张 刚 宋子煜

2011：《Science》的中国声音

张 刚 宋子煜

美国《Science》杂志于1880年由发明家爱迪生投资创办，1894年10月10成为美国最大的科学团体“美国科学促进会”（American Association for the Advancement of Science，AAAS）的官方刊物，是国际上最著名的自然科学综合类学术期刊之一。全年共51期，为周刊，平均每年发表的论文数量为892.2篇（2005年至2009年），2010年的影响因子为31.377。《Science》杂志主要有三大栏目：科学新闻（Science News）、科学指南（Science’s Compass）和研究成果（Research）。研究成果栏目是《Science》杂志最重要的一部分，包括研究文章（Research Articles）、报告(Reports)、简讯(Brevia)和技术评论(Technical Comments)。“Research Articles”栏目发表反映某一领域的重大突破的文章，文章长度不超过4500单词或5个版面，包括摘要、引言和加有简短小标题的内容部分，参考文献建议最多不超过40条。“Reports”栏目发表新的、有广泛意义的重要研究成果，长度不超过2500单词或3个版面，报告要包括摘要和引言，参考文献应在30条以内。

2011年度，中国大陆地区全职科学家在《Science》杂志的“Research Articles”和“Reports”栏目上以通讯作者的身份发表论文14篇，其中两篇为“Research Articles”（安芷生院士和陈树忠研究员的论文），一篇被选作封面文章（王俊教授的论文）。

表1、2011年度中国大陆地区高校和科研院所全职学者以通讯作者的身份在《Science》上发表论文数量统计*

14篇文章按研究内容分为，先进材料5篇、古生物学2篇、神经生物学2篇、人类基因组学1篇、细胞生殖与调控1篇，地球古气候1篇、分子反应1篇和分子机器1篇。以高校和科研院所发表论文数量来看，中国科学院发表8.5篇、高校发表2.5篇、中国地质科学院1篇、北京生命科学研究所1篇、深圳华大基因1篇。并且，两篇“Research Articles”类论文均来自于中国科学院的科研院所。作为“国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心”，中国科学院的高水平科研产出显著高于高校和其他科研院所。

另外，2011年度《Science》上还发表了4篇的通讯地址为中国大陆高校和科研院所的文章，但是国外大学或研究所也并列为通讯地址。并且，大部分作者的地址不在中国大陆，也找不到国内研究团队的介绍，这与国际合作课题有所区别。可能研究成果不完全在大陆地区完成；也可能作者在国内或国外完成了一部分工作后出国或回国。本栏目旨在通过高水平文章介绍扎根于中国大陆的具有世界最高水平的科研团队。因此，这4篇文章在这里仅作简单介绍。

沈树忠 研究员

中国科学院南京地质古生物研究所

现代古生物学与地层学国家重点实验室 主任

1989年，中国矿业大学获得博士学位。1996年，国家教委公派到日本新泻大学理学部博士后。1997年至2000年，澳大利亚Deakin大学生态与环境学院博士后。2001年至今，中国科学院南京地质古生物研究所研究员、博士生导师。2000年，入选中国科学院“百人计划”。2002年，获得国家杰出青年基金。2006年，科技部973项目“地史时期海陆生物多样性的演变”首席科学家。

主要从事二叠纪腕足动物化石系统分类学、生物大灭绝及其以后的复苏、定量生物古地理学、生物多样性和古环境学等方面的研究。

卡定二叠纪末生物大灭绝的时间

自地球上出现生物以来，发生过数次大的生物灭绝事件，而2亿5千万年前发生在二叠纪最末期的生物大灭绝，是地质历史时期最严重的超级生物灭绝事件，造成了约95%海洋生物和75%陆地生物物种的灭绝。由于这一事件发生及持续的精确时间，长期以来难以精确卡定，故灭绝的原因和模式，也难以确定。中国科学院南京地质古生物研究所古生代研究团队的沈树忠研究员等联合美国麻省理工学院、美国国家自然博物馆、美国加州大学等单位的22位科学家，历经近十年，在对华南和西藏地区二十余条剖面开展高分辨率生物地层研究的基础上，对分布在华南地区海陆相地层中的29个火山灰层，进行了系统采集和高精度的地质年龄测定。建立了二叠纪-三叠纪之交1450种化石的详实信息数据库，并运用计算机定量优化方法，克服研究程度差异和化石记录不完整性等所造成的偏差，首次建立了多剖面复合的突发式综合生物大灭绝模式，确定二叠纪末生物大灭绝发生在2.52亿年前，历经时间不超过20万年，其灭绝速度远远快于前人已有的研究报道。同时，通过对我国西南地区多条海陆过渡相和陆相剖面的生物地层、火山灰的精确年龄、植物群和煤层分布、碳同位素变化、沉积特征等研究，首次从生物地层、地质年龄和化学地层等多方面，建立了可信的海陆生态系统变化的对比关系。提出当时位于赤道地区的以大羽羊齿为代表的热带雨林植物群，在二叠纪末与海洋生物同时遭到快速毁灭性打击，为海、陆生态系统的同时崩溃提供了直接依据。

研究以广泛的野外地质工作为基础和大量数据为依据，在确立高精度时间框架的基础上，恢复了华南二叠纪末碳同位素变化的速度和幅度。根据计算，认为二叠纪末由于大规模地下岩浆活动造成地表甲烷释放以及火山喷发等的共同作用，使得当时大气二氧化碳浓度快速增加，温室效应加剧，海水缺氧，从而导致海洋生物大量灭绝。同时，全球气候快速变暖并干旱化，造成全球范围内大规模森林野火事件频繁发生，使得森林快速消亡。森林的破坏又造成地表风化加剧，地表土壤系统快速崩溃。从此，地球进入一个长达5百万年以上的生命萧条期。该成果是迄今为止有关二叠纪末生物大灭绝事件研究时间精度最高、研究手段最为综合的一项原创性成果，使得过去关于二叠纪末生物大灭绝模式的许多观点亟待重新认识。这项研究还表明，地球生态系统对地表环境恶化的反应可以是长期的，但是，一旦环境压力超出生态系统的承受能力，地表生态系统会在很短的时间内快速崩溃。

Science 334(6061) 1367-1372

图1. 生物大灭绝与碳同位素变化的关系。

胡海岚 研究员

中国科学院上海生科院神经科学研究所

1996年毕业于北京大学生物系获生物化学和分子生物学专业学士学位。随后在加州大学伯克利分校师从Corey Goodman博士，于2002年获得神经生物学方向博士学位。2003年至2004年，在美国弗吉尼亚大学从事博士后研究工作。2004年至2008年在冷泉港实验室继续博士后工作。2008年，中国科学院神经科学研究所研究员。

主要从事情绪与社会行为的分子与神经环路机制研究，包括抑郁症的神经环路及分子机理和社会等级的神经环路机制。利用电生理，钙影像和细胞，分子生物学等多层面研究手段，应用离体脑片和整体动物模型对神经环路可塑性机理进行细胞和环路水平的研究。

