特约专稿

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1. 嫦娥六号样品解密月球背面演化历史

杨蔚

自然杂志 2026, 48 (4): 247-256. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.04.001

摘要（128）

PDF（pc）（11261KB）（102）

嫦娥六号首次实现月球背面采样返回，成为人类月球探测的里程碑。它着陆在月球三大地体之一的南极-艾特肯盆地，所采集的月壤样品使我们有机会一窥月球背面的演化历史。在嫦娥六号月壤中发现一种新的岩石类型——撞击熔岩。年代学研究指示，南极-艾特肯撞击可能形成于42.5亿年前，为内太阳系早期撞击历史提供了关键锚点。嫦娥六号月壤中也包含多种类型的玄武岩，如喷发于42亿年前的高铝玄武岩、喷发于29亿年前的极低钛玄武岩和喷发于28亿年前的低钛玄武岩，指示月球背面火山活动至少持续了14亿年。玄武岩化学组成研究显示，南极-艾特肯盆地下覆月幔具有“超亏损”“超贫水”“超还原”“重K同位素”的特征，与正面月幔显著不同，指示该月幔经历了大型撞击导致的熔体抽取和去气作用。古磁场强度研究显示，月球磁场强度在约28亿年前曾出现反弹。综合这些研究结果，初步揭开月球背面42.5亿至28亿年前的演化历史，并进一步支持南极-艾特肯撞击对月球二分性形成的重要贡献。

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2. 水熊虫的非凡生命力与太空实验

王静迪, 刘聪, 张婧, 张兴亮

自然杂志 2026, 48 (4): 257-266. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.04.011

摘要（79）

PDF（pc）（4751KB）（41）

水熊虫是一类具有卓越的极端环境耐受性的微型动物，隶属于泛节肢动物超门缓步动物门。它们能够在干燥、低温、高温及强辐射等极端恶劣条件下生存，其核心机制是通过脱水隐生(罐生)策略进入近乎停滞代谢的休眠状态，以抵御多种极端环境条件的胁迫。在分子层面，水熊虫会分泌热休克蛋白、缓步动物特异性无序蛋白以及海藻糖等保护性物质，以稳定细胞结构与生物大分子的完整性。在“灾难”来临时，水熊虫还会启动高效的抗氧化系统与DNA修复机制，共同构筑其非凡的环境耐受性，渡过难关。由于它们非凡的生命力，水熊虫曾多次被发射到太空参与实验，结果表明不少个体在太空真空、微重力及宇宙辐射下仍能存活，进一步证明它们是卓越的深空探索模式生物。

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3. 面向大健康领域的芯片传感技术及其应用

沈棕杰, Abhishek Kandwal, Jang Yong Kim, Arjun Kumar, 高源, 陆骐峰, 陈伟

自然杂志 DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.04.010
预出版日期: 2026-08-05

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4. 脑内星链：解码人类超级互联网

张晓敏, 周峰, 汤乔伟, 诸颖

自然杂志 2026, 48 (3): 169-174. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.010

摘要（243）

PDF（pc）（3758KB）（300）

人脑是一种高度互联的“超级网络”，支撑着感知、记忆、情感及意识等复杂功能。本文以现代通信系统为类比，阐释神经网络的基本架构，探究其功能紊乱如何引发多种神经系统疾病，并综述脑成像与脑机接口技术的最新进展。这些突破性技术正共同重塑我们对大脑的可视化方式、认知深度与交互范式。

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5. 从工具到个人助理——AI Agent 的原理、演进与安全风险

程彭洲, 张新鹏

自然杂志 2026, 48 (2): 79-087. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.02.001

