当期目录

2017年 第39卷 第1期    刊出日期：2017-02-25

上一期    下一期

特约专稿

地幔中的水与重大地质现象和过程

夏群科

2017, 39(1):  1-4.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.01.001

摘要 ( 524 )   PDF (1098KB) ( 911 )  

相关文章 | 多维度评价

地球地幔中的矿物都只是名义上的无水矿物，它们的结构缺陷里包含的水含量(表示为H2O的质量分数)虽然都只是在ppm量级上，但是能够显著影响矿物(以至于岩石系统)的物理和化学性质。因此，地幔中的水在某种程度上决定着许多重大地质现象的出现和重大地质过程的发生。研究水与重大地质现象和过程之间的联系将成为今后发展地球科学理论的新生长点。

同呼吸共命运：线粒体呼吸链超级复合物

郭润域，杨茂君

2017, 39(1):  5-11.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.01.002

摘要 ( 539 )   PDF (2865KB) ( 868 )  

相关文章 | 多维度评价

新陈代谢——物质代谢和能量代谢——是生命最基本的特征之一。总体上，从能量流动的方向来说，能量代谢可以分为两类：光合作用(储存化学能)和呼吸作用(利用化学能)。一直以来，呼吸作用的媒介和机制问题都是科学家关注的重要研究课题，人们对它们的认知也在不断更新和进步。清华大学杨茂君教授研究组对呼吸作用的载体——呼吸体蛋白超级复合物的结构生物学研究，向我们展示了细胞内这个复杂而又精妙的生物能量转换器的全貌，不但让我们更真切地领略到了
大自然之鬼斧神工，也为治疗多种与线粒体功能紊乱有关的疾病提供了药物设计及筛选的生物学基础。



专题综述

生命之初，新在哪里：我们为何生而不同

于文强

2017, 39(1):  12-18. 

摘要 ( 709 )   PDF (4024KB) ( 729 )  

相关文章 | 多维度评价

新生命究竟“新”在哪里？经典的遗传学观念认为基因决定表型，但同卵双生的双胞胎基因几乎完全相同，为何依然存在很大差别？越来越多的研究证实，代际间的表观遗传改变决定了我们生而不同。表观遗传学是指独立于DNA序列改变的遗传，主要包含DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。本文生动形象地介绍了表观遗传的概念及核心内容，重点描绘了表观遗传修饰(包括DNA甲基化和组蛋白修饰)在早期胚胎发育过程中的动态变化，有助于我们深入理解表观遗传在新
生命发生过程中的作用。

DNA vs. RNA：到底谁说了算

段洪超

2017, 39(1):  19-24.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.01.004

摘要 ( 489 )   PDF (2520KB) ( 776 )  

相关文章 | 多维度评价

中心法则是现代生物学的理论基础之一。绝大部分生命体将遗传信息储存在DNA中，遗传信息通过转录流向RNA，再通过翻译流向蛋白质。随着研究的深入，人们逐渐认识到RNA不只充当了遗传信息由DNA流向蛋白质的桥梁，RNA层面的转录后调控过程还对基因表达进行了更为精准高效的调节，RNA在中心法则中的核心地位越来越突出。在转录后调控过程中，RNA修饰起到了至关重要的作用。对RNA修饰及其修饰酶、脱修饰酶和结合蛋白的研究已成为一个引人瞩目的新方向——RNA表观遗传学/表观转录组学。N 6-甲基腺嘌呤(m6A)是目前研究最为深入的RNA修饰。本文着重介绍m6A修饰对干细胞的分化过程的调控，对病毒侵染宿主和自我复制过程的影响，以及m6A在果蝇性别决定中起到的关键作用。RNA修饰对于其他各种生命过程的影响也在不断地被揭示出来，预示着RNA修饰的研究必将深刻地影响医疗、制药，乃至农业的发展。

X染色体失活现象与机制

陆绮

2017, 39(1):  25-30.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.01.005

摘要 ( 2633 )   PDF (1980KB) ( 3618 )  

相关文章 | 多维度评价

在雌性哺乳动物的体细胞中，两条X染色体中的一条总是被异染色质化而失活，这个现象称为X染色体失活。X染色体失活保证了性染色体上的基因剂量在雌性和雄性动物之间的平衡。它是许多生物学现象和疾病的生物学基础。本文简要介绍了X染色体失活的现象，基本生物学概念以及潜在机理，最后介绍了与之相关的疾病，例如X染色体数量异常和伴性遗传疾病的病理知识。

miRNA：除了抑制，它还有激活功能

梁英

2017, 39(1):  31-36.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.01.006

摘要 ( 965 )   PDF (1860KB) ( 1710 )  

相关文章 | 多维度评价

早在1993年，美国科学家维克托•安博斯在线虫中发现了第一个miRNA(微小RNA，长度约21～23个核苷酸的内源性非编码单链RNA)。由于其研究的超前性，该结果并未得到广泛关注与认可，并与诺贝尔科学奖失之交臂。至今miRNA的研究已有20多个年头，其功能涉及参与肿瘤细胞的增殖、迁移与侵袭等种种生物学行为。因此，研究miRNA的调控机制对肿瘤临床诊断和治疗具有重要的理论意义和应用价值。传统意义上认为miRNA在细胞浆中通过结合靶基因3’UTR抑制翻译或降解mRNA进而发挥负向调控作用。然而，这很难解释许多位于细胞核内的miRNA的作用机制。近期的研究发现存在核内的miRNA通过结合增强子起到激活基因表达的作用，命名为NamiRNA(nuclear activating miRNA)。那么miRNA的细胞定位是否会影响miRNA的功能呢？定位于细胞核内的miRNA到底与胞浆中的miRNA有何不同呢？

