全球高污染發電機組PM2.5排放量

環境

全球高污染發電機組PM2.5排放量

清華大學地球系統科學系張強教授研究組與合作者在《自然—可持續發展》創刊號發表新成果，在全球尺度建立了以機組為單元的電力行業大氣污染物排放數據庫，并識別出高污染發電機組及其對全球大氣污染物排放的重要貢獻。通過對全球和區域尺度多個電力行業數據庫開展大數據挖掘研究，整理出全球7萬多個在役火電機組的基礎信息，首次在機組水平上建成了全球火電廠大氣污染物排放數據庫（GPED）。在全球主要國家和地區，裝機容量小、服役年限長的老舊機組的排放績效都要遠低于當地平均水平。以一次PM2.5為例，占全球不足1%裝機容量的高污染燃煤機組貢獻了全球電力行業14.5%的一次PM2.5排放。

調控藍藻碳氮代謝平衡的新機制

中國科學技術大學微尺度物質科學國家研究中心和生命科學學院教授周叢照、陳宇星課題組，與中國科學院水生生物研究所教授張承才課題組合作，闡明了藍藻全局性轉錄因子NdhR通過結合不同的代謝小分子，快速響應環境變化，協同調控碳氮代謝的分子機制，相關論文發表于PNAS。藍藻中氮濃度偏低時，2-OG濃度升高，NdhR與2-OG結合后與DNA啟動子區域的親和力增強，從而抑制碳轉運相關基因的轉錄，以維持藍藻內的碳氮平衡。當藍藻內碳濃度偏低時，2-PG濃度升高，NdhR結合2-PG后構象發生變化，從啟動子區域釋放下來，其抑制子活性被解除，碳轉運相關基因大量表達，進而實現碳氮平衡，適應不同的生長環境。

氮沉降對荒漠草本植物群落影響

中國科學院新疆生態與地理研究所張元明研究員團隊以準噶爾荒漠為研究區，設定了長期氮沉降模擬增加樣地，開展了連續3年的觀測實驗，研究荒漠草本植物群落對氮增加的響應。相關論文發表于Science of The Total Environment。人類工農業活動的增加，導致越來越多的氮素排放到大氣并沉降在陸地生態系統表面。氮沉降的增加也成為影響生態系統植物群落結構和功能的重要全球變化因子。干旱區約占全球陸地面積的1/3，由于土壤普遍缺乏氮素，對氮沉降的增加響應尤為敏感。該研究成果對深入理解氮沉降對荒漠生態系統結構與功能的影響具有重要意義。

大氣中一氧化碳和心血管系統死亡：我國272個城市研究

復旦大學公共衛生學院教授闞海東課題組與中國疾控中心研究員周脈耕團隊合作，在全國水平上揭示了環境中低濃度的一氧化碳與心血管系統死亡，特別是冠心病死亡的顯著關聯，相關論文發表于《柳葉刀—行星健康》。一氧化碳是一種無色無味的氣體，大氣中的一氧化碳大多來源于化石燃料的不完全燃燒，如機動車尾氣等。一氧化碳可與血紅蛋白結合引起缺氧、心肌缺血、心臟節律改變等系統性危害。一氧化碳短期暴露與總心血管疾病死亡、腦卒中死亡、特別是冠心病的死亡顯著相關；上述關聯在調整了多種污染物之后依舊穩定，證實了一氧化碳健康效應的獨立性，該研究發現低濃度的一氧化碳仍舊存在顯著的心血管系統健康風險。

環境

蠱信仰對種群的結構化作用

中國科學院動物研究所陶毅研究組與英國倫敦大學學院Ruth Mace研究組合作，研究了中國西南地區的一個少數民族中的蠱信仰如何影響種群的結構化，研究成果發表于《自然—人類行為》。分析顯示這些“有蠱”家庭聚集在一些小的網絡之中，或者在內部互相幫助，特別在婚配和子女的關系上?！坝行M”的家庭更少地與“無蠱”家庭互贈禮物，在農業上更少地與“無蠱”家庭互相幫助，更少地與“無蠱”的家庭進行通婚。同時研究發現，“有蠱”家庭之間更傾向于互相通婚及互相幫助。盡管“有蠱”是一個公認的標簽，研究沒有發現這些“有蠱”家庭更加不合作。研究者認為這種名聲的起源可能是為了傷害女性競爭者。

