玻璃作为一种高颜值的材料一直为人青睐。有道是“世间好物不坚牢，彩云易散琉璃脆”，如同生命一样璀璨已逝的特质赋予了玻璃一种独特的美感。近期，科学家分析了嫦娥五号月壤样品，从玻璃的角度研究月球，格外浪漫有趣；不知道大家是否注意过动画电影《冰河世纪》的一个细节设定——帅气的剑齿虎迪亚哥曾过着和同类群居的生活，近期的一项研究让这个设定有了科学依据。
基于国际科技创新中心网络服务平台科创热榜每日榜单形成的一周科技记忆，我们推出《一周前沿科技盘点》专栏。今天，为大家带来第四十一期。
1《National Science Review》丨在月球上就地取材建玻璃房子，靠谱吗？
月球表面各类玻璃物质的不同起源示意图
玻璃作为一种高颜值的材料一直为人青睐。有道是“世间好物不坚牢，彩云易散琉璃脆”，如同生命，璀璨已逝的特质赋予了玻璃一种独特的美感。近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心汪卫华院士带领的非晶团队分析了嫦娥五号月壤样品，他们从玻璃的角度研究月球，格外浪漫有趣。
月球玻璃可以稳定存在亿万年，还记录着其形成时的环境信息，如同一帧帧摄影快照，记录着月球亿万年间的重要历史演化信息，是探索月球奥秘的重要材料。研究团队发现，月球表面存在着固、液、气多种转变路径的玻璃起源。月球表面频繁遭受的陨石及微陨石撞击导致的矿物熔化和快速冷却，这就产生了千姿百态的玻璃物质——旋转形状的玻璃珠（球状、椭球状、哑铃状等）、气孔构造的胶结质、流体形态的溅射物等，不一而足。
在嫦娥五号月壤中的玻璃物质具有一些和阿波罗月壤显著不同的特征。具体来看，研究团队首次报道了天然存在的玻璃纤维。这些具有超高长径比的玻璃纤维形成于撞击过程中粘稠液体的热塑成型，就像是实验室中通过热拉拔的方法制造非晶丝一样。和低长径比的玻璃珠相比，形成玻璃纤维的液体粘度更高，意味着对应的撞击温度和撞击速率更低，反映了月球表面较为温和的微撞击事件。这些天然的玻璃纤维证明月壤具有良好的玻璃形成能力和优异的加工成型特性，肯定了在月球表面就地取材利用月壤加工生产玻璃建材的可行性，将为未来月球基地建设提供重要支撑。
此外，研究团队统计发现嫦娥五号月壤表面的纳米沉积非晶层远薄于阿波罗月壤样品，而且几乎不含有难熔元素以及纳米金属铁颗粒。这说明气化月表物质的微陨石撞击强度更低，导致每次撞击事件产生的热蒸汽量更少，而且温度更低不足以气化其他难熔元素。
这些特征共同揭示了嫦娥五号着陆区月球表面整体上是一种相对温和的撞击环境。这一发现不仅成功解释了嫦娥五号月壤高风化程度和低玻璃含量的矛盾，也对着陆区月球表面的太空风化、光谱特征和水含量等科学问题的研究具有指导意义。
2《Analytical chemistry》丨漂亮！分子生物学家用这个方法成功锁定6mA/m6A
e6mABP蛋白的人工定向进化流程示意图
表观遗传修饰是指在不改变DNA序列的情况下，受环境因素影响导致基因表达发生可遗传改变。核酸碱基的表观遗传修饰是生命体实现表观遗传功能的重要组成部分，它可以直接参与调控细胞分化、染色质构象重塑、基因表达等重要生理过程。而表观遗传修饰的过程动态、可逆，因此，理论上来说，我们可以通过一系列操作对其进行干预，逆转异常的表观修饰，抑或是通过安全有效、低成本的操纵达到临床上治疗相关疾病的效果。
在DNA和RNA中，就存在着一种非常重要的碱基表观遗传修饰——N6 -甲基腺嘌呤(6mA/m6A)。近年来，6mA/m6A是表观遗传领域的研究蓝海，很多实验室致力于开发N6 -甲基腺嘌呤相关检测的化学生物学方法，但如何对其精确定位和定量，始终是一个亟待攻克的难题。
中国科学院生态环境中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室汪海林研究组持续在6mA/m6A研究领域深耕。2020年，该研究组发展出一套独特无污染的6mA分析方法，在哺乳动物细胞系中检测到的6mA并不依赖于甲基化转移酶，并发现了DNA聚合酶依赖的DNA 6mA新来源。近日，该研究组发展出一项人工定向进化技术，以此合成一种可高特异性、高亲和力识别N6-甲基腺嘌呤修饰的超级结合蛋白——e6mABPs。
据称，实验证明，e6mABPs对含有6mA的DNA具有较高的亲和力和特异性，它将为6mA富集提供一种高效、可重复且经济的方法。此外，该研究的进化方案也可以用于其它DNA/RNA修饰的特异性结合蛋白的进化与筛选，促进相关研究的发展。
3《Nature Ecology & Evolution》丨大森林生生不息的活力从哪里来？
昆虫多样性在树种多样性-生产力关系中的调节作用
