我国著名的神话小说《西游记》。而斗战翼龙则是悟空翼龙类进一步演化的一个翼龙类型。
  瓮安生物群年龄
  中科院南京地质古生物研究所研究员周传明等确定了埃迪卡拉纪瓮安生物群的年龄为609+5Ma,表明瓮安生物群早于之后在距今580Ma出现的埃迪卡拉动物群,相关论文发表于《地质学杂志》。瓮安生物群主要产于我国贵州瓮安埃迪卡拉系陡山沱组含磷地层,它以磷酸盐化方式精美保存了多种类型的微体真核生物化石,包括带刺疑源类、多细胞藻类,以及管状和球状微体化石,其中一些球状化石曾经被解释为动物胚胎和微体后生动物,随后这些化石的生物属性在国际学界引起了持续而深入的争论;瓮安生物群为新元古代全球性冰期结束后多细胞真核生物的辐射提供了关键的化石证据。
  微生物矿化和感磁运动起源
  中科院地质地球所副研究员林巍、Greig A.Paterson、博士王寅熠、研究员潘永信和院士朱日祥等,与中国农业大学、美国加州理工学院等合作者,获得了环境中未培养趋磁细菌的基因组序列和调控磁小体矿化的基因簇,在基因组水平上重建了趋磁细菌的系统发育关系,发现趋磁细菌的矿化基因簇是随着基因组一起演化,研究论文发表于《美国国家科学院院刊》。趋磁细菌是能感应地磁场并沿磁力线方向运动的一类微生物。对趋磁细菌的研究不仅有助于认识生物(包括人类)体内类似的矿化过程,也可为重建地质历史时期古地磁场和古环境信息提供重要参考。
  侏罗纪近鸟龙
  临沂大学王孝理与国内外科学家合作开展关于近鸟龙的研究,相关成果发表于《自然一通讯》。生活在侏罗纪晚期的恐龙——近鸟龙,有着类似鸟类的前肢、后肢、尾巴和脚垫。此次对近鸟龙的新体型重建是直接建立在此前难以探测到的软组织证据基础上的。由于软组织很少被保存下来,已灭绝脊椎动物的体型往往只能从骨架结构和与现有物种的比较中间接推断出来。然而,这样的重建可能无法反映出真实的体型。为了解这种名叫近鸟龙的小型有羽恐龙的体型,研究者使用了激光诱导荧光成像技术,揭示出了9个近鸟龙样本中可见光下不可见的软组织细节。标本中的软组织轮廓显示,生活在1.6亿年的近鸟龙已经拥有了现代鸟类的许多特征,包括鼓槌形的腿部。
  一亿年前专性捕食跳虫的苔甲化石
  中科院南京地质古生物研究所黄迪颖研究员和上海师范大学殷子为、李利珍等合作,在白垩纪中期缅甸琥珀中发现了一类形态极其特化、专性捕食跳虫的苔甲化石,揭示了早期苔甲特化的形态特征与专性捕食跳虫的行为适应,研究论文发表于《科学报告》。跳虫是最早出现在陆地上的六足动物之一。已知最古老的跳虫化石发现于距今约4亿年前的泥盆纪早期莱尼燧石中。现生的苔甲由于某种原因已失去了捕食跳虫的能力,但根据特殊形态特征,研究推测在白垩纪中期跳虫这一庞大的生物质来源曾被苔甲所利用,而且这一特殊的捕食跳虫的习性曾至少一直延续到始新世中期。
  吉林省延边发现恐龙足迹群
  中国地质大学(北京)邢立达副教授联合中外科学家在吉林省延边朝鲜自治州发现了恐龙足迹群,这为研究东北亚白垩纪恐龙动物群的分布以及多样性等方面提供了基础,相关论文发表于《白垩纪研究》。此次的发现有巨大的鸭嘴龙类足迹,足迹的完整尺寸推测可达55厘米,制造这个足迹的恐龙体长能达7米以上,是非常大型的恐龙。中国和韩国同时代的恐龙足迹组合有所不同,韩国的白垩纪恐龙足迹群包括了鸟脚类,蜥脚类,三趾型和两趾型的兽脚类,翼龙和鸟类足迹等,相比之下,铜佛寺的足迹群显得比较单一。这可能是化石保存的原因,也可能是因为受古环境限制而不利于一些小型的造迹者活动。
  中国早白垩世一个类似人字果的被子植物化石
  海南热带海洋学院、渤海大学博士韩刚等发现1.25亿年前两性花化石,相关论文发表于《地质学报》。学界通行的观点是白垩纪才开始有被子植物,但辽宁西部一块1.25亿年前的化石将这一时间提前。被子植物又称有花植物,是植物界最大和最高级的一类。包括人类在内的哺乳动物都是随着被子植物的兴起而繁盛,并进化发展到现在的高级阶段,因此被子植物的起源和早期演化一直是古植物学家关注的焦点。假人字果和以前的被子植物化石的主要区别在于:雌雄蕊非常靠近,并且雌蕊在中央,类似现代被子植物中花的情形;和生殖器官相连的叶片具有双子叶植物型的羽状结网叶脉;最重要的是,它的种子着生在果实的中脉上。