青藏高原魚類對氣候變化的響應情況

中國科學院水生生物研究所陳毅峰團隊將樹輪年代學的理論和方法應用到魚類，構建了長達40多年的青藏高原特有魚類的生長指數年表，并對西藏面積最大的高原湖泊色林錯的裸鯉繁殖物候進行了深入的研究。研究論文發表于Global Change Biology。研究顯示，從20世紀70年代到2000年，氣候變暖導致裸鯉的繁殖物候發生了顯著的變化，幼魚的生長季節共增加了約17天，增加的速率約為每10年3天；其中，1970年到1990年期間增加的13天主要通過繁殖物候的提前來實現，而1990年到2000年期間增加的4天則通過生長季節向冬季延伸得以實現。

利用人工智能用于寄生蟲耐藥性

上海交通大學何志明院士、丁顯廷研究員科研團隊發現利用反饋系統控制（FSC，Feedback System Control）技術極大地提高了篩選出最有效的藥物組合的速度和效率。研究論文發表于Science Advances?；紫x，也叫線蟲，感染家畜后即會造成其生長緩慢，甚至死亡。全球農業生產中每年因處理蛔蟲等寄生蟲問題而導致的損失高達數十億美元。驅腸蟲劑類藥物可以驅治蛔蟲。但是蛔蟲在不斷進化，對單一藥物的抗藥性越來越強?？茖W家運用了一個名為反饋系統控制的強大技術平臺，用于寄生蟲耐藥性的研究，徹底改變了傳統組合藥物篩選的“游戲規則”。

中國森林生態系統性狀與功能研究進展

中國科學院地理科學與資源研究所于貴瑞、何念鵬團隊圍繞中國東部森林生態系統性狀（植物、微生物、土壤）開展綜合調查，這項調查為后續性狀研究提供一個可參考的新調查模式（跨學科、系統性、集成性）和新的分析思路（個體—群落、性狀—功能）。多項科研成果發表于Functional Ecology，對該團隊沿3700km的中國東部南北樣帶森林生態系統性狀與功能的大尺度研究成果進行了集中報道，展現了新調查模式的系統性和規范性，發展了一套將器官水平測定的性狀科學地推導到群落尺度的方法，并在自然森林生態系統中建立了多種性狀與功能的定量關系。

生命科學

糖異生—糖原代謝—磷酸戊糖途徑是CD8+T細胞記憶形成與維持的關鍵機制

中國醫學科學院基礎醫學研究所黃波教授團隊揭示了T細胞記憶形成與維持的關鍵機制，相關研究結果發表于《自然—細胞生物學》。活化的CD8+T細胞高效殺滅病毒感染的細胞以及腫瘤細胞，其發揮效應后，極少數T細胞存活下來，轉變成為記憶性的T細胞，再次遇到同樣的病毒或腫瘤細胞時，能夠迅速將它們清除，從而在機體抗腫瘤和抗感染免疫過程中發揮至關重要的作用。闡明CD8+T細胞記憶形成與維持的機理是免疫學基本核心問題，對于當前的大量制備具有記憶表型的腫瘤特異性T細胞回輸治療腫瘤患者，具有重要的理論指導意義。

細菌雙組分系統介導的pH調控機制

中國科學院武漢物理與數學研究所姜凌課題組與美國杜克大學、中國科學院武漢病毒研究所合作，揭示了雙組分系統中的組氨酸激酶會實現不同功能切換的分子機制，研究論文發表于《自然—通訊》。研究發現雙功能蛋白HK853酶活受pH調控，酸性環境下HK853會發生構象變化，使磷酸酶活性降低；通過沙門氏菌雙組分體系EnvZ-OmpR的胞內及胞外實驗發現，pH變化調控毒力因子的表達，進而影響了細菌侵染能力。據此，提出HisKA家族組氨酸激酶行使磷酸酶活性的酶促反應機理?？筛鶕摍C理進行藥物設計，將雙組分轉導系統作為藥物靶標，只殺死細菌而對人體無害。

諾如病毒復制的“拉鏈頭”

中國科學院武漢病毒研究所周溪研究組發現諾如病毒3號非結構性蛋白（NS3）蛋白具有RNA解旋酶及分子伴侶功能，為抗諾如病毒藥物的研發提供了新思路，研究成果發表于《病毒學雜志》。作為急性腸炎的主要致病原，諾如病毒每年約感染6.84億人，導致約21萬人的死亡。研究確定了NS3具有解旋酶活性，并證明這種蛋白在沒有ATP功能的情況下仍具有解旋的功能，但活性有所降低。治療類重癥肌無力綜合征藥物“鹽酸胍”能抑制諾如病毒NS3蛋白的活性。目前，科學家正在通過對胍類衍生物的繼續研究，尋找對諾如病毒真正有用的藥物。