内侧前额叶突触强度双向调制社会等级

社会等级是动物世界中最显著的社会行为之一，也是动物社会的基本组织方式。对群体而言，稳定的等级结构可以减少族群内不必要的激烈冲突和能量浪费。对个体而言，在社会等级中的地位深刻地影响其健康和生活质量。社会等级地位甚至被认为是健康状况的最佳风向标。然而到目前为止，人们对决定社会等级地位的神经环路机制却知之甚少。

中国科学院上海生科院神经科学研究所胡海岚研究组通过改变大脑内侧前额叶的突触传递首次探究了这一环路在社会等级中的重要作用。通过巧妙地利用钻管测验和其它几种行为测试，研究者首先排列出了群养小鼠的社会等级。有趣的是，在钻管测验中迫使对方先退出的小鼠和低等级对手相比往往能得到更多的食物、标记更大的领地，并且对雌性小鼠唱出更多的求偶歌曲。偶尔，高等级小鼠甚至会扮演“剃须师”的角色，将同笼同伴的胡须拔去。通过电生理记录高等级和低等级鼠的脑片，发现社会等级地位和小鼠的内侧前额叶神经元突触强度密切相关，即小鼠的社会等级越高，它的内侧前额叶神经元的突触（神经元之间相互通讯连接的节点）强度就越强。内侧前额叶这一脑区，简称为mPFC，被普遍认为与社会认知相关。进一步，研究人员试图通过基因操作改变大脑内侧前额叶内神经元之间联系的强度（即突触强度）来调控动物的等级。令人惊奇的是，当在低等级的小鼠中增强内侧前额叶的突触强度时，小鼠的社会等级有了提升；反之，在高等级小鼠中减弱它们内侧前额叶的突触强度则会导致它们社会地位的下降。

这项工作首次为研究社会等级建立起了简单而可靠的行为学范式，将引领对社会等级的神经环路机理的进一步研究。此外,由于社会等级对许多生理，心理机能（如焦虑，成瘾，抑郁，生育等) 都有重要影响，这项研究也将帮助人们更好地了解这些相关行为或情绪的调节机制。

Science 334(6056) 693-697

图2. 钻管测验和其它几种行为测试的比较。

王俊 教授

深圳 华大基因 执行总裁

1977年生。1997年毕业于北京大学。2002年获得北京大学生物信息学博士学位。1999年至今组织实施了家蚕、家鸡、家猪、水稻、炎黄等多个重大基因组计划，在基因组组装，基因注释，比较基因组，基因进化，表达分析等方面取得多项研究成果。2008年获国家杰出青年基金，先后获得“中国科学院杰出科技成就奖”、“中丹合作科学奖”，“新世纪百千万人才工程国家级人选”、“中国科学院重大创新贡献奖”等多项荣誉。现任华大基因执行总裁、深圳华大基因研究院常务副院长，丹麦奥胡斯大学人类遗传学研究所/南丹麦大学人类遗传学生化及分子生物学系、北京大学生命科学学院客座教授。

主要从事基因组学、生物信息学的组装、注释、表达、复制、比较基因组学、分子进化、转录调控、多态性等多个领域的研究。

澳大利亚土著居民首个完整基因组测序完成

人类的起源与迁徙是一个复杂的过程，同时也是当前学术界存在争议的研究热点。目前，“非洲单一地区起源说”是被广泛接受的理论，即所有的非非洲的现代人类种群都是由最早的非洲人进化而来，他们迁徙到欧洲、亚洲和澳洲，取代了当地已存在的直立人与远古人，并进化为现代人类。根据该理论，东亚人类种群主要是由单次迁移或扩散完成的，即所谓的“单扩散模型”，在这个模型中，澳大利亚人的祖先——澳大利亚土著人被推测是从亚洲人种群中分离出来的。澳大利亚土著的遗传史是有争议的，其中一个关键性的问题是东亚地区的移民是由某一单次的人类迁徙事件或多起这种事件造成的。

深圳华大基因与丹麦哥本哈根大学和澳大利亚格里菲斯大学对一位100岁的澳大利亚土著男子的基因组进行了测序，还将澳大利亚土著的基因组序列与来自亚洲、欧洲和非洲的个人的79个基因组序列进行了比较。他们还对3个中国汉族的人进行了基因组测序以深入研究现代东亚和欧洲人的更为近代的起源。研究证实了澳洲土著人的祖先种群是在6.2万年至7.5万年前走出非洲迁徙到东亚地区，早于现代亚洲人的祖先约4万年，现今的澳大利亚土著代表的是非洲以外的最古老连续人群之一。这些结果支持多起来自东亚的移民潮的情景，而澳大利亚土著则来自从非洲向外散播的一个早期的人群分支，时间可能是在6.2-7.5万年前，然后他们越过重重大洋到达澳大利亚大陆；而现代亚洲人的祖先则是在2.5-3.8万年前与欧洲人的祖先分离之后迁徙到亚洲的。由此可以看出，澳大利亚土著人祖先的东迁要明显早于古欧亚人（Eurasians）的迁徙，其遗留种群与后来东迁亚洲人祖先群体发生过基因交流，强有力的证明了人类迁徙史上的多次扩散理论，即“多扩散模型”。该研究发现支持现今澳大利亚土著是最早占据澳大利亚的人的后裔这一假说。这对全面了解人类的起源和迁徙过程具有十分重要的意义。

Science 334(6052) 94-98

图3. 重建的人类起源与迁徙示意图。

罗敏敏 高级研究员

北京生命科学研究所

1995年毕业于北京大学获心理学学士学位。1997年获美国宾夕法尼亚大学计算机科学硕士学位。2000年获美国宾夕法尼亚大学神经学博士学位。2000年至2004年，美国杜克大学神经生物学系博士后。2004年至2005年，中国科学院神经科学研究所研究员。2005年至今，北京生命科学研究所研究员。

目前主要研究两个相关的神经生物学问题：1．嗅觉信号在哺乳动物脑中的编码；2．一些基本的动物行为在神经环路水平上的生理机制。

中脑多巴胺细胞对于动物的学习、动机、运动、以及清醒状态起重要作用。这些细胞活动的异常与许多神经疾病，如精神分裂症、多动症、帕金森症等疾病紧密相关。我们实验室最近发现一些受体特异地表达在这些细胞中，可以有效调节这些细胞的活动。我们将进一步研究这些受体蛋白影响细胞活动的分子细胞机制，以及这种调节对动物行为的影响。我们的工作不仅可以有助于理解感觉系统和一些基本行为的神经生物学基础，亦可具有临床意义。