  旋涡星系初始质量函数研究进展
  中科院国家天文台葛均强、毛淑德等研究人员,利用当前世界上最大的积分场巡天项目——SDSS-IV MaNGA数据,结合星族合成以及星系动力学模型,对816个河外星系的初始质量函数进行了研究,这也是首次利用积分场光谱对旋涡星系的初始质量函数进行研究,相关研究成果发表于《天体物理期刊》。恒星初始质量函数(IMF)是当前星系形成演化的热门话题之一。在星系中,不同质量的恒星往往是在一个分子云中批量形成。而初始质量函数,则描述了恒星形成时,不同质量的恒星所占的比例,即数密度随质量的变化。对于遥远的河外星系,当前的望远镜还难以分辨单颗恒星,因此需要其他间接的方法来研究初始质量函数。
  蛇夫座天区致密分子探针大规模成图
  中科院国家天文台研究人员潘之辰、李莳和钱磊发表了蛇夫座天区致密分子探针大规模成图,相关论文发表于《天体物理杂志》。此成图观测使用了中科院紫金山天文台青海观测站的13.7米毫米波望远镜,覆盖了蛇夫座分子云中约2.5平方度的天区,数据的空间分辨率约为1角分,是蛇夫座分子云对两条分子谱线的第一次大的连续天区成图。由此观测数据,新证认了四个致密分子云团块(Oph-J,Oph-K,Oph-L和Oph-M)和一个由C2H辐射区域所示踪的环状结构。结合化学建模,揭示了C2H和N2H+的丰度比随着演化时间的推移而降低,是示踪分子云化学演化的新工具。
  脉冲星和快速射电暴距离研究进展
  中科院新疆天文台王娜研究员等构建了新的电子密度模型YMW 16具备以下有利条件:1、具有测量距离的脉冲星数目增加了一倍,且银河系结构参数精度提高;2、麦哲伦云脉冲星数目增加,对麦哲伦云结构认识得到提高;3、发现快速射电暴,研究了星系际介质自由电子密度的分布。YMW16不仅提高了银河系脉冲星模型距离精度,在95%的置信区间范围内优于NE2001近40%,且是第一个可用于估测麦哲伦云脉冲星及快速射电暴距离的模型。相关研究成果已发表在《天体物理学杂志》。测量天体到地球的距离通常很困难,但距离是最基本的参数。脉冲星距离是进一步研究脉冲星起源、演化、分布以及辐射特性等所需最基本的参数。
  早期宇宙中的类星体揭秘
  中科院上海天文台安涛研究员等在对超高红移类星体的调研中,重点研究了类星体CGRaBS J0906+6930(z=5.47),发现它是一颗距离我们遥远而且在射电波段明亮的耀变体,距离地球约有110亿光年,处在只有宇宙当前年龄约十分之一的极早期。它在2004年首次被VLBI(甚长基线干涉技术)发现,是目前红移大于5的宇宙中射电亮度最高的类星体。该团队于2015年首先利用东亚地区的VLBI网(KaVA)对这颗遥远的类星体进行了试观测,验证了它在22GHz频率上致密结构适合VLBI观测,然后分析了该天体的历史VLBI数据和单天线流量监测数据,对它的射电性质进行了详细研究。相关论文发表于《皇家天文学会月刊》。
  地震带与慢地震的关系
  中科院海洋研究所特聘研究员高翔与加拿大地质调查局教授王克林等合作,发现地震带与其下方的慢地震在断层流变特征上是分离的,慢地震的发生受地幔楔角(断层面与大陆莫霍面交界)附近特殊的地质条件控制,研究论文发表于《自然》。板块边界大地震发生于断层浅部,因为该处温度低,断层呈脆性。深部的高温环境一般使断层呈黏性。然而在某些俯冲带,地幔楔角附近的高压流体使断层在这一深度又重新呈现脆性,从而带来幕式震颤与慢滑移。在地震带和慢滑移带之间,断层呈半脆性或黏性。该研究解释了多种看似不相关甚至矛盾的慢地震观测现象,也为研究大断层的滑动特征和地震生成机制提供了新的概念模型。
  云南植物区系的起源与演化
