重启希望

关毅 (本刊特约记者)

重启希望

关毅 (本刊特约记者)

经过两年的等待，欧洲大型强子对撞机终于等来了自己的第二次运行。人们还记得，它的第一阶段运行便证实了希格斯玻色子的存在，因此有理由相信，它还会继续带来惊喜，这一切只是时间问题。与此同时，利比里亚的埃博拉疫情宣告结束，标志着这个国家在经历了15个月的噩梦后终于迎来了新的开始。也许，重启的不仅仅是希望。

欧洲大型强子对撞机重启预计将于2015年6月开始碰撞试验

在经历了两年的停机维护、加固升级及数月重启准备后，随着质子的再一次循环，欧洲大型强子对撞机(LHC)终于开始了自己的第二次运行。

来自瑞士日内瓦附近欧洲粒子物理实验室——欧洲核子研究中心(CERN)的研究人员利用这一间隙对LHC进行了升级，从而使其能够在更高能量下运行，并完成更大强度的碰撞试验。

此次重启被拖延了两周，原因是一块金属在环绕LHC的一个超导磁体周围的安全系统中引发了短路。2015年3月30日，工程师们通过使用电流放电蒸发金属的方法清除了这些碎片。4月5日，两束能量相对较低的质子束流——每束仅包含了最低限度的质子数量——以相反的方向在LHC总长27 km的超导磁体环中开始循环，但它们还没有准备好进行碰撞。

CERN在一份公报中说，LHC于当地时间5日上午10时41分发射出第一束质子束流，另一束相反方向的质子束流于5日中午12时27分发射，两束质子束流循环的注入能量为0.45 TeV(万亿电子伏特)。

CERN的质子束流主管Paul Collier表示：“让LHC恢复到原来的样子，从完全关闭到进行物理学研究，并不是按下一个开关然后便转身离开那么简单的问题。”

Collier与他的团队将在接下来的8周里让越来越多的系统上线，从而使得工程师们能够微调和清理这些质子流束。

CERN还将开启LHC的加速系统，从而使每个质子流束的能量从450 GeV(千兆电子伏特)增加到6.5 TeV，并且将这些质子流束“挤压”到更狭窄的通道中，从而为接下来的碰撞做准备。

物理学家希望能够在2015年6月的前半个月开始进行相关的碰撞试验。

一旦CERN的科学家能够很好地了解他们的机器如何运行，研究人员将会增加在超导磁体环中被压缩的质子束数量。

Collier说：“到那时，我们已经完成了能量强度的跃升，我们正在谈论着这些质子流束中储存着的数百兆焦的能量，如果无法很好地控制它们，那么将导致灾难性的事故。”

升级后的LHC将有助于解决类似暗物质起源这样的谜题(图片来源：CERN)

最终，整修后的LHC将在每一秒钟使10亿对的质子发生碰撞，其能量高达13 TeV，这一数值比该对撞机之前的纪录增加了8 TeV。

欧洲大型强子对撞机于2008年9月建成运行，首阶段运行于2012年末结束。该阶段的两个强子对撞实验项目ATLAS和CMS均证实了“物质质量的来源”希格斯玻色子的存在。

LHC的第二次运行并没有设置这样一个显著的目标。相反，物理学家将对不符合粒子物理学标准模型的现象信号的数据进行梳理，从而希望能够解开包括暗物质起源这样的物理学难题。

在对撞机停机期间，CERN强化了对撞机的1万个超导磁铁连接点，安装了超导磁铁保护系统，同时改进增强了制冷、真空及电子系统。随着今夏将以13 TeV的质子束流总能量运行，LHC实验将探索希格斯玻色子机制、暗物质、反物质等更多未知领域。

LHC是目前全球最大、能量最高的粒子加速器，它通过埋入地下100 m深、总长27 km的超导磁铁加速并碰撞粒子，可在微观尺度上还原宇宙大爆炸后的宇宙初期形态，帮助科学家研究宇宙起源并寻找新粒子。

利比里亚埃博拉疫情结束世卫组织强调仍面临疫情再次暴发和地理传播风险

利比里亚蒙罗维亚西点小镇上的一个女童，这里的生活开始逐渐恢复正常(图片来源：John Moore/Getty Images)

世界卫生组织(WHO)于2015年5月9日宣布，西非国家利比里亚成为3个埃博拉肆虐国家中首个结束疫情的国家，标志着这种传染病在该国长达15个月的流行后终于告一段落。但邻近的塞拉利昂和几内亚仍然存在疫情，世界卫生组织警告人们不要麻痹大意，强调仍面临疫情进一步暴发和地理传播的风险。