摘要（1488）

PDF（pc）（1516KB）（3787）

人工智能智能体(artificial intelligence agent, AI Agent)作为2025 至2026 年最具变革性的技术方向之一，正在重塑人机交互的边界，推动人工智能从被动响应向主动服务的跨越。通过构建感知、规划、决策与反思等核心模块，结合工具调用能力与分层记忆管理机制，AI Agent 已具备多步骤推理与环境交互能力，成为大模型时代技术落地的核心应用形态。以OpenClaw 为代表的新一代AI Agent 框架，凭借自然语言指令驱动的桌面环境自动化操作能力，打破了传统智能工具的应用局限，推动智能系统实现了从“工具”向“个人助理”的范式跃迁，并展现出持续服务、个性适配和逐步演化为“用户数字分身”的发展趋势。然而，随着AI Agent 自主决策权限的提升与环境控制范围的扩大，其安全风险日益凸显，包括意图误解、感知幻觉等内生认知偏见问题，以及提示注入、隐私泄露和后门攻击等外部恶意威胁，使其成为一种新的高风险应用形态。本文系统回顾AI Agent 从工具调用到智能个人助理的发展历程，分析其关键原理与技术演进，并探讨其交互机制中的安全风险及未来研究方向。

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6. 人工智能在非硅基生物存储中的应用与展望

赵紫微, 俞洋, 宋海涛, 李江

自然杂志 2026, 48 (2): 88-98. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.02.002

摘要（416）

PDF（pc）（1873KB）（1156）

全球数据正经历爆炸式增长，以硅基介质为代表的传统存储方案在物理极限与可持续性等方面面临严峻挑战。在此背景下，非硅基的生物存储技术逐渐崭露头角，其中以DNA为代表的数据存储路径发展最为迅速，被视为极具潜力的下一代存储方案。DNA数据存储技术以人工合成的脱氧核糖核酸(DNA)分子作为信息载体，具备超高存储密度、千年级稳定性和近乎零维护能耗等颠覆性优势。然而，其在走向实际应用的过程中，仍受限于编码效率、错误率与控制成本、数据检索速度等多重瓶颈。近年来，人工智能(AI)技术的迅猛发展，为突破上述瓶颈注入了全新动力。本文简要介绍DNA存储的原理与挑战，综述AI在DNA存储中的关键应用，重点探讨其在编码优化、错误纠正与高效检索等方面的最新进展，并对当前技术局限与未来发展方向作出展望。

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7. 青藏高原与亚洲夏季风

何编, 吴国雄, 刘屹岷, 包庆, 生宸, 何欣雨, 刘潇喻, 冯适健, 郭彤

自然杂志 2026, 48 (1): 1-8. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.001

摘要（352）

PDF（pc）（7474KB）（253）

亚洲夏季风异常导致的旱涝灾害对人类社会生活具有重大影响，青藏高原作为亚洲夏季风系统重要的地形强迫源，其动力和热力强迫对亚洲夏季风的环流和降水具有重要调节作用。然而，由于青藏高原地形和亚洲季风系统本身的复杂性，人们对高原热动力强迫作用如何影响亚洲夏季风机理的认识仍旧存在争议。本文从理论和数值模拟两个方面简要介绍青藏高原地形强迫作用对周边大气环流的影响机制，阐明包括青藏-伊朗高原在内的亚洲大地形抬升加热对等熵面的扰动是驱动季风环流的本质作用力，明确了目前国际气候系统模式对亚洲夏季风降水的模拟偏差与青藏高原热力强迫作用的联系，提出了青藏高原“地表位涡强迫”概念来理解青藏高原气候动力学效应。该指数可用来定量理解目前气候模式对青藏高原地表热力动力强迫模拟的作用。基于FGOALS-f气候系统模式，本文最后给出了青藏高原地表位涡强迫指数与亚洲夏季风降水的定量化关系。

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8. 中国化石见证的马类演化史

邓涛

自然杂志 2026, 48 (1): 9-17. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.01.002

摘要（562）

PDF（pc）（14615KB）（244）

中国广袤的土地上保存了跨越5 600万年的马类化石序列，构建了从起源、辐射到现生类群崛起的完整全球演化链条，提供了无可替代的东方证据。湖南衡阳早始新世的丁氏曙马填补了亚洲早期马类化石记录的空白，这一发现将马类在亚洲的历史追溯到起源阶段，并揭示了其可能经过欧洲-北美-亚洲的早期洲际迁徙路径，修正了认为马类仅源于北美和欧洲的传统观点。文章重点阐述了中新世中国马类演化的独特图景，集中体现在中华马与三趾马的共生演化，二者在中国北方同一地层中共存，反映了森林-草原混合景观。通过碳氧同位素等方法，证实以长鼻三趾马为代表的三趾马才是最早、最适应开阔草原的马类，而非其后的真马。此外，青藏高原的三趾马化石成为重建古高度的关键证据。甘肃临夏盆地发现的埃氏马是东亚最早的真马，与三趾马的共生记录了演化的世代交替。随后，中国特有的三门马、庆阳马等展现了真马的快速辐射。尤其关键的是，周口店三门马和北京马作为北京猿人的伴生动物，其大量化石见证了早期人类对马类的狩猎活动，即人类活动开始介入马类演化的历史。