科技进展

巨压电弛豫铁电单晶及其在医用超声换能器中的应用

曹文武，孙恩伟，杨彬

2017, 39(1):  37-42.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.01.007

摘要 ( 481 )   PDF (1622KB) ( 783 )  

相关文章 | 多维度评价

压电材料是一类非常重要的多功能材料。它可以实现机械能和电能之间的相互转换，在机电器件和电声领域有广泛的应用。基于宽频带超声波换能器、高灵敏度传感器和大应变执行器等压电器件的发展需求，迫切地需要研发出具有更大压电应变常数和更高机电耦合系数的压电材料。弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅(化学分子式(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃简称PMN-xPT或PMN-PT)及其同类单晶(简称弛豫铁电单晶)的发现恰逢其时，它们所具有的巨压电性和极高的机电耦合系
数使得很多机电器件的性能有了一次大幅度的改进。例如：PMN-33%PT单晶的压电常数d₃₃高达2 800 pC/N，是通用的压电材料PZT压电陶瓷的5倍，其机电耦合系数k₃₃也高达94%，而最好的PZT的机电耦合系数k₃₃也只能达到70%。本文系统地介绍了弛豫铁电单晶材料及其在医用超声换能器方面的应用进展。

燃气轮机技术及发展

翁一武，闻雪友，翁史烈

2017, 39(1):  43-47.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.01.008

摘要 ( 384 )   PDF (1580KB) ( 1409 )  

相关文章 | 多维度评价

介绍了先进燃气轮机的发展状况，分析了重型燃气轮机的技术性能，并结合中国发展战略，提出中国燃气轮机的发展目标和技术路线。

燃气轮机与可再生能源互补的分布式供能

陈哲，田丰，吕小静，翁一武

2017, 39(1):  48-53.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.01.009

摘要 ( 522 )   PDF (3245KB) ( 646 )  

相关文章 | 多维度评价

天然气燃气轮机与可再生能源互补组成的分布式供能，既有天然气分布式供能系统负荷调节范围大、能源利用率高的特点，又有可再生能源就地消纳、充分利用的优势。首先介绍了天然气燃气轮机分布式热点联供的发展和使用情况，分析了多种能源互补的分布式供能技术特点，展望了燃气轮机与可再生能源互补的分布式供能的发展前景。

天宫二号里那块优雅的“手表”——空间冷原子钟

乔勇军,刘伍明

2017, 39(1):  54-61.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.01.010

摘要 ( 486 )   PDF (2432KB) ( 972 )  

相关文章 | 多维度评价

天宫二号带着一款别致的“手表”——空间冷原子钟正在绕着地球翱翔。它仰望深空，俯视大地，探索浩淼宇宙遵循的黄金规则，细致描绘地球母亲的每一寸土地。这是人类史上首台在空间实验室开展科学研究的空间冷原子钟，它的精准度也是史无前例的，为3 000万年误差不超过1 s。这台原子钟是中国科学家们历经十数年孕育和抚养成才的，它承载着中国在空间定位、深空探测，以及广义相对论的验证等方面的研究使命。

科学时评

未完的棋局

关毅

2017, 39(1):  62-70.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.01.011

摘要 ( 556 )   PDF (2116KB) ( 400 )  

相关文章 | 多维度评价

60胜，人工智能最新的围棋战绩定格在了这一数字上，唯一一盘和棋还是因为网络断线。新版“阿尔法围棋”在网站上横扫中韩等国顶级棋手。“阿尔法围棋”大胜，意味着人工智能进步速度前所未有。不过探其究竟，到底是人工智能自身进步速度可畏，还是背后的科学家令人生畏？答案耐人寻味。“阿尔法围棋”的人
机大战，引发人们对人工智能时代浮想联翩。当今世界，人类已依赖机器的计算与“算计”。从购物网站的精准推送到电视剧的剧情设计，再到无人驾驶汽车中的识别技术，优化计算在生活中无处不在，人工智能也可谓无处不在。人工智能的水平恰恰折射出人类自身的科技发展能力，人类在前进，人工智能也在前进。事实上，人类对人工智能的研究和测试，是一项极富挑战性的工作，不论是它的复杂性和学科交叉性，还是它那些带有根本性的思考和创新，都是人类对自身的不断认识和挑战。从这一点看，这场超乎棋盘上输赢的大棋局，未完待续。



科学与艺术

对色彩的认识：从感性到科学的过程

林凤生

2017, 39(1):  71-78.  doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2017.01.012

摘要 ( 2354 )   PDF (3302KB) ( 1640 )  

相关文章 | 多维度评价

人类对色彩和色觉的认识经历了一个由感性到科学的过程。19世纪中叶法国化学家E•谢弗雷尔总结出关于艺用色彩的混合理论。科学家Young(1802)、 Helmholitz(1862)提出了色觉的神经生理学理论。有些画家们通过学习，掌握了颜色混合的效果与色觉的产生机理，并把这些知识用到自己的创作实践中。20世纪以来，随着西方写实绘画的式微，画家给色彩赋予了更深层次的意义，由此形成了几种新的绘画流派。