美国哈佛医学院副主任医师、在波士顿和利比里亚首都蒙罗维亚运转的非营利组织“最后一英里健康”首席执行官Rajesh Panjabi表示：“今天的公告对于所有非凡的利比里亚人以及在过去15个月中与埃博拉疫情进行着不屈不挠斗争的全球伙伴是一个证明。”Panjabi说：“这是一个伟大的成就，但对于利比里亚的卫生系统仍有很多工作亟待加强，只有这样，类似的传染病才永远不会再次发生。”

已知的利比里亚最后一名埃博拉感染者于2015年3月27日死亡，并于第二天被埋藏。这意味着，截至5月9日，距离上一次葬礼已经有42天的时间——这是世卫组织用来判定一个国家埃博拉疫情结束的时间标准(根据世卫组织的规定，超过42天没有新增病例即可宣告疫情结束)，同时也是这种传染病最大潜伏期的两倍。此外，利比里亚的5个检测中心在4月份每周检测约300个样本，所有检测结果均为阴性。

数据表明，埃博拉疫情在整个西非地区的结束也指日可待。到5月3日那一周，几内亚和塞拉利昂分别报告只有9个新增病例——这与去年这一时候的情况完全不同，当时正处于埃博拉疫情的高峰时期，每周都有数百例的新增病人报告。

埃博拉疫情在地理上的抑制如今也更加显著了。之前它是一种像森林大火一样广泛流行的传染病，而现在疫情就像一些燃烧的余烬，仅限于几内亚西部的弗雷卡利亚省、塞拉利昂的邻近地区坎比亚，和塞拉利昂首都弗里敦的周边地区。这是自2014年5月以来疫区的最低数量，从而使得疫情应对小组能够集中精力对付一个小得多的区域。

但是世界卫生组织表示，依然有理由保持警惕。弗雷卡利亚省本身具有很大的区域，并且这些国家的边境非常松散，意味着存在被感染人群穿越边境并引发新疫情的可能性。随着雨季的到来，由于那里的煤渣路通常会变成泥泞的沼泽——这是去往一些疫区的唯一选择，从而导致更偏远地区的疫情可能难以控制。

世界卫生组织表示，此轮埃博拉疫情是1976年以来规模最大、持续时间最长、情况最为复杂的一次，利比里亚埃博拉疫情的结束是具有里程碑意义的进展。在2014年8月至9月的疫情高峰期，利比里亚每周新增埃博拉病例三四百人。

世界卫生组织指出，利比里亚政府和人民战胜埃博拉疫情的决心从未动摇。该国医护人员克服个人防护装备及培训不足等困难，坚持治疗患者。迄今，利比里亚共有375名医护人员感染埃博拉病毒，其中189人不治身亡。

世界卫生组织8日发布的新数据显示，埃博拉主要疫情国几内亚、利比里亚和塞拉利昂迄今累计发现疑似及确诊埃博拉病例26 648例，其中11 007人死亡。

埃博拉是一种十分罕见的病毒，1976年在苏丹南部和刚果(金)的埃博拉河地区发现它的存在后，引起医学界的广泛关注和重视，“埃博拉”由此而得名。它是一个用来称呼一群属于纤维病毒科埃博拉病毒属下数种病毒的通用术语，是一种能引起人类和灵长类动物产生埃博拉出血热的烈性传染病病毒，有很高的死亡率——在50%至90%之间，致死原因主要为中风、心肌梗塞、低血容量休克或多发性器官衰竭。

科学家发现第一种温血鱼全身体温常年比外界环境高出约5 ℃

研究人员日前发现了第一种能够保持整个身体温暖的鱼，就像哺乳动物和鸟类一样。月鱼(又名翻车鱼)栖息于海洋深处的冷水中，但它能够从自身巨大的胸鳍中产生热量。并且由于体脂和鳃中血管的特殊构造，月鱼能够保持自己的体温，这种适应能力使它们在深海中拥有了生存优势。

并未参与该项研究的美国达特茅斯市马萨诸塞州大学鱼类生理学家Diego Bernal表示：“对于一条鱼来说，这是一种非凡的适应性。”