人類頭發曲直相關新位點

中國科學院北京基因組研究所劉凡研究組、荷蘭伊拉斯姆斯大學，聯合其他國家的研究人員，合作進行一項基于大樣本的人類頭發曲直的全基因組研究：通過問卷和專家評估相結合的方式，精確量化近3萬人的頭發曲直狀況，并分析800多萬個遺傳位點和頭發曲直的關系。相關研究成果發表于《人類分子遺傳學》。該研究發現了8個與人類頭發曲直相關的新遺傳位點，并驗證了前人已報道的多個遺傳位點，提高了對人類頭發形狀變異的遺傳認識。數據表明亞洲人群頭發曲直的遺傳結構不同于世界其他國家，當前發現的卷發相關等位基因在亞洲人群中起很小的作用甚至無作用，或者其作用完全被亞洲特異的EDAR基因變異的效應所掩蓋。

生命科學

胰高血糖素受體晶體結構揭示B型GPCR信號轉導機制

中國科學院上海藥物研究所吳蓓麗課題組和趙強課題組在B型G蛋白偶聯受體（GPCR）結構與功能研究取得突破，測定了胰高血糖素受體（GCGR）全長蛋白與多肽配體復合物的三維結構，揭示了該受體對細胞信號分子的特異性識別及其活化調控機制，研究論文發表于《自然》。GCGR參與調節體內血糖穩態，是治療Ⅱ型糖尿病藥物的重要靶點。GCGR與多肽配體相互作用模式的闡明不僅有助于深入理解B型GPCR對細胞信號分子的識別機制，并且為靶向GCGR的藥物設計提供了迄今為止精度最高的結構模板，將在很大程度上促進治療Ⅱ型糖尿病的新藥研發。

男性晚育下一代高度近視概率高

溫州醫科大學瞿佳、金子兵領銜的科研團隊在針對早發型兒童高度近視（更少環境因素作用）研究中，發現全新的早發型高度近視致病基因BSG；同時發現，引起兒童高度近視新生突變概率與患兒父母的生育年齡正相關；該成果已發表于《美國國家科學學院報》。高度近視是當前我國致盲人群的主要病因。其發病機制研究難度大，高度近視的干預防控等也面臨諸多挑戰。父母雙方在完全沒有攜帶高度近視基因的前提下，如果生育時父親年紀超過35歲，那么他們下一代發生高度近視的概率會增加，最高增加到50%。BSG的發現，也為當今不少晚婚晚育的男性提了個醒。

軟骨再生領域研究進展

北京大學工學院生物醫學工程系葛子鋼課題組與北京大學人民醫院關節病診療中心林劍浩團隊合作，使用生長因子親和性多肽改性生物材料，從而在不添加外源性生長因子和細胞下，通過體內募集實現了骨軟骨缺損修復，研究進展發表于Journal of Materials Chemistry B。關節軟骨損傷以及退化是最常見的致殘因素，功能性關節軟骨再生一直是個挑戰。該研究通過將具有特異親和性TGF-β1的多肽接枝到殼聚糖支架上，優化了接枝多肽的濃度并保持了蛋白活性。這種功能化生物材料在沒有外源添加細胞和生長因子的條件下有效修復了實驗動物的關節軟骨缺損。

鞘翅目昆蟲多樣化與被子植物的興起密切相關

中山大學生命科學學院張鵬教授課題組與國內外科學家合作，揭示了鞘翅目昆蟲的物種多樣性與白堊紀被子植物的興起的緊密聯系，研究論文發表于《自然—通訊》。該研究基于大數據構建了鞘翅目穩健的系統發育時間樹，為鞘翅目昆蟲的系統分類學研究奠定了基礎。鞘翅目昆蟲起源于2億9千萬年前的二疊紀早期，隨后物種數量不斷增加，其物種多樣性的產生的確與長期的進化相關。然而，占甲蟲物種數量一半以上的植食性甲蟲出現于1億4千萬至8千萬年前的白堊紀時期，這與被子植物的出現與繁盛時間完全一致，說明白堊紀時期被子植物的繁盛對植食性甲蟲的物種多樣性增長起到了“進化推進器”的作用。