中脑多巴胺神经元的膜受体鸟苷酸环化酶C选择性地表达及其生理调控机制

中脑多巴胺神经元调节许多种重要的行为过程，它们的功能障碍常与多种人类精神疾病相关，比如注意力缺陷多动障碍（ADHD）和精神分裂症。所以找到可以特异调节它们的活动的细胞靶点是非常重要的。研究发现这些神经元选择性的表达鸟苷酸环化酶C(GC-C)，一种以前被认为特异的表达在肠道细胞上的膜受体。GC-C被激活后可以增强由谷氨酸和乙酰胆碱受体介导的中脑多巴胺神经元的激动性反应，该效应有赖于依赖于环化鸟苷酸（cGMP）的蛋白激酶-G的活性。GC-C基因敲除的小鼠同时表现出多动和注意力缺失。而且，这些行为缺陷可以被治疗注意力缺陷多动障碍的药物以及蛋白激酶-G地激动剂加以挽救。这些结果提示脑中的GC-C/PKG信号通路具有重要的行为和生理作用，并且为寻找新的针对精神疾病的治疗方法提供了线索。

Science 333(6049) 1642-1646

图4. GC-C在中脑多巴胺神经元中选择性表达。（A-C）小鼠中脑内（4只），GC-C的mRNA表达与TH免疫反应具有相似的模式。（A）VTA/SNc区域内，原位杂交探测GC-C的mRNA表达（红色）。M，中部；D，背部。（B）在相同冠状切面内，TH免疫反应（绿色）。（C）将A图和B图重叠。（D-F）双色染色显示GC-C（红色）在中脑多巴胺神经元中的表达可以被TH免疫反应（绿色）标记。（G-I）D图至F图中虚线框内部分的放大图。

徐国良 研究员

中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所

1985年毕业于浙江大学生物系获学士学位。1989年获中国科学院遗传学研究所硕士学位；1993年获德国马普分子遗传学研究所博士学位。1993年至1994年，德国马普分子遗传学研究所博士后。1994年至1995年，新加坡国立大学生命科学中心实验室主任。1995年至2000年，美国哥伦比亚大学遗传发育系博士后。2000年至2001年，美国哥伦比亚大学医学系博士后。2001年至2006年，任中国科学院与德国马普学会国际合作青年科学家小组组长。2002年入选中科院“百人计划”，并获得“国家杰出青年科学基金”。

主要从事表观遗传调控及其与癌症等重大疾病关系的研究。采用生物化学、细胞生物学和遗传学（包括基因组学）相互依托的实验手段致力于探索：DNA甲基化谱式是如何在胚胎发育早期建立起来的？是否存在新的碱基修饰形式？胚胎干细胞与成体干细胞自我更新与分化是如何达到平衡的？哪些因素导致了这一平衡的改变而导致肿瘤和疾病发生？对表观遗传信息调控的研究将有助于了解生长发育与疾病发生发展的分子机理，为维护人类健康尤其是再生医学的技术开发提供理论依据。

在DNA去甲基化机制中发现一种新修饰碱基

动植物生长发育与疾病发生、发展都广泛受到表观遗传调控。目前研究得比较清楚的是胞嘧啶第5位的甲基化。它直接参与了转录调控和基因组的其他调控过程。由于胞嘧啶的甲基化会引起染色体的压缩和基因沉默，所以对于表达活跃的基因来说，它们的启动子和增强子区域的DNA往往处于低甲基化水平状态。因此，DNA的去甲基化对于沉默基因的转录重激活起着重要作用。在原始生殖细胞发生及受精后父源基因组的重塑过程中出现的大规模的去甲基化，被认为是擦除父母甲基化谱式并建立后代新的甲基化谱式的关键，这些表观遗传重编程过程中发生的去甲基化对于早期胚胎的发育及配子产生都是十分重要的。

在高等生物的基因组DNA中除含有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四种常见的碱基形式外，还含有胞嘧啶的修饰形式：5-甲基胞嘧啶（5mC），被称为第5种碱基。而且它可以进一步被氧化为5-羟甲基胞嘧啶（5hmC），也被称为第6碱基。这些修饰形式在表观调控中都具有重要的作用，但它们如何被可逆转变为胞嘧啶(C)还不清楚。

研究发现Tet双加氧酶可以将5mC和5hmC氧化成5-胞嘧啶羧基（5-carboxylcytosine，5caC），之后5caC会被胸腺嘧啶DNA糖基化酶（TDG）识别，并消化。Tet蛋白是重新编程已经分化的细胞的一种重要功能蛋白，人类和小鼠都拥有Tet蛋白，研究发现这种蛋白在DNA脱甲基过程和干细胞重新编程方面起关键作用。研究证明了Tet在体内和体外实验中都能将5mC和5hmC氧化成5-胞嘧啶羧基（5-carboxylcytosine，5caC），并且进一步TDG敲除实验也说明5caC的积累，这些研究数据都表明5mC转变成5caC，继而被消化的过程是DNA去甲基化的一条重要途径。

在此项研究发表之前，对于主动的去甲基化机制有多种猜想，包括通过直接氧化打开碳-碳键，即直接将甲基基团从甲基胞嘧啶上切除；通过酶促反应将甲基基团以甲醛的形式从5hmC上移除；以及通过DNA剪切修复将甲基胞嘧啶直接替换。但是，这些可能的途径还没有任何一种得到生物化学或者遗传学实验的验证。尽管Tet1加氧酶从理论上推测可能执行逆转DNA甲基化的功能，但是，其去甲基化过程是如何实现是未知的。生化与细胞研究所的上述工作表明：5mC可以被Tet蛋白氧化为5-羧基胞嘧啶（5caC），而5caC又进一步被TDG识别并切除(进而通过DNA剪切修复途径替换为没有修饰的C)，从而初步阐明了一条DNA主动去甲基化的途径(5mC→5hmC→5caC→C)，为研究DNA去甲基化作用及生理功能指明了方向。

Science 333(6047) 1303-1307

陈延峰 教授

南京大学材料科学与工程系系主任

南京大学固体微结构物理国家重点实验室

1990年获西北工业大学博士学位。1990年至1993年，南京大学博士后, 2000年至2001年，美国麻省理工大学访问学者。1998年至今，任材料科学与工程系系主任。现为南京大学教授、博士生导师、长江学者特聘教授。1997年度入选教育部《跨世纪优秀人材培养计划》。2002年获国家杰出青年基金资助。2005年被聘为长江学者特聘教授。

主要研究领域为材料物理与化学。研究方向是氧化物薄膜多层膜超晶格微结构材料及光电功能器件的制备、表征和物理性能的研究。在所从事的研究工作中，建立了我国第一台用于制备铁电薄膜，多层膜，超晶格的MOCVD装置，将在半导体领域行之有效的“原子层控制外延生长”技术成功地用于铁电薄膜材料的制备，是国际上为数不多的先驱者之一。利用MOCVD技术和PLD技术，研制成铁电/非铁电膜交替排列的超晶格。在实验上系统地研究了超声波在超晶格中的传播与激发,及微结构与超晶格频率响应间的规律；研制成功声学超晶格的超高频（GHz）的超声谐振器、换能器等。从理论和实验上研究了人工带隙材料中光波和声波的传播的规律，发现了声波的负折射现象，发现了回波负折射的现象，成功地实现了超声波的可调谐负折射成像。