研究人员推测，拥有一颗温暖的心脏和大脑可能让这种鲜为人知的鱼类成为一种凶猛的捕食者。

水会带走大多数生物体内的热量。所以鱼类通常要保持其游弋的水体的温度。反过来，这也限制了它们在冷水中的生物学功能，特别是心血管的耐力。这里也有部分例外：金枪鱼、旗鱼和一些鲨鱼可以在捕猎时暂时提高身体肌肉的温度，但它们必须回到温暖的海域使体内温度回归正常。

月鱼看起来并不像一个凶猛的捕食者。这种大约1 m长的桶状鱼类通过拍动胸鳍游动。月鱼在全球各大海洋均有分布，但科学家对于其生物学特征的了解非常有限。这种鱼类通常以乌贼和小型鱼类为食，成年体形有汽车轮胎那么大，一般在海面下50～200 m光线暗淡的冷水中活动，这里的海水温度大约为10 ℃甚至更低。

2012年，作为一项定期考察的一部分，加利福尼亚州圣地亚哥国家海洋与大气管理局(NOAA)渔业生物学家Owyn Snodgrass在加州海岸附近捕获了一些月鱼。Snodgrass将月鱼鳃拿给了自己的同事、鱼类生理学家Nicholas Wegner。

在Wegner对这些鳃进行研究之前，它们在一个装有防腐剂的20 L塑料桶中被存放了几个月。他回忆说：“我注意到有一些特别的东西。”

一个温度检测器被插入月鱼的胸鳍中(图片来源：NOAA Fisheries West Coast)

鱼类通常只有几根大血管，用于在鳃中输送血液，而小血管则被用来在水中获得氧气。但月鱼却拥有一套复杂的微血管网络，在这一网络中，动脉与静脉紧密地排列在一起。

这种成对排列的动脉和静脉被称为细脉网，它们在其他物种中经常充当逆流换热器的角色。根据Wegner等人的研究，月鱼采用类似汽车散热器的逆流热交换方式保持温血。它们胸鳍内的动脉血管(心脏流向全身)和静脉血管(全身流向心脏)堆叠在一起，因而可以交换热量，因划动胸鳍而获得热量的静脉血会给在体表循环获得氧后变冷的动脉血加热。

这种构造能够帮助水鸟在将脚扎在冰冷的水中时将热量损失最小化，而一些鲸也在它们的舌头中拥有类似的热交换器。金枪鱼、旗鱼和一些鲨鱼利用这种细脉网保持肌肉的温暖。

月鱼是第一种在鳃的周围发现细脉网的鱼类。其鳃部的热交换器被包裹在一层1 cm厚的脂肪层中，这种情况在鱼类中是非常罕见的。据推测，这层脂肪起到了保温的作用。

Wegner、Snodgrass和同事决定测试月鱼在海中的体温。在把鱼放到甲板上后，研究人员发现其平均体温要比捕获它的水域大约高了5 ℃。

研究人员在美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。

Wegner说，生活在深海的鱼类通常行动迟缓，为保存热量采取伏击而非追捕的方式捕食，但月鱼是温血鱼，其代谢、移动和反应速度都很快，视力也更好，因而是非常高效的捕食者。

Wegner在一份声明中说：“我以前的印象是，这是一种行动迟缓的鱼，就像生活在冷水中的其他鱼类一样。但它能给身体加热，结果成为了非常活跃的捕食者，可捕食很敏捷的猎物如鱿鱼，还能迁徙很远的距离。”

肯尼亚发现最古老石器距今330万年，或为更新纪灵长类动物所为

研究人员在日前于美国加利福尼亚州旧金山召开的一次会议上表示，他们已经发现了由人类祖先制造的迄今最古老的工具——距今约330万年的石片。这一时间比之前已知最古老的工具还要早70万年，表明人类祖先在智人出现之前的几十万年便已经能够制造工具。一旦得到确认，新的证据将能够证实有关早期工具使用的有争议的假设，同时表明古老的更新纪灵长类动物——例如著名的“露西”——或许也能够制造工具。

直到现在，已知最早的石器发现于埃塞俄比亚的贡纳，距今约260万年。这些石器属于一种被称为奥尔德沃文化的工具制造技术。之后，在2010年，研究人员在埃塞俄比亚迪基卡发现的动物骨骼上的砍切痕迹可以追溯至距今340万年前，他们推测，是使用工具的人类祖先制造了这些线状标记。然而这一假设立即引发了争议，一些学者提出，这些痕迹可能是被人类或其他动物踩踏而产生的。由于没有发现真正的工具，这一争论似乎将持续下去而没有结论。