党的十八大以来，我国持续开展大规模国土绿化行动，成效显著。10年间，全国森林面积和蓄积量持续“双增长”，森林面积由31.2亿亩增加到34.6亿亩，森林蓄积量从151.37亿立方米增加到194.93亿立方米，“绿水青山就是金山银山”理念不断深入人心。
绿化注重数量的同时，还要注重质量和科学性。近日，中科院植物所马克平研究组的一项研究从森林生物多样性的视角出发，对昆虫多样性与森林生态系统、森林生产力之间建立的联系进行研究，揭示了其内在机制。这一新视域的开启或将为科学绿化引入新的变量和决策依据。
该研究组分析我国亚热带地区的大型森林生物多样性与生态系统功能实验（BEF-China，江西德兴）连续多年的植物和昆虫的调查数据后发现，在森林生态系统中，树种多样性的增加可以直接提高森林生产力。他们进一步研究发现，增加树种多样性促进了天敌昆虫多样性，这加剧了天敌对植食性昆虫的捕食和寄生，进而降低了它们对植物叶片的取食和消耗，最终间接促进了森林生产力的提高。
4《Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences》丨剑齿虎：抱团群居的快乐，我比谁都懂
临夏盆地晚中新世，和政近剑齿虎在巨鬣狗面前守卫猎物的场景复原图（Oscar Sanisidro 绘）
动画电影《冰河世纪》系列中剑齿虎迪亚哥和伴侣希拉是深受影迷喜爱的形象，它们一个睿智帅气，一个优雅勇敢。不知道大家是否注意过《冰河世纪》的一个细节设定——这两只剑齿虎都曾过着和同类群居的生活。近期的一项科学研究就印证了这个设定。
中科院古脊椎所江左其杲博士和邓涛研究员、王世骐研究员，与瑞典自然历史博物馆Lars Werdelin、西班牙阿尔卡拉大学Oscar Sanisidro、和政古动物化石博物馆等合作发表论文。他们研究我国青藏高原东北部甘肃省临夏盆地晚新生代化石记录后，发现产于临夏盆地后山地点的一种大型剑齿虎类并将其命名为和政近剑齿虎。下面让我们来看看科学家是如何通过一块块小化石推演出和政近剑齿虎群居习性的。
研究人员系统研究、对比了和政近剑齿虎和其他大型剑齿虎，发现和政近剑齿虎（以及更加进步的剑齿虎族成员）与隐匿剑齿虎的差异，类似于狮和虎的差异。和政近剑齿虎的面部明显拉长，视觉角度与狮类似，很可能有与狮近似的适应。其立体视觉效果相对较差，但视角更广阔。该面相不利于定位猎物，但更方便在集群捕猎的时候同时观察猎物和队友的位置，从而更好地配合捕猎。
此外，研究员还发现了一个近剑齿虎的前足化石。按理来说，掌骨受伤、相互愈合后的剑齿虎再难发挥正常的捕猎功能。但这只剑齿虎掌骨愈合后依然存活下来了，这说明近剑齿虎之间还会照顾伤员；在开阔地区遮蔽物较少，猎物和猎手都相对容易发现对方，这使得伏击变得比较难，群居性的捕猎方式更加有利于成功捕获猎物。开阔地带的食肉动物之间相互容易见到彼此，无论是种间竞争还是种内竞争都较为激烈。研究人员发现临夏盆地大深沟动物群有多种大型食肉动物，如巨鬣狗和大型郊熊族成员，它们的存在可能也是促使剑齿虎形成群居习性的重要原因。
5《Nature Communications》丨这种纳米催化材料，让电解水制氢更高效
氢能源是21世纪最清洁能源，具备资源丰富、储能时间长、能量密度大等优势。氢能的应用场景集中在交通、工业、发电及建筑这四大领域。绿氢指通过光伏发电、风电、太阳能等可再生能源电解水制氢，在制氢过程中将基本上不会产生温室气体，因此被称为“零碳氢气”。在“双碳”政策推动下，我国各行业脱碳势在必行，因此可以预见，未来绿氢市场的增量空间是巨大的。
近期，电解水制氢的技术路线不断获得新突破，我国科研人员持续攻关，在核心技术自主方面颇有建树。一直以来，铂是碱性条件下电解水阴极析氢反应的最有效催化剂，但是仍表现出较大的过电势，在大规模制氢中具有较高的电能损耗。铂催化剂的研究主要集中在稳定立方相纳米材料。虽然亚稳相贵金属纳米材料具有独特的催化性质，该类材料的研究仍处于初级阶段，缺乏足够的合成和电子调控策略以充分激发该类材料的催化潜力。
针对上述问题，西安交大高传博教授团队提出以非贵金属镍为模板合成亚稳相铂基纳米催化材料，令碱性电解水析氢的过程变得更为高效。具体来看，该材料通过采用油胺与铂盐的配位反应，有效抑制了铂盐与镍纳米材料之间的置换反应，实现了亚稳六方相铂在镍非（0001）晶面上的可控形成和精准的厚度调控。镍模板不仅降低了催化剂的成本，还通过核壳间应力和电子转移效应，有效调变了亚稳六方相铂壳的电子结构。据称，该催化材料在–70 mV过电势下的催化活性达到17.4 mA μgPt–1，是迄今为止报道的最高性能。（专栏作者 李潇潇）
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发表于 2024-3-14 09:37:58