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9. 紫杉醇生物合成研究进展——抗癌明星药物的幕后工程

张逸雪, 李艺柔, 蒋彬, 张晓林, 闫建斌

自然杂志 2025, 47 (6): 419-426. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.001

摘要（874）

PDF（pc）（11109KB）（536）

紫杉醇，一种从红豆杉属植物中提取的二萜类天然产物，已成为临床应用广泛且市场需求巨大的植物源抗肿瘤药物。随着红豆杉基因组解析及合成生物学的快速发展，近年来，紫杉醇生物合成路径的关键酶鉴定与异源重构取得重要进展，突破了紫杉醇生物合成研究的关键瓶颈，为基于生物合成途径实现紫杉醇的绿色、可持续生产奠定重要基础。本文针对红豆杉基因组学分析、紫杉醇合成策略以及紫杉醇异源重构的相关研究进展进行综述。

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10. 基于里德伯原子微波电场测量的研究进展

王勤霞, 张天才

自然杂志 2025, 47 (6): 427-436. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.05.012

摘要（846）

PDF（pc）（4302KB）（937）

微波电场在无线通信、雷达探测、导航定位和量子信息等领域发挥着重要作用，其测量灵敏度直接决定了系统对微弱信号的探测能力与应用性能。灵敏度通常用于表征测量系统对被测物理量微小变化的响应能力，是衡量测量精度与系统性能的核心指标。传统微波测量技术受限于天线尺寸、金属结构对电场的扰动及热噪声影响，难以实现对极弱信号的高精度探测。近年来，里德伯原子因其较大的电偶极矩和高极化率，对微波电场表现出极高的敏感性，可显著提升测量系统对微弱电场的响应能力，突破传统技术的性能瓶颈，展现出广阔的应用前景。本文系统综述了基于里德伯原子的微波电场测量技术的基本原理与研究进展，重点介绍了灵敏度提升的物理机制、关键实验突破及腔增强等新兴方法，并分析了当前面临的挑战与未来的发展方向，以期为相关研究与应用提供参考。

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11. 机器意识与具身智能#br#

张晓林, 王开放

自然杂志 2025, 47 (6): 437-445. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.003

摘要（801）

PDF（pc）（2102KB）（409）

具身智能指赋予人工智能以物理身体来增强其实践交互能力。然而研究者长期回避“机器意识”的讨论以避免争议。随着大语言模型(如ChatGPT和DeepSeek等)展现出对环境与身体交互的渴求，“机器意识”已成为不可回避的前沿课题。本文认为机器意识——即人工智能对自身内部状态及外部环境的觉知能力——是自主适应决策的关键。文章探讨了机器意识与具身智能的内在联系，并借鉴生物学中关于意识模块化和无意识过程的研究，提出类脑的“意识空间”框架，用于融合多模态感知，进行内部模拟与情境推理。本文进一步阐述了意识对决策生成的支撑作用以及决策执行对意识价值的验证，最后展望了未来在多模态统一意识空间建模、主动推断式学习以及机器伦理控制等方向的研究前景。

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12. 共生菌环境干预阻断蚊媒病毒传播流行

张礼铭, 李具臻, 朱毅斌, 程功

自然杂志 2025, 47 (5): 323-329. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.05.001