如今，这些缺失的工具终于被找到了。

在于旧金山举行的古人类学会年会上，纽约州石溪大学考古学家Sonia Harmand描述了在洛迈奎3号遗址——位于肯尼亚图尔卡纳湖以西——发现的大量史前工具。

2011年，Harmand曾率领研究人员寻找在1998年发现一个有争议的人类“近亲”——肯尼亚平脸人的遗址。然而他们走错了方向，在出土肯尼亚平脸人的不远处偶然发现了名为洛迈奎的另一个区域。研究人员随后在这里的沙地表层发现了Harmand所谓的“明显的石器”，并立即开始了小规模的发掘工作。

肯尼亚图尔卡纳湖可能是迄今最古老工具的家(图片来源：NIGEL PAVITT/CORBIS)

研究人员在地下发现了更多的史前工具，例如石核、石片等。研究人员在第二年又返回这里进行了挖掘工作，如今已找到近20件保存完好的石片、石核和石砧——所有这些石器都埋藏在一个能够为年代测定提供安全背景的沉积层中。Harmand介绍说，在地表还发现了其他130件石器碎片。

Harmand在此次会议上表示：“这些史前石器显然是故意敲打后的产物，而非岩石偶然破裂的结果。”利用古地磁技术对埋藏这些史前石器的沉积层进行测年分析显示，其具有330万年的历史。

Harmand在她的演讲中指出，尽管最近的研究将智人的起源时间推至距今280万年前，但这些工具依然太过古老而不可能是由第一批完全成熟的人类所制造的。她推断，最可能的解释是，这些石片是由类似于“露西”的更新纪灵长类动物或肯尼亚平脸人制造的。然而无论是哪一种方式，工具制造显然在智人诞生之前便已出现了。

Harmand表示，她和同事建议将这些新工具称为洛迈奎技术，因为它们与奥尔德沃文化太过遥远以及差别太大。

亲眼见过这些史前石器的研究人员对于这项提议非常热衷。华盛顿哥伦比亚特区乔治华盛顿大学人类学家Alison Brooks认为，这一发现“令人兴奋”。“它们并非由自然力产生的……同时测年证据是相当可靠的。”Brooks也赞同这些工具太古老了，因此不可能是由智人制造的，这意味着“技术在人属生物的出现过程中扮演了一个重要的角色”。

对于在迪基卡动物骨骼上发现砍切痕迹的加利福尼亚科学院古人类学家Zeresenay Alemseged来说，这一发现也很让人欣喜。Alemseged说：“迪基卡的切痕让我们拥有了史前石器的牺牲品，而Harmand的发现为我们提供了确凿的证据。”

科学家发现蚊子性别基因有望将雌蚊变为雄蚊从而控制疾病传播

著名作家Rudyard Kipling曾写道，一些物种的雌性比雄性更加致命——对于埃及伊蚊(也被称为黄热病蚊子)而言这是千真万确的。只有雌蚊会享用人类血液，从而传播黄热病、登革热和其他一些疾病。但是如果你能够把所有雌蚊都变成雄蚊，那将会怎样？这是一项新研究提出的可能性——这项研究查明了一种能够决定一只蚊子是否成为雄性的基因。这是首次在蚊子中发现并验证“性别决定启动基因”的存在。

埃及伊蚊是源于非洲的入侵物种，几百年前通过贩奴活动传播至全世界。埃及伊蚊传播登革热与黄热病，高度适应人类生活环境，被认为是一大公共健康威胁。然而只有雌蚊才会传播登革热与黄热病，因为雌蚊需要吸血利用其中的蛋白质等物质来产卵，而雄蚊靠吸食花蜜而不是吸血来汲取营养，不传染疾病。

科学家在几十年前便已知道，至少有一种基因能够使埃及伊蚊雄性胚胎位于1号染色体的一段脱氧核糖核酸(DNA)上。他们将该区域称为M基因座，但迄今为止，科学家依然未能确定到底是哪一个基因在起作用。部分原因在于，这一区域包含有大量重复DNA，从而使得对该区域进行测序变得非常棘手。结果是事实证明，2007年发表的一个埃及伊蚊基因组甚至不包含新发现的基因。

这篇新论文的作者之一、美国弗吉尼亚理工学院分子遗传学家Zach Adelman表示：“这个基因非常小，它被当做垃圾一样扔出。”