能隔离光信号的新型硅基光学波导

与电子芯片相比，光子芯片拥有超高速的运算速度、超大规模的信息存储容量、能量消耗小、散发热量低等优点，因此，用光子代替电子实现数据连接是不可阻挡的历史潮流，不过，现在的计算机技术主要还是依靠电子芯片。如果不将光隔离，光子电路上不同元件发送和接收的信号就能相互作用，使光子芯片变得不稳定。而电子电路中的二极管能通过限制电流朝一个方向行进从而将电信号隔离开。因此，研制光子芯片的主要困难是制造出“光子二极管”——光隔离器。科学家一直在为此目标而努力。南京大学固体微结构物理国家重点实验室陈延峰教授领导的研究组与美国加州理工学院电子工程系合作设计出一种新的光学波导——一个0.8微米宽、能输送光的硅设备，其使光能在一个方向采用对称模式行进，而在另一个方向上采用非对称模式行进，因为不同模式的光无法相互作用，因此，这两束光就被隔离开，能穿过彼此，首次用新的硅波导将光隔离出来。尽管该研究还只是一个概念验证实验，但科学家们建造出了一个能被集成到一块硅芯片上的光隔离器，光隔离器对建造出纳米大小的光子设备至关重要。现在，最先进的光子芯片的数据传输率为10Gb/秒，是个人电脑的几千倍，下一代光子芯片有望达到40Gb/秒。但因为这些光子芯片没有内置光隔离器，其比电子芯片更简单，而且也无法投入实际应用。因此，基于最新研究的光隔离器有望加速光子芯片的商业化进程。

Sciecne 333(6043) 729-733

图5. 新型硅波导的扫描电镜照片（a），光在一个方向采用对称模式行进，而在另一个方向上采用非对称模式行进(b)。

安芷生 中国科学院院士

中国科学院地球环境研究所

1941年出生，安徽六安人。1962年，南京大学地质系毕业。1966年，中国科学院地质所、地球化学研究所研究生毕业。1991年当选为中科院院士。2000年当选为第三世界科学院院士。2001年任新成立的中国科学院地球环境研究所所长，现任中国科学院西安分院院长，兼任国际地圈 - 生物圈计划 (IGBP) 科学委员会副主席，国际第四纪联合会 (INQUA) 副主席等职。

在第四纪地质和过去全球变化方面，以黄土及有关第四纪沉积物为主要对象，系统地研究了中国黄土的堆积、演化及其与古气候、古环境的关系，并与全球气候变化联系起来；率先将第四纪磁性地层学引入我国，最早指出我国240万年前的重大地质气候事件，测定了蓝田猿人和澳洲沙漠化年代；与刘东生院士一起将中国黄土与深海沉积序列进行了成功的对比，重建了黄土高原的气候历史；提出了黄土堆积演化模式及其与环境演变的关系；由他所领导的研究集体，系统的提出了控制中国古环境变化的东亚古季风理论，建立了最近240万年、13万年和最近2万年以来中国古环境变化序列，重建了最近2万年以来中国环境变化图景，并对古季风变迁机制进行了系统讨论；提出了末次冰期和间冰期冬季风气候的不稳定性和突发事件的证据和规律，开展了南北半球古气候对比的研究，并获国际承认。曾应邀多次在国际科联和全球变化研究国际学术大会上作报告。

冰期—间冰期印度夏季风的动力学

印度夏季风是一种影响南亚季节性降雨量的年度气候周期，它对人类的福祉有着重要的含意。尽管印度夏季风在现代的表现已有大量的文件证明，但研究人员想知道印度夏季风在漫长的冰川-冰川间期这样的时间尺度上是如何变化的。中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室安芷生院士领导的科研团队群体联合美国布朗大学、中国科学院南京地理与湖泊研究所、日本全球变化研究所和西安交通大学全球变化研究院对中国大陆环境科学钻探工程在青藏高原东南缘鹤庆盆地获取的666米湖泊沉积岩心，利用古地磁和碳-14测年手段，高分辨率测试了岩心的植物花粉、沉积学、地球物理和地球化学等参数，重建了更新世（过去260万年）印度季风变迁的历史，揭示了早、晚更新世印度夏季风变率较小，可视为南北半球气候相互作用的结果；而更新世中期印度夏季风变率加大，主要受控于北半球冰量变化。通过印度夏季风变化时间序列精细结构的分析，此项研究提出了冰期—间冰期南北半球间气压梯度对印度季风环流驱动的重要性，揭示了距今260万年以来印度夏季风非轨道尺度的变迁过程和动力学。

Science 333(6043) 719-723

图6.（A）基于国家环境预报中心和国家大气研究中心的1977年至2000年期间数据再分析得到的六月-七月-八月平均850hPa流场。红点表示取样的鹤庆盆地和海洋钻探计划722位点，红色A表示Mascarene高压中心区，红色C表示印度洋低气压的中心，海拔高于1500米的区域以黄色表示。（B）鹤庆盆地六月-七月-八月降雨的湿气来源。

杨学明 中国科学院院士

中国科学院大连化学物理研究所 分子反应动力学国家重点实验室主任

1982年毕业于浙江师范大学物理系。1985年获得中国科学院大连化学物理研究所理学硕士学位。1991年获得美国加州大学圣巴巴拉分校博士学位。1991年至1993年，美国普林斯顿大学化学系博士后。1993年至1995年，美国加州大学伯克莱分校化学系及美国劳伦斯伯克莱国家实验室博士后。2001年起，任中国科学院大连化物所分子反应动力学国家重点实验室主任。2005年获得国家杰出青年基金。2007年获中国科学院杰出科技成就奖个人奖。2008年获何梁何利基金科学与技术进步奖。2010年获陈嘉庚化学科学奖。2011年当选中国科学院院士。

主要开展以下几方面的工作：基元化学反应的微观机理的研究，包括化学反应过渡态、共振态动力学机理以及化学反应过程的非绝热动力学；分子光化学动力学机理的研究，特别是大气化学以及星际化学中相关分子光化学过程的探索；复杂体系动力学的研究，如燃烧化学以及气相化学沉积过程的动力学机理等；表面化学反应动力学以及表面光化学反应动力学研究，主要是催化反应以及光催化过程特别是光催化制氢过程中的微观机理。