摘要（773）

PDF（pc）（2788KB）（355）

多种烈性蚊媒病毒引发的传染病已成为全球公共卫生重大挑战，但迄今仍缺乏安全有效的防治手段。在病毒传播循环中，蚊虫通过吸血获取病毒后，病毒会依次感染其肠道细胞、体腔和唾液腺，最终使蚊虫获得病毒传播能力。值得注意的是，蚊虫肠道作为决定病毒易感性的关键器官，其微生物群落结构受生活环境显著影响。这导致不同栖息地蚊虫因肠道菌群差异而表现出不同的病毒传播能力。我们团队与合作者从云南野生白纹伊蚊肠道中分离出一株具有显著抗病毒作用的Rosenbergiella_YN46菌株。该菌株通过分泌葡萄糖脱氢酶诱导肠腔酸化，从而有效抑制登革病毒和寨卡病毒的感染。流行病学调查显示，Rosenbergiella_YN46在登革热低流行区蚊群中普遍存在，而在高流行区蚊群中则较为罕见。半现场环境干预试验证实，该菌株能显著降低蚊虫的病毒易感性。这一发现为登革热等蚊媒传染病的防控提供了环境友好型生物防治新策略。

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13. 突破物质的非晶形成能力极限 ——证明非晶态是常规物质的第四态

童星, 柯海波, 汪卫华, 白海洋

自然杂志 2025, 47 (4): 239-248. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.02.010

摘要（825）

PDF（pc）（6220KB）（859）

非晶态物质在自然界和生活中普遍存在，具有独特的物理和化学特性。近年来，科学家们通过实验和理论研究，逐渐将非晶态物质归类为独立的常规物态，即非晶态是常规物质第四态，是物质的常规态之一。近一个世纪前提出的“是否所有物质都能形成非晶态”一直是科学界悬而未决的议题，其中最关键的问题在于能否将非晶形成能力最弱的单质金属转化为稳定的非晶态，这将为非晶态是物质的基本属性，是常规物质第四态提供最有力的证据。近期，我们发明了一种超快激光烧蚀的策略，实现了包括最难非晶化的金、银在内的多种单质金属的非晶化，突破了物质的非晶形成能力极限，证实了非晶态是物质的基本属性之一。这一策略不仅解决了单质非晶金属制备的百年难题，还为非晶材料的研究和应用提供了新的方向

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14. DeepSeek：从“概率生成”到“因果推理”

赵葛剑, 张新鹏

自然杂志 2025, 47 (2): 79-84. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.02.001

摘要（2361）

PDF（pc）（1555KB）（4256）

DeepSeek-R1的横空出世标志着人工智能研究范式的历史性转折。这一突破性成果颠覆了传统AI系统依赖概率生成与模式匹配的圭臬，通过思维链推理与强化学习的深度融合，首次实现了工业级的人工智能推理能力。其创新性的推理架构不仅极大地降低了训练专业人工智能模型的成本，更在数学证明、逻辑推理等复杂任务中展现出类人的思维链特征，推动了从 “概率生成”到“因果推理”的深刻变革，开启了AI技术发展的新纪元。本文对DeepSeek系列模型的发展历程进行回溯，并介绍了其在思维链框架以及模型架构中的关键创新，最后就其思维链的安全性问题展开讨论。

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15. 恶臭气体监测技术研究进展

高松, 焦正, 吴克食, 任勇, 杜天君, 刘文清

自然杂志 2025, 47 (2): 85-94. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.010

摘要（1570）

PDF（pc）（2406KB）（780）

恶臭气体污染已成为城市化进程中突出的环境问题，影响区域和谐与公共健康，因此有效识别和监测恶臭气体成为迫切需求。本文总结了恶臭气体监测技术的现状，明确了无机和有机类恶臭气体的来源、理化性质以及致臭机理，介绍了传感器、电子鼻、质谱和环境光学等多种监测技术，分析了各种技术的优劣势和适用场景，探讨了当前技术在监测精度与灵敏度、传感器选择与配置、环境干扰、成本与可行性及数据处理实时性等方面面临的挑战。随着材料科学、人工智能和系统集成技术的不断进步，恶臭气体监测技术将变得更加高效、精准和智能化，为环境保护和公共健康提供坚实的技术支持。

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16. 创新药物设计——从计算机辅助到人工智能

卞月珉

自然杂志 0, (): 1-10. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.001

摘要（983）

PDF（pc）（2511KB）（1714）

计算科学的高速发展不断为药物发现领域带来革新与机遇。伴随着生命科学领域数据的持续增长和计算硬件设备的迭代更新，计算化学以及化学信息学愈发在临床前药物设计领域为科研人员提供不可或缺的支撑。本文围绕计算机辅助药物设计(computer-aided drug design, CADD)和人工智能药物设计(artificial intelligence-driven drug design, AIDD)两大主题，简要阐述计算科学和药物发现在学科交叉中的探索和创新，以及针对临床前小分子药物的应用和进展。

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17.