为了找到这个基因，Adelman和他的同事对分属于两种不同埃及伊蚊的雌蚊和雄蚊的数千个DNA片段进行了测序，目的是寻找在两种雄蚊中都更常见的区域。

埃及伊蚊(图片来源：Dylan Becksholt/Alamy)

研究人员发现了164个这样的序列并将其与胚胎中活跃的基因数据进行匹配，以便找出在早期雄蚊胚胎中活跃的序列。最终在剩下的24个序列中，研究人员找到了一个新基因，他们称其为Nix基因。

大约半数的雌蚊胚胎在被注射了包含该基因的DNA片段后发育出了雄性性器官。研究人员日前在《科学》杂志网络版上报告了这一研究成果。

“导致蚊子变成雄蚊的确切序列尚不清楚。”Adelman说，“但是我们知道Nix基因处于这一级联反应的顶部，这是最重要的。”

基于此，研究人员提出，可以通过操作Nix基因让埃及伊蚊雄多雌少，从而减少这种蚊子的数量，控制这种有害的入侵物种。

作为一家生产捕蚊器公司荷兰瓦赫宁恩In2Care的老板，昆虫学家Bart Knols表示：“这是一项出色的基础科学，并且具有潜在的遗传控制策略。”它的第一个应用将对已有的控蚊策略提供帮助。

然而Knols也提醒说，科学家首先需要证明他们能够完成全部的性别转换。Adelman表示，在这项研究中只有一部分雌蚊变成了雄蚊，这是因为Nix基因需要与蚊子基因组融为一体，以便产生足够数量的蛋白质。他说：“如果它自始至终能够在全部组织中生成，我们将有希望得到全部的性别转换，即全部变成雄蚊。我们在朝着这一方向努力。”

从长远来看，这项研究还将带来另一种策略。

科学家最近报告了一种系统，使得他们能够让某一种基因在下一代中以100%的频率出现。将Nix基因耦合到这一系统中将能够创造一种雄性基因传播的链式反应。Adelman说：“如果你释放这样一种动物，它只产生雄性直到最后种群崩溃。”但他承认，现在就指望使用这项技术还为时尚早。“我们需要一项能够在这样的系统被使用之前对其进行控制的技术。”

“年轻血液”抗衰老机制遭质疑曾被美国《科学》杂志评为2014年十大科学突破之一

寻找青春之泉的工作似乎又回到了原点——至少对于那些聚焦血液的研究就是这样。新的发现对于一项试图解释为何年老动物的肌肉在接受了年轻动物的血液后能够恢复活力的研究提出了质疑。

几十年来，科学家一直在试图搞清异种共生背后的抗衰老机制，即把一只年轻小鼠与一只年老小鼠缝合在一起，从而使其共享一套血液循环系统。年轻小鼠的血液似乎能够使年老小鼠返老还童，同时让后者消瘦的肌肉再生并恢复其认知能力。在这些研究结果的基础上，至少有一家公司正在尝试在人体中复制这一效应，即利用健康年轻人的血浆治疗阿尔茨海默氏症患者。

2013年，由美国马萨诸塞州剑桥市哈佛大学干细胞研究人员Amy Wagers率领的一个研究小组，似乎为这种血液兴奋剂效应给出了一个解释。

研究人员发现，随着小鼠的衰老，其血液中的一种名为GDF11的蛋白质的水平开始下降。当他们向年老小鼠的心肌中注射这种蛋白质后，啮齿动物开始变得“年轻”——其心脏能够更好地输送血液。Wagers与她的同事随后进行的两项研究发现，GDF11能够促进心血管和大脑神经细胞的生长，同时刺激干细胞使受伤部位的骨骼肌再生。

这些发现使得GDF11迅速成为有关血液“返老还童”现象的最佳解释。然而这一结论让很多人感到困惑，因为GDF11与肌生成抑制蛋白(myostatin)非常类似，后者能够防止肌肉干细胞分化为成熟细胞——这恰好是与Wagers及其团队观察到的结果相反的过程。

马萨诸塞州剑桥市诺华生物医学研究所执行董事David Glass表示，对GDF11来说，“你应该能够想象，当它在去年被提出来能够帮助肌肉时，是多么让人感到惊讶的一件事情。”他说，“我们是否错过了一些东西？”