张东辉 研究员

中国科学院大连化学物理研究所

1967年生于浙江。1989年毕业于复旦大学物理系。1994年获纽约大学物理系博士学位。先后在纽约大学，芝加哥大学从事博士后研究。1997年应聘到新加坡国立大学计算科学系任教，2000年升为副教授。2004年被聘为大连化学物理研究所研究员。2003年获国家自然科学基金海外及港澳青年学者合作研究基金。2006年获国家杰出青年科学基金。

致力于发展有效的理论与计算新方法研究发生在气相、团簇、固体表面、以及生物分子中的原子分子运动、反应、能量转移等动力学问题。

四原子反应体系的理论和实验的态-态微分截面

化学反应微分截面的实验测量能够最细致地反映一个化学反应的本质特征，而通过求解在势能面上运动的原子核的薛定谔方程来得到基元化学反应的微分截面则是量子动力学理论计算的终极目标。人们已经基本解决了三原子化学体系的量子动力学难题，能够定量地计算三原子体系的微分散射截面。然而，从三原子体系发展到更多更复杂的反应体系，则是一个巨大的挑战。作为向前发展第一步的四原子体系相对于三原子体系，体系的自由度从3增加到6，这意味着无论是势能面的构造还是散射动力学的计算，从难度到计算量都有巨大的增加。譬如，对于势能面的计算，如果每个维度计算100个位点，那么四原子体系的6个自由度相对于三原子体系的3个自由度，所需计算的位点数量就增加了一百万倍！由此可知量子动力学理论计算从3原子体系发展到4原子体系，困难之大超乎想像。H2+ OH → H2O + H反应体系是四原子反应体系的基本范例，是燃烧化学和星际化学中的重要反应，其逆反应则是选模化学的研究样板。大连化物所杨学明和张东辉研究组对该反应的同位素替代反应HD + OH → H2O + D进行了反应动力学研究。理论上，发展出一套非常有效的含时波包方法，能够对六个自由度的四原子反应进行精确的计算，同时用更精确的方法构造了该反应体系的势能面，从而完成了该体系的第一个全维量子态分辨的动力学计算。实验上，采用高分辨的交叉分子束—里德堡氘原子飞行时间谱方法测量了HD + OH → H2O + D在不同反应能下的微分截面及其随碰撞能的变化关系。实验结果和理论计算结果高度吻合。这是首次对一个四原子反应体系的态-态微分截面取得理论和实验高度吻合的研究结果，是分子反应动力学研究的一个重要突破。

Science 333(6041) 440-442

陈曦 教授

清华大学物理系

1993年毕业于清华大学物理系获学士学位。1996年获清华大学硕士学位。2004年获美国康奈尔大学博士学位。2004年至2006年，加利福尼亚大学欧文分校博士后。2006年至2010年，清华大学物理系副教授。2010年，清华大学物理系教授。2010年获国家杰出青年科学基金。2012年获陈嘉庚数理科学奖。

主要从事低温隧道扫描电镜，低维材料的量子效应和分子电子学研究。

马旭村 研究员

中国科学院物理研究所

1971年生于河南省唐河县。1992年毕业于化学系化学专业获理学学士学位。1997年获中科院盐湖所化学硕士学位，2000年获中科院物理所凝聚态物理博士学位。2000年至2002年在德国马普研究学会微结构物理研究所做博士后研究。2003年加入中科院物理所表面物理国家重点实验室工作。2010年获国家杰出青年科学基金。2012年获陈嘉庚数理科学奖。

主要研究领域：1. 超高真空下扫描隧道谱和局域功函数测量；2. 超高真空下金属磁性薄膜的分子束外延生长、结构与磁学性质研究。研究手段包括俄歇(Auger)电子能谱、低能电子衍射(LEED)、光电子能谱(XPS)、扫描隧道显微镜(STM)以及表面磁光克尔效应(SMOKE)。3．碳氮纳米管的制备和场电子发射性质研究：采用微波等离子体增强化学气相沉积方法制备了大面积定向有序的碳氮纳米管，这种纳米管具有独特的线性聚合的纳米钟结构。利用这种结构特点，对聚合的纳米钟进行拆分，得到几个甚至单个的纳米钟(直径14nm,长16nm)。成功制备了碳氮纳米管-碳纳米管的异质结。这些可长可短的纳米钟和异质结具有新颖的电学性质，对纳米器件的制作和研究具有潜在的意义。

铁硒超导体中能隙节点和二重对称性的直接观测

铁基超导体是继1986年发现的铜氧化合物高温超导体（1987年诺贝尔物理奖）之后于2008年被发现的一类新型高温超导材料，它的发现为高温超导电性的研究开辟了一个全新的研究方向，是目前物理学的一个研究热点。与铜氧化合物高温超导体的研究类似，铁基超导机理研究的最核心科学问题是电子如何形成库珀电子对。因此，确定电子配对的对称性（也就是库珀电子对的形状）具有极其重要的意义，但这个问题至今没有一个明确的结论。清华大学物理系薛其坤院士和陈曦教授与中科院物理所马旭村研究员组成的研究团队，用高质量的单晶薄膜、高灵敏度的实验技术以及在此基础上得到的能反映材料内在性质的实验数据，确定性地证明了FeSe超导体中的电子配对函数具有两重对称性，这对理解铁基高温超导机理具有重要意义。为了理解这个重要性质，他们与美国加州大学圣地亚哥分校的吴从军教授还进行了理论上的合作。该成果的取得得益于该研究团队长期致力于精密实验技术发展所做的努力。他们将分子束外延技术与扫描隧道显微技术进行了有机的结合，并在国际上已经形成了自己独特的研究特色。在该研究中，他们把半导体领域中的分子束外延技术拓展到铁基超导材料的制备中，实现了对超导薄膜生长过程和形貌原子水平上的精确控制，制备出了化学成分严格可控的高质量单晶FeSe薄膜。在此基础上，他们利用同时具有空间原子分辨和高能量分辨本领的强磁场扫描隧道显微技术对薄膜进行了原位的表征。

Science 332(6036) 1410-1413

蒋建中 教授

浙江大学材料科学与工程学系

1964年11月生于浙江省嘉兴市。1984年毕业于浙江师范大学物理系获学士学位。1987年获北京科技大学金属物理系硕士学位。1991年获德国沙尔大学材料系博士学位。1996年入选中国科学院“百人计划”。2003年至今，浙江大学材料系教授，浙江大学新结构材料国际研究中心主任。2011年3月，任合肥工业大学材料科学与工程学院院长。2006年获得教育部长江特聘教授。2004年获得国家杰出青年基金。

主要研究领域为大块金属玻璃、纳米材料、相变、高压科学、计算材料和同步辐射技术。成功研发世界上尺寸最大的稀土基金属玻璃材料。第一次在大块金属玻璃合金体系中观察到非晶多形态相变的现象。首次合成纯立方体ZnO材料、大块立方体Si3N4材料，确定立方体Si3N4的原子结构、硬度为39.3Gpa，成为世界第三超硬材料。发现立方体Si3N4在空气中热稳定性非常好。首次从原子尺度上揭示了这种新材料的热膨胀行为。这些科研成果将促进立方体Si3N4新功能材料的开发应用。开创了原位测量玻璃温度压力效应的方法，揭示了晶化的压力效应和时间关联形核。揭示了新结构Fe-Cu合金是在原子尺度上发生，原子结构，合金的动力来源以及合金的磁学性能和热稳定性。