创新药物设计——从计算机辅助到人工智能

卞月珉

自然杂志 2025, 47 (1): 1-10. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.01.001

摘要（1089）

PDF（pc）（3165KB）（3560）

计算科学的高速发展不断为药物发现领域带来革新与机遇。伴随着生命科学领域数据的持续增长和计算硬件设备的迭代更新，计算化学以及化学信息学在临床前药物设计领域的支撑作用日益凸显。本文围绕计算机辅助药物设计(computer-aided drug design, CADD)和人工智能药物设计(artificial intelligence-driven drug design, AIDD)两大主题，简要阐述计算科学和药物发现在学科交叉中的探索和创新，以及针对临床前小分子药物的应用和进展。

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18. 目标观测与极端天气预报

段晚锁, 秦晓昊, 杨丽超

自然杂志 2024, 46 (6): 395-405. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.06.001

摘要（852）

PDF（pc）（4864KB）（787）

“目标观测”是用于提高极端天气事件预报水平的新的观测策略。在世界气象组织于2003年提出的全球大气十年研究发展计划——观测系统研究与可预报性试验(THORPEX)的推动下，国际上众多国家和地区已开展了大量针对极端天气事件预报的目标观测研究和外场试验，有效提高了预报水平。中国针对目标观测的研究和实践起步较晚，但在近十余年取得了突破性进展。该文介绍了目标观测的理念，阐释了实施目标观测需要解决的核心问题，概述了国际上已开展的目标观测外场试验，评述了中国关于热带气旋预报的目标观测研究的进步和外场实践的努力。

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19. 面向微生物的CRISPR基因编辑工具的功能应用

程洲华, 俞汉青

自然杂志 2024, 46 (5): 317-329. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.05.001

摘要（1655）

PDF（pc）（3332KB）（928）

成簇规律间隔短回文重复(CRISPR)系统作为一种强大且可调控的基因编辑工具，由于其精准性和灵活性，在微生物机制解析、功能强化以及检测溯源等领域中有着广阔的应用前景。其中，Cas(CRISPR associated)蛋白的特异性识别与切割(cis-cleavage)以及无差别的附属切割(trans-cleavage)，作为CRISPR系统的两大核心功能而备受关注。基于特异性识别和切割功能建立的高效微生物基因组编辑工具，实现了对微生物功能的强化，增强了其在环境保护、生态修复以及能源回收等领域的应用能力；基于其附属切割功能创制的病原微生物的快速检测方法，为病原微生物引起的疫情防控提供了技术支撑。文章着重介绍CRISPR基因编辑技术在微生物中的应用现状和发展前景。

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20. 土地癌化及其防治

黄建平, 富丽, 李昶豫, 黄季平

自然杂志 2024, 46 (4): 239-246. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.04.001

摘要（1034）

PDF（pc）（5581KB）（233）

由于全球变暖、城市化、荒漠化等一系列问题，地球的健康状况正在下降，这严重威胁着生态安全和社会的可持续发展。当土地无法通过光合作用产生足够的氧气时，其储水能力逐渐丧失，触发“高温-干旱”相互加强的正反馈循环。基于此，文章将地球视为一个生命体，提出了土地癌化的概念及其诊断方法，以量化土地的健康状况。文章还通过构建癌化土地指数(cancer land index, CLI)，发现全球超过一半(53%)的土地面积正面临着癌化的威胁。癌化土地开始于产氧量低的沙漠和干旱区，以及耗氧量高的大城市和工业区，并逐渐向周边地区蔓延。这一过程类似于人体癌细胞扩散，标志着地球健康的恶化。文章通过对土地癌化概念的深入研究和癌化面积的检测，提出针对自然癌化土地和人为癌化土地的相应防治对策和建议，力争在早期发现和阻止土地癌化，保护地球的整体健康。

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