  中科院西双版纳热带植物园研究员朱华团队从系统发育关系上验证了云南植物区系的起源与演化理论,相关论文发表于《科学报告》。云南西北部的植物区系组成总体上表现出显著的聚集结构(在净亲缘关系和最近亲缘关系上),特别明显的是温带分布属,说明有大量近亲物种的存在和演化,反映了随喜马拉雅一青藏高原的快速抬升,促使西北部大量新生物种快速地就地进化。云南南部、中部和西北部植物区系之间热带成分具有更高的系统发育相似性和更小的最近系统发育距离,反映了这三个地区的现代植物区系在喜马拉雅快速抬升前可能具有相同的植物区系起源背景。
  气溶胶减排加速高山湖泊生态退化
  兰州大学西部环境教育部重点实验室陈发虎院士研究团队发现人为排放气溶胶正对亚洲高山湖泊生态系统产生深刻影响,未来人为气溶胶的减排将可能加速其退化,相关论文发表于《自然一气候变化》。在自然暖期环境下,亚洲高山湖泊发生了显著的湖泊富营养化,而在最近几十年以来人类活动主导的暖期环境下,由于人类活动排放的气溶胶阻止了亚洲夏季风的增强,从而造成亚洲高山湖泊没有发生富营养化,而如果未来由人类活动排放的气溶胶减少,亚洲夏季风将返回到自然暖期环境下季风增强的状态,将又可能导致亚洲高山湖泊系统出现之前的富营养化状态,进而导致其生态系统退化。
  南海岩石圈“脱碳换骨”的秘密
  中科院海洋研究所张国良研究员等发现南海地幔深部存在一种高度富碳的新型岩浆,可在岩石圈的作用下“脱碳”,连续转化为碱性玄武岩,相关论文发表于《自然一地球科学》。2014年,在第二次南海大洋钻探IODP349航次中,成功钻取到火山角砾。科学家对这些样品进行深入研究,证明了这是一种新型的、硅含量很高的碳酸质母岩浆。这种岩浆从深部地幔上升并和岩石圈相互作用后,脱“碳”换骨,就变成了常见的碱性玄武岩。碳酸岩作为一种岩浆,其硅含量很低,与实验室里推算的原始高硅碳酸岩岩浆相矛盾。研究证实了碱性玄武岩可以由碳酸岩母岩浆演化而成。
  日本血吸虫生殖发育基因
  复旦大学生命科学学院胡薇团队绘制了日本血吸虫从合抱至性成熟产卵过程的动态表达谱,解析了整个发育过程的基因表达特征和分子事件,发现了雌虫与雄虫在合抱后的发育过程中功能分化明显,到成熟阶段达到完美的功能互补,并鉴定了调控雄虫合抱的芳香族氨基酸脱羧酶及控制雌虫生殖系统发育的G蛋白偶联受体,指出血吸虫的生殖发育调控可能与昆虫的激素调节模式类似。相关研究成果发表于《自然一通讯》。血吸虫病流行于76个国家和地区,是仅次于疟疾的世界第二大寄生虫病。虫卵是其致病与传播的主要因素。了解和揭示血吸虫生殖系统发育成熟产卵的分子机制,不仅从分子水平认识血吸虫的有性生殖发育方式,也为开发抗血吸虫病疫苗和药物靶点提供分子信息。
  疟原虫抗肝脏肿瘤免疫机制
  中科院广州生物医药与健康研究院陈小平课题组揭示了疟原虫作为肿瘤抗原表达载体及其抗肝脏肿瘤(HCC)的免疫机制,这为疟原虫用于肿瘤免疫治疗提供了临床前数据支持。相关研究成果发表于《癌靶标》。表达GPC3蛋白的疟原虫在免疫小鼠后,小鼠肝脏肿瘤明显受到抑制,其生存率得到了显著提高。与此同时,疟原虫的持续感染为肿瘤抗原的长期表达和释放提供了良好条件。论文进一步研究了利用人疟原虫激活肿瘤特异性CD8+T淋巴细胞杀伤肿瘤的可行性,随着疟原虫红内期及肝内期减毒虫株研究的深入,经基因改造的疟原虫用于肿瘤免疫治疗的临床前景值得期待。
  初期肝癌细胞逃逸机制
  浙江大学生命科学研究院赵斌课题组通过建立初期肝癌动物模型,捕捉到单个肝肿瘤起始细胞逃避免疫系统“追杀”的过程并揭示其原理;相关论文发表于《基因与发育》。肝癌发病率、死亡率较高,多数病人在确诊时已处于癌症中晚期。深入了解肝癌的发病机理,找到新的早期诊断标志物,以及新的治疗靶点是肝癌研究的重点。肝癌细胞通过分泌一种特定细胞因子吸引巨噬细胞成为自己的“帮凶”,从而存活下来。巨噬细胞是人体内一种重要的免疫细胞,该细胞会定向识别并吞噬病原体,但在单个体细胞初期癌变的阶段,巨噬细胞却能够抑制免疫细胞,肿瘤细胞从而成功逃过免疫监视,避免被清除。
  阿茨海默病遗传易感研究进展