金属玻璃的长程拓扑序

金属玻璃——由金属元素构成，但内部的原子又像玻璃一样无序排列。金属玻璃具有比金属强度更高（目前世界上强度最高的金属材料是金属玻璃）、耐腐蚀、耐磨的优良性能，还有很高的弹性极限。金属玻璃做的手机外壳永远光亮如新，它做的高尔夫球杆能把球送到更远的地方，它还能被轻易地塑造成造型精巧的微小器件。但是，金属玻璃内部杂乱无章的原子阵列阻碍了科学家对于材料性能认识和研发新型材料。有关对无序玻璃态认识的问题是目前凝聚态物理最重要也是最困难的问题之一。浙江大学蒋建中教授和美国国家科学院院士、浙江大学光彪毛河光讲座教授合作，通过对Ce75Al25金属玻璃在高压下的行为进行研究，发现了一种常温下压力诱导的单晶晶化现象。这种通过高分辨电镜、高分辨X射线衍射确认为完全非晶态结构的Ce75Al25金属玻璃在25 GPa（25万个大气压）左右的等静压力下，整个样品突然完全晶化成具有固定晶体学取向的fcc单晶体。通过分子动力学模拟和各种先进同步辐射X射线技术，揭示了由于Ce原子和Al原子之间存在巨大差异，使得Ce75Al25合金熔体在快速冷却过程中能避免晶化而形成非晶态结构；相对于晶体，金属玻璃中的原子团簇的键长和键角往往会发生扭曲、拉伸或者压缩等形变，但是原子之间的一种长程“fcc”拓扑关系能够在快速冷却的过程中保留下来；在高压下，压力诱导的4f电子非局域化使Ce原子和Al原子的性质（原子半径和电负性）差异变小而导致金属玻璃结构突然失稳，从而使金属玻璃中这种隐含的长程拓扑有序通过特殊的单晶晶化而呈现了出来。该成果第一次揭示了金属玻璃中可以存在长程拓扑有序，改变了我们对玻璃结构的传统理解和认识。同时这种特殊的压力诱导单晶晶化现象，在凝聚态物质结构的两种极端形式—单晶和玻璃之间建立了直接的联系，为玻璃结构的研究提出了一个全新的思想。

Science 332(6036) 1404-1406

图7. Ce75Al25金属玻璃MG结构计算模拟结构和XRD衍射图。（A）通过两种计算方法得到的Ce（灰色）和Al（橙色）以3：1的比例混合的随机分布结构。（B）XRD的实验测量和模拟计算结果的拟合图。

金海军 研究员

中国科学院金属研究所

2004年获中国科学院金属研究所博士学位，师从卢柯院士和王隆保研究员。2004年获中国科学院金属研究所师昌绪奖学金二等奖。2010年自德国卡尔斯鲁厄理工学院引进回国，入选中国科学院“百人计划”。

主要从事纳米多孔金属材料研究。

强度与塑性可往复调节的纳米多孔金属

大多数金属材料经制备和加工后，力学性能不再能够进行调节。中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室金海军研究员和德国汉堡-哈尔堡工业大学合作研制出一种“杂化”材料。在加工过程中，将贵金属材料如金或铂放入酸溶液中腐蚀，材料里就形成了微小的管道和孔洞；然后将一种纳米结构材料灌注到整个孔道框架中，同时也让每个微孔都充灌满了可导电的液体（如简单的盐溶液或弱酸溶液），成为一种金属和液体杂交的材料。研究人员将这种新奇材料称为金属水联体，其可以通过电信号激发，按一下按钮就可改变材料属性。有外加电流时，金属表面原子键会加强，硬度增加；切断电流则原子键减弱，材料也能变得更软，抵抗损伤的能力更强，延展性也更好。该材料的强度和塑性变形能力可通过施加电信号来进行快速、大幅度、往复调节。该材料由纳米多孔金、溶液以及金属-溶液的界面构成。纳米多孔金可通过脱合金化腐蚀，即选择性地腐蚀掉金银合金中银的方法获得。将纳米多孔金浸泡于电解质溶液中，通过电化学方法改变金属表面状态，即可将材料性能在“高强度、低塑性”和“低强度、高（压缩）塑性”两种状态之间往复调节。强度或流变应力最大变化幅度可达一倍（增幅）。目前，对于这一现象的微观机理尚不完全理解。初步的研究显示材料强度提高与表面吸附对位错的钉扎作用有关。此项研究为解决材料强度与韧塑性不能兼顾的问题提供了新的思路。不同于牺牲部分强度和韧塑性以换取“最佳”综合性能的传统解决方案，新材料可根据需要，快速“切换”至不同力学性能状态以“适应”不同的工作环境。该材料目前还处于基础研究阶段，但这是一个巨大进步和转折点，其具有广阔的应用前景，未来有望开发出能自动将一些裂痕瑕疵修复平整的高性能智能材料。

S c i e n c e 332(6034)1179-1182

图8. （A）电化学控制下大块纳米多孔金压缩原理示意图。WE：工作电极；RE：参考电极；CE：对电极。（B）纳米多孔金样品扫描电镜照片，用以展示样品的均一性和最小结构的大小。（C）在1 M HClO4溶液中的多孔纳米金电流I与电位E比值的循环伏安图（五次连续扫描），电位扫描速率为5 mV/s，电位为与标准氢电极（SHE）的特征比例。

卢柯 中国科学院院士

中国科学院金属研究所 所长

1965年生于甘肃华池。1985年毕业于南京理工大学机械系获学士学位。1990年获中国科学院金属研究所工学博士学位，导师为已故中国科学院院士王景唐先生。1990年至1993年，中国科学院金属研究所助理研究员、副研究员。1991年至1993年，公派德国马普金属研究所高级访问学者。1993年，晋升中国科学院金属研究所研究员。1995年入选中国科学院“百人计划”。1997年至2001年，快速凝固非平衡合金国家重点实验室主任。2001年7月，出任中国科学院金属研究所所长。1999年获何梁何利基金技术科学奖。2003年当选中国科学院院士。2004年当选第三世界科学院院士。2005年当选德国国家科学院院士。

主要研究领域：纳米金属材料的制备及处理，微观结构及结构稳定性，力学性能及其他理化性能；低维材料的熔化与过热。深入系统地研究了纳米材料的结构性能及稳定性，在全致密纳米材料中发现了反常Hall-Petch关系，提出并在实验中证实了纳米晶体的晶格畸变效应。这些开创性的研究成果突破了以往的传统观点和理论框架，将纳米材料的研究推向了一个新的高度。他领导的研究小组还创造性地提出了过热晶体熔化的均匀形核灾变模型，建立了固体熔点的动力学极限理论，提出了非晶态合金晶化的新微观机制——有序原子集团切变沉积机制。这些结果极大地丰富和完善了非平衡相变过程动力学理论。