Glass和他的同事于是开始着手确定为什么GDF11具有这样的效应。首先，研究人员测试了Wagers的研究团队用来测定GDF11含量的抗体以及其他试剂，进而发现这些化学物质并不能区分GDF11与肌生成抑制蛋白。当诺华的研究人员利用一种更特殊的试剂测定小鼠及人体血液中的GDF11含量后，他们发现，GDF11的含量实际上是随着衰老而增加的——这与肌生成抑制蛋白的情况是一样的，而这一结果恰好与Wagers研究团队的发现相互矛盾。

Glass的研究团队接下来使用一组化学品损伤了小鼠的骨骼肌，之后再定期给这些啮齿动物注射3倍于Wagers所使用剂量的GDF11。Glass最终发现，与肌肉再生恰好相反，GDF11似乎通过抑制肌肉自身修复的能力，从而使损伤更加严重。

诺华的专家认为，这些发现说明，此前研究中采用的测量方法及其对GDF11蛋白功能的解释都有问题。

Glass和同事在5月19日出版的《细胞代谢》杂志上报告了这一研究成果。

Glass表示，尽管他的研究团队未能解释异种共生如何工作，但却有助于搞清bimagrumab背后的机制。后者是诺华治疗肌无力的一种试验疗法。这种目前处于临床试验阶段的药物能够抑制肌生成抑制蛋白，或许还有GDF11。

加利福尼亚州斯坦福大学干细胞生物学家Thomas Rando赞扬了Glass及其同事使用的方法中对于细节的重视。他说：“他们做了一项非常全面和严格的工作。”他并不认为这一发现是该领域遭受的一次挫折，因为它证明了研究人员在Wagers的工作开展之前的预测。“如果这篇论文先发表，它并不会让人感到奇怪。”他说。

没有参与这项研究的美国约翰斯•霍普金斯大学教授李世振在一份声明里“中立”地评论说，最新研究对GDF11蛋白的抗衰老效果明确提出质疑，有必要进行更多研究。

对于新研究提出的疑问，持有“返老还童”观点的Wagers解释说，Glass等人的数据看似与早先的数据矛盾，但GDF11蛋白可能有多种形式，她和同事确定至少其中一种GDF11蛋白的水平会随年龄增加而下降，维持一定量的GDF11蛋白对于肌肉健康十分必要。

据悉，GDF11蛋白的有关研究成果曾被美国《科学》杂志评为2014年十大科学突破之一。

全球海洋考察揭示大量新生命形式为期3年半 采集35 000件样本

在搭乘一艘纵帆船，对全球海洋微小生物进行了为期3年半的考察工作后，一个研究团队日前报告了这项调查的第一批成果，揭示了海洋浮游生物丰富而多样的面貌。

研究人员于2009年9月从法国洛里昂乘坐36 m长的塔拉号出发。他们在航程中的210个地方采集了约35 000件样本，该项研究旨在对地球的上层海洋建立一个整体认识。

科学家在5月22日出版的美国《科学》上用5篇论文介绍了这一研究成果，包括一个超过4000万微生物基因的目录——大多数是之前未有报道的，以及约5000个病毒基因类型，同时还有对15万种真核生物(复杂细胞)的评估，这大大超过了目前已知的11 000种真核浮游生物的数量。

伊利诺伊州阿贡国家实验室微生物生态学家Jack Gilbert表示，海洋拥有如此巨大数量的包含众多遗传多样性的生物体并不让人感到意外。最让Gilbert感到激动的是这些论文展示了一个基因数据库如何能够被用来预测微生物之间的生态学关系，以及分析海洋生态系统如何对环境变化作出响应。

Gilbert说：“整个项目提供了一个真正有价值的数据库，从而使我们能够以一种前所未有的方式探寻全球的海洋微生物生态系统。”

该项目主管、德国海德尔堡欧洲分子生物学实验室细胞生物学家Eric Karsenti指出：“我们正在尝试理解整个生态系统的行为，而不是研究一个物种、生物体或分子。”

基于J. Craig Venter研究所全球海洋采样考察的模型，塔拉海洋科考队从他们采集的全部海洋生物体样本中提取了脱氧核糖核酸(DNA)。研究人员利用生物信息学软件对这些DNA进行了测序和分析，旨在确定他们拥有多少不同的生物类型。这种名为宏基因组学的方法使得科学家能够对这些基因的功能进行预测。

塔拉号海洋纵帆船(图片来源：S.Bollet)