  中科院昆明动物所姚永刚课题组对阿尔茨海默病(AD)的最新研究成果发表于《分子神经生物学》。AD的一个主要症状是记忆丢失。通过对我国汉族人群Arc基因与AD的相关性的研究发现,位于Arc 3’UTR区的位点rs10097505-AA与AD遗传易感相关,且该风险基因型与上调的Arc表达水平相关。对表现高遗传力,如有家族史或发病年龄早于55岁发病的AD患者Arc基因的外显子区稀有变异进行分析发现,非同义变异c.20G>A(p.T71)在AD患者中的频率显著高于对照人群。该变异改变了Arc蛋白高度保守的第7位氨基酸,潜在影响蛋白结构,致病性预测分析显示具有高致病性。
  ENL YEATs结构域关联组蛋白乙酰化至急性髓样白血病致癌基因表达
  清华大学医学院基础医学系李海涛课题组与国内外科学家合作,助力白血病研究,发现一种酰基化阅读器(reader)蛋白ENL是驱动急性白血病发生的关键因子,并证明ENL的YEATS阅读器结构域是一类重要的治疗急性白血病的药物靶标。相关成果发表于《自然》。 AF9和ENL是混合谱系白血病(Mixed lineage leukemia,MLL)染色体异位发生基因融合的常见伙伴基因,由此引发的白血病在幼儿病患中很常见且比较恶性,预后效果较差。YEATS(由YAF9,ENL,AF9,TAF14,SAS5首字母命名)结构域家族蛋白是一类进化上保守的基因调控因子,其氨基端均含有一个YEATS结构域。长期以来,有关YEATS功能并不清楚,该研究揭示了ENL在急性白血病发生和维持中的驱动性作用。
  多肽抑制剂阻断乙脑和寨卡病毒感染
  中科院武汉病毒所王薇等证实多肽P5在体内和体外均能有效抑制JEV和ZIKV感染,有效浓度达到纳摩尔级别。基于其明确的作用靶点,高效的病毒抑制率以及多肽抑制剂良好的生物相容性,该研究提供了一个新型高效的临床治疗JEV和ZIKV感染的先导药物,相关论文发表于《抗病毒研究》。乙脑病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)和寨卡病毒(zika virus,ZIKV)属于黄病毒科黄病毒属,是通过蚊虫进行传播的虫媒病毒。JEV引起的乙型脑炎致死致残率高,我国是乙脑的高发区,发病人数曾一度占世界总数的80%。目前JEV疫苗的使用在一定程度上减少了乙脑的发病率,但是对于已发病的患者,仍然没有针对JEV的特效药或治疗手段。
  首发精神分裂症患者工作记忆对额顶效应连接的调节作用受损
  中科院心理所周媛团队与国内外科学家合作,证实了精神分裂症患者额顶效应连接受工作记忆任务调节的能力下降,提示精神分裂症患者额顶脑区不能根据信息变化形成恰当的功能整合;并且这种异常在精神分裂症早期阶段,即使工作记忆能力相对完整时,就已出现。相关论文发表于《大脑皮层》。工作记忆是前额叶认知功能的基本功能单元,是一种对信息进行暂时储存和加工以指导下一步行动的记忆。工作记忆障碍是精神分裂症常见的认知功能障碍,并且被认为是精神分裂症患者多种认知障碍和临床症状(如妄想)形成的根本原因。因此,研究者一直致力于寻找精神分裂症工作记忆障碍的神经基础。
  肠出血型大肠杆菌VI型分泌系统调节宿主细胞ROs机制
  上海交通大学基础医学院姚玉峰课题组发现肠出血型大肠杆菌(EHEC)的VI型分泌系统能够分泌过氧化氢酶到宿主细胞中从而降低胞内活性氧(ROS)水平以提高细菌胞内生存,相关论文发表于《公共科学图书馆·病原学》。肠出血型大肠杆菌是一种重要人兽共患病原菌,在感染剂量很低的情况下就能引起腹泻、出血性结肠炎和溶血性尿毒症综合征,致死率非常高。EHEC有多个血清型,其中血清型0157致病力最强,在中国、日本、北美及欧洲都广泛流行。该菌在感染宿主后,能够通过黏附在宿主肠上皮细胞上的方式定植在宿主肠道。宿主免疫系统的巨噬细胞能够吞噬病原菌并通过产生ROS类物质方式清除病原菌。

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