揭示纳米金属的本征拉伸塑性和变形机制

工程结构材料的理想性能通常是高强度和高韧塑性，然而，强度与韧塑性往往不可兼得。高强材料的塑性往往很差，而具有良好塑性的材料其强度很低。纳米金属材料（即晶粒尺寸在纳米尺度的多晶金属）是一种典型的高强材料，其强度比普通金属高一个量级，但其几乎没有拉伸塑性。如何提高纳米金属的塑性和韧性成为近年来国际材料领域中的一项重大科学难题。中科院金属所沈阳材料科学国家（联合）实验室卢柯研究组在这一科学难题研究方面取得重要突破。他们发现，梯度纳米（GNG）金属铜既具有极高的屈服强度又具有很高的拉伸塑性变形能力。这种兼备高强度和高拉伸塑性的优异综合性能为发展高性能工程结构材料开辟了一条全新的道路。梯度纳米结构是指晶粒尺寸在空间上呈梯度分布。卢柯研究组利用表面机械碾磨处理（SMGT）在纯铜棒材表面成功制备出梯度纳米结构，自表及里晶粒尺寸由十几纳米梯度增大至微米尺度，棒材芯部为粗晶结构（晶粒尺寸为几十微米），这种梯度纳米结构的厚度可达数百微米。梯度纳米结构层具有很高的拉伸屈服强度，最外表层50微米厚梯度纳米结构的屈服强度高达660MPa（是粗晶铜的10倍），室温拉伸实验表明，具有梯度纳米结构的表层在拉伸真应变高达100%时仍保持完整未出现裂纹，表明其拉伸塑性变形能力优于粗晶铜。这种优异的塑性变形能力源于梯度纳米结构独特的变形机制，微观结构研究表明，梯度纳米结构在拉伸过程中其主导变形机制为机械驱动的晶界迁移，从而导致伴随的晶粒长大。这种变形机制与位错运动、孪生、晶界滑移或蠕变等传统的材料变形机制截然不同。

Science 331(6024) 1587-1590

图9. A是纳米梯度/粗晶样品拉伸断裂后纵截面观察。B是图A中位置B处（真应变24%）的扫描电镜照片。C与D分别是图A中位置C（真应变54%）和D处（真应变127%）的EBSD图像。B-D显示的是纳米晶粒经不同拉伸应变后发生的晶粒长大。

江华 研究员

中国科学院化学研究所光化学重点实验室

1991年毕业于湖北大学化学系应用化学专业获学士学位。1991年至1995年，湖北大学化学系工作。1998年获武汉大学化学系有机化学专业硕士学位。2001年获中科院化学所有机化学专业博士学位。2001年至2003年，欧洲化学与生物研究所博士后研究助理。2004年至2006年，美国圣母大学化学与生物化学系博士后研究助理。2006年4月入选中国科学院“百人计划”。

研究领域包括超分子自组装、荧光传感器及分子影像等方面，主要是以超分子化学中的分子自组装和分子识别两个基本问题为中心，以有机合成化学为起点，设计、构筑一系列新型超分子体系，研究其自组装的过程和规律，并探索其在分子识别和催化、离子通道、光诱导电子转移等方面中的应用。具体研究内容涉及到折叠分子（Foldamers）、荧光探针及其生物应用。

新型自组装分子机器：螺旋-线型分子主客体络合物

纳米生物分子机器广泛地存在于生物体的重要生理过程中，并发挥重要作用。如何通过化学自组装方法来构筑分子机器，并研究其独特的作用和功能是生物学、化学、物理学和超分子化学等交叉领域中一个十分富于挑战性的研究课题。中国科学院化学研究所江华研究员与欧洲化学生物学研究所（法国）Ivan Huc教授合作在人工合成分子机器研究中取得重要进展，通过动态组装构建了基于螺旋与线型分子主客体相互作用的分子机器，并在分子水平上实现对其运动的调控。在前期研究中，研究人员设计合成了喹啉螺旋基元及其低聚物，并发现喹啉酰胺低聚物通过分子内氢键自组装形成单螺旋、双螺旋和四束螺旋超分子聚集体结构，晶体结构揭示这些螺旋折叠体具有一个纳米螺旋空腔。在此基础上，将螺旋空腔两端引入不同的螺旋基元分别构筑了具有封闭空腔的单螺旋和双螺旋分子胶囊，该螺旋分子胶囊与不同链长的烷基二元醇形成主客体超分子络合物。

在经典的轮烷分子机器中，环状分子必须通过不可逆的方式固定在线型客体分子上，因此在合成这类分子机器时面临很大困难和挑战。为了突破这些制约，研究人员采用了动态自组装方法使螺旋分子很慢地缠绕到线型客体分子上，一旦形成螺旋-线型分子主客体络合物后，螺旋分子就能够在线型分子上快速运动而不发生离解。在主客体络合物形成过程中螺旋分子发生解折叠和再折叠，同时螺旋分子的长度必须和线型分子的络合点严格匹配，但是不要求二者间的不可逆固定这是与经典的轮烷分子机器的显著不同，也是合成该类分子机器的最大优势。利用质子化和去质子化，实现了对螺旋分子运动的调控。本研究工作所建立的模块设计和动态组装方法为设计新型多位点控制的超分子自组装体系开辟了新途径。

Science 331(6021) 1172-1175

图10. 螺旋穿梭原理示意图。线型客体分子上有两个相邻的相同或不同的位点。由于两个位点相近且在客体中间仅有一个羰基，所以两个位点一次仅有一个能与螺旋结合。红点对应氨基，利用质子化和去质子化，实现了对螺旋分子运动的调控。

吕君昌 副研究员

中国地质科学院地质研究所

1989年毕业于兰州大学地质系获地质学专业学士学位。2000年获中国科学院古脊椎动物与古人类研究所在职硕士。2004年获美国南方卫理公会（SMU）大学地球科学系博士学位。2004年至2006年，中国地质科学院地质研究所博士后。2006年至今，中国地质科学院地质研究所副研究员。

主要研究领域：主要从事中生代爬行动物（特别是恐龙、翼龙）及其地层的研究。侧重于大型蜥脚类恐龙的形态学，系统发育及小型兽脚类恐龙、翼龙类的系统演化的研究。主要工作区域为：辽西、冀北、河南汝阳、栾川，云南楚雄、广东河源南雄、内蒙古、甘肃、新疆及浙江等。吕君昌博士为首的研究小组发现了翼龙从原始到进步的演化的过渡类型-达尔文翼龙(Darwinopterus) 这一发现填补了由原始翼龙向进步翼龙演化的过渡类型的空白。吕君昌博士研究命名的恐龙有：模块达尔文翼龙，汝阳黄河巨龙，河南栾川盗龙，洛阳中原龙，巨型汝阳龙，丽水浙江龙，辽西始神龙翼龙，崔氏北方翼龙，季氏华夏翼龙，李氏始无齿翼龙，遗忘始兴龙，黄氏河源龙等。