然而Venter研究所的工作主要聚焦于细菌，塔拉海洋项目的目标却是整个微观生态系统——从病毒到10倍大的鱼苗。同时该项目在深度上还有更大的搜索范围——从阳光照射的上层海水直至2000 m深处的“午夜区域”，并且研究人员对每一种生物学样本都进行了详细的环境测量。其中一项分析确定了上层海洋区域微生物群落结构的关键影响因素——温度，从而让科学家能够对全球变暖对于海洋生态系统构成的戏剧性影响有一个更加全面的认识。

但Gilbert认为，最有趣的是研究团队如何利用基因数据预测生物个体之间的相互作用。

Karsenti指出，在研究中形成的一个基本观点是，生物体之间的联系有72%是积极的，即大多数共生或寄生关系是和平共处的，而不是排他性的关系。它表明合作——而非竞争——可能是生态系统结构和生物演化的主要驱动力。

“在进化论中，我们总是说适者生存。”Karsenti说，“我不认为这是它的工作方式。它更像是系统生存。”

研究人员指出，很多数据还有待分析，包括那些塔拉探险收集到的北冰洋样本。但是，该项目的生物信息学数据和海洋测量结果如今已经公开供任何人访问。

海洋浮游生物是指悬浮在水层中常随水流移动的海洋生物。这类生物缺乏发达的运动器官，没有或仅有微弱的游动能力；绝大多数个体很小，须在显微镜下才能看清其构造，只有个别种的个体甚大；其种类繁多，隶属于植物界和动物界大多数门类；数量很大，分布较广，几乎世界各海域都有发布。

中国“玉兔”显示月壤厚度可能被低估

中国“玉兔”月球车获得的探测数据显示，月壤的厚度可能明显高于以往的估算，而且月球直到约25亿年前仍存在大规模的火山喷发。这些成果对进一步认识月球的演化历史有着重要意义。

这项研究2015年4月13日以封面文章的形式发表在美国《国家科学院学报》上。2013年12月，中国嫦娥三号着陆器携带“玉兔”月球车在月球雨海北部成功着陆，“玉兔”搭载的测月雷达对月壤及下覆岩层的结构进行了探测。这也是人类探月任务首次使用测月雷达。

负责研究的中国科学院地质与地球物理研究所研究员林杨挺表示，他们发现月壤分为两层：上层是月尘层，厚度约0.7 m，“很细，石块少，相当于耕地每年翻土的那一层”；下层类似于地球的风化层，大小不等的石块向下逐渐增多。

根据对测月雷达数据的分析，研究人员对月壤的厚度做出了相当大的修正。“之前估算的月壤厚度较小，一般仅为2～4 m，而‘玉兔’着陆的区域年龄小，月壤厚度原本应该更薄，但实测结果相反，达到5 m。这说明以前对月壤厚度的估算明显偏小，”林杨挺说。

林杨挺认为，月壤主要由小行星或彗星不断撞击月表而形成，氢及可用于核能发电的原材料氦-3就主要赋存在月壤中。

研究人员还探测到月壤下覆的3层玄武岩，其中最上一层厚度为195 m，这层玄武岩很年轻，约25亿年。林杨挺说，这说明月球晚至约25亿年前仍有大规模的火山喷发活动，而通常认为月球在30亿年前岩浆活动趋于停止。

研究人员还第一次在月表用“玉兔”携带的粒子激发X射线谱仪测量月壤化学组成，获得了月壤镁、铝、钾、磷、钛、钙和铁等12种元素的含量，并与美国探测器在其他月海地区获得的月壤样品成分进行了对比分析，发现嫦娥三号着陆区月壤铁和钛含量高，铝含量低。

粒子激发X射线谱仪的探测结果还显示，上述晚期形成的玄武岩由月球深部富铁和富钛的区域熔融形成，然后在喷发至月表前混入了月壳下月球岩浆洋的磷等残留物质。

为推动中国月球探测工程的科学研究，中国科学院动员和组织院内外科学家，成立了5个核心团队，围绕嫦娥三号所获取的科学数据开展研究。由林杨挺带领的“嫦娥三号任务月球区域地球化学与构造动力学演化模型”团队就是其中之一。

此前，由中国地质大学(武汉)等组成的另一团队在《科学》杂志上报告说，“玉兔”获得的数据显示，月球的地质史比人们此前认为的更为复杂。

(2015年5月26日收稿)■

（编辑：段艳芳)

Revived the hope of Science

GUAN Yi

10.3969/j.issn.0253-9608.2015.03.009