翼龙的性别、生殖以及蛋与成体的联系

翼龙是一种能飞行的爬行动物，生活在6500万年至2.2亿年之前的中生代，是恐龙时代的空中霸王。许多翼龙都有头冠，有时头冠的高度可以达到头部的5倍。科学家一直认为这些头冠的作用是在传递某种信号，雄性拥有头冠，雌性则没有。但是，又没有任何直接的证据可以证实头冠是雄性翼龙所特有的，所有的结论亦只是推想。由中国地质科学院地质研究所吕君昌博士主持，浙江自然博物馆和英国雷切斯特大学的科学家组成的国际研究小组最近在中国辽宁省的沉积岩中发现了与蛋保存在一起的雌性翼龙化石。雌性具有以下两方面显著特征区别于雄性，一是它具有相对较大的腰带，腰带就好比人类的骨盆，腰带之所以相对宽大，是因为要容纳输卵管，同时，肠骨与荐椎部分不愈合，也是为了下蛋时能够自由扩张。再者，雌性没有吸引人的漂亮头冠（头骨脊）。而从现有的化石遗迹中，我们发现雄性个体具有相对较小的腰带和发育完美的头冠。由此可知，雄性可能用漂亮醒目的头冠来恐吓、抵御对手，或吸引像T夫人这样的臀部比较大、没有头冠的异性配偶。翼龙类的蛋相对较小，而且是软壳的。类似于现生的一些蜥蜴、蛇及龟鳖类的软壳蛋一样，这是典型的爬行动物的蛋，完全不同于鸟类所产的个头相对较大的硬壳蛋。这一发现为判别这些已绝灭的飞行爬行动物的性别提供了直接证据，也解释了为何有的翼龙会有那独特的、鲜艳的头骨脊（头冠）。

Science 331(6015) 321-324

图11. 与蛋保存在一起的雌性翼龙化石。骶骨肋骨关节末端，as；尾椎，ca；颈椎，cv；背椎，dv；股骨，f；肱骨，h；髂骨，iL;坐耻骨连接处，IP;蛋的印记，ie；前耻骨，pp；下颌骨，md;肋骨，ri；头骨，sk；骶椎，sv；尺骨，u；后脚，ps；肩胛喙状骨，sc；尾巴，ta;胫骨，t;翼指骨2，wph2。

发现抗结核药物吡嗪酰胺的全新作用靶位及其致病机制

张颖 教授 复旦大学附属华山医院感染病研究所 美国约翰霍普金斯大学公共卫生学院

结核病被列为我国重大传染病之一，根据世界卫生组织的统计，我国结核病年发病人数约为130万，占全球发病的14.3%，位居全球第2位，是严重危害人民群众健康的呼吸道传染病。然而，结核病又是一种非常难治愈的疾病，由于引起结核病的结核杆菌是一种非常容易发生变异以致产生耐药性的细菌，新的抗结核药上阵不仅很快对结核菌失去了威力，甚至会产生耐多药结核病。张颖教授率领课题组进一步又发现了PZA药物的作用靶位RpsA及其致病机制，由于吡嗪酰胺是治疗结核病最有效的一线药物之一，该项研究对于阐明结核菌持续感染的机制以及发明新的治疗策略意义重大。

Science 333(6049) 1630-1632

土壤-大气间HONO交换新机制

程雅芳 研究员 北京大学环境科学与工程学院程 美国爱荷华大学全球和区域环境研究中心

羟基自由基（OH）是大气光化学过程中最重要的氧化剂，在大气污染物的去除过程中占据核心地位，被誉为大气中的“清洁剂”。气态亚硝酸（HONO）的光解是近地面大气层中OH自由基的重要来源之一。近年来的外场观测发现HONO存在一个很大的未知来源，探寻该未知来源是近年大气化学领域最富挑战性的工作之一。研究人员收集并综合分析了全球土壤亚硝酸根含量以及土壤pH值，从理论上预测了土壤具有释放大量HONO的潜力：土壤中的微生物能够将含氮养分通过硝化和反硝化作用产生亚硝酸根，在土壤中氢离子的存在下，形成亚硝酸，并通过地气交换过程释放到大气中，成为大气中OH自由基的重要来源；并进一步在烟雾箱模拟实验中证实了这一“土壤-大气”间缺失关联的存在。

Science 333(6049) 1616-1618

西藏高原是冰川期巨型动物的寒冷摇篮

王晓明 研究员 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 洛杉矶自然博物馆古脊椎动物馆馆长

人们一般认为，更新世的“大型食草动物”是从其在北美和欧亚的较不耐寒的先祖进化而来的，它们随着气候的冷却而适应了那里寒冷的环境。研究人员现在描述了来自西藏西南地区喜马拉雅山脉山脚的札达盆地的一个披毛犀牛的新物种，它们显示出了对寒冷多雪气候的适应。该化石的年代及其形体特征分析发现，与其在更新世所对应的犀牛相比，这一犀牛（西藏腔齿犀）在披毛犀系谱中属于一种相对原始的先祖动物。该发现表明，这些犀牛首先在其它地区发生气候变化之前很久就适应了寒冷的西藏高原的气候，而西藏腔齿犀在气候变冷的时候也已经做好了向亚洲其它地区扩散的准备。札达盆地的其它几种大型动物的化石（包括雪豹、岩羊及西藏羚羊）也发生了类似的对寒冷的适应。这一地区因此可能是在冰川期扩大活动范围的多种耐寒物种的起始点。

Science 333(6047) 1285-1288

高功函数氯化铟锡氧化物电极

吕正红 教授 云南大学物理科学技术学院 多伦多大学材料科学与工程系

吕正红教授研究组发现在传统的OLED(有机发光二极管)的电极材料上涂上一层氯原子涂层，不但可以提高OLED的发光效率，还能够大幅度简化生产工序，降低生产成本，这一发现将加速OLED在主流平板显示和其他发光技术上的应用。而且这项技术的应用极为简便，只需在现有标准工业化OLED的电极材料氧化铟锡(ITO，也称掺锡氧化铟)上增加一层一个原子厚的氯元素涂层即可。研究人员还开发出一种通过紫外线辅助氯化技术，可以免去使用氯气过程，从而使整个生产过程更为安全可靠。新技术不但能够提高传统OLED的电气性能，还能省去在传统OLED上大量应用的多种昂贵涂层。该成果使OLED技术的未来更加光明。

Science 332(6032) 944-947