探秘

科学家揭示大、小熊猫趋同演化遗传学机制

熊猫和小熊猫属于食肉目不同的科：大熊猫属于熊科，而小熊猫属于鼬超科中的小熊猫科，二者分歧已有4000多万年。尽管其系统发育关系较远。它们却演化出相同的食竹食性；更为有趣的是，这两种熊猫的前掌还演化出一个特殊的结构——伪拇指，以帮助抓握竹子。是适应性演化和趋同演化的经典案例。然而，伪拇指形成的分子机制一直难以揭示。

为揭示大熊猫和小熊猫形态性状和生理性状趋同的遗传学机制，中国科学院动物研究所研究员魏辅文领导的研究团队首次对小熊猫全基因组进行从头测序、组装和注释，并通过补充测序对大熊猫基因组进行了重新组装，组装质量比之前版本有了较大提升。基因组水平的系统发育分析显示，大熊猫属于熊科，而小熊猫属于鼬超科，结果支持之前分子水平的分类结论，且二者分歧时间可追溯到4750万年前。

在全基因组测序的基础上，他们采用比较基因组学方法从基因组水平进行了大熊猫和小熊猫趋同演化的分子机制解析。在全基因组水平，他们鉴定了70个大、小熊猫适应性趋同的基因，其中部分基因富集在纤毛组装、肢端发育、蛋白消化与吸收、视黄醇代谢等类别或通路，与大、小熊猫伪拇指发育和对竹子中必需营养物质吸收利用密切相关。参与细胞纤毛结构组装的肢端发育基因DYNC2H1和PCNT是调控熊猫伪拇指发育的重要基因；与必需氨基酸、必需脂肪酸和维生素吸收利用相关的基因也发生了适应性趋同，可增强熊猫从竹子中汲取必需营养物质以适应低营养的竹子食物。

在全基因组水平的假基因化分析中，他们鉴定了10个大、小熊猫共有的假基因，其中包含感知肉味的鲜味受体基因TASIR1。TASlR1在大、小熊猫中均发生了假基因化，而其他食肉动物的该基因正常，呈现了一个有趣的食性特化驱动的遗传趋同事件。进一步分析显示，小熊猫TASlR1基因发生假基因化的时间应该在小熊猫食性转换为部分植食之后。该研究从代谢通路、蛋白趋同到假基因化等不同水平揭示了大熊猫和小熊猫形态与生理性状趋同的遗传学机制，为趋同演化这一演化生物学热点问题分子机制的揭示提供了新的案例。

美国核能公司开发迷你核电站

近日，俄勒冈州核能公司NuScale向核管制委员会（NRC）递交设计申请，宣称已经设计出模块化迷你核电站。每座核反应堆都可以被安装在卡车上。但它依然有9层楼那么高。NuScale宣称，这种设计更加安全，每个迷你核反应堆使用更少的铀燃料，它还可以沉入地面以下，上面盖上保护性建筑。

NuScale公司总部位于波特兰市，如果NRC能够批准它们的申请，他们将开始动工建造迷你核电站。每座NuScale的迷你核反应堆可输出50兆瓦电量。目前美國最小的核电站位于内布拉斯加州的卡尔洪堡，那里的核反应堆可发电479兆瓦。

真正的核电站需要1座以上的核反应堆联合发电，同时需要工程师协调运营。NuScale核电站的模块将在工厂中预装，然后运送到指定地点。

该公司宣称，他们的核电站组装起来更简单，场外组装也可节省成本，因此模块可被运送到核电站所在地安装。此外，NuScale核电站建设时间更短，成本也更低，因为其只需数百人，无需数千人施工。NuScale的迷你核反应堆没有冷却泵，外部蒸汽发生器容器或更大的冷却剂管道，都可以帮助降低成本。

NuScale公司表示，他们的模块化核电站比普通核电站更安全。他们的核反应堆存在真空装置，可最大化减少热量损失、限制氧含量以及预防零部件腐蚀。与常规核反应堆相比，迷你核反应堆使用的燃料更少，融化的危险更低。它的整体设计包括核反应堆、蒸汽发生器、稳压器，利用自然循环机制意味着，它不需要更大的反应堆冷却泵。它的安全壳淹没在水池中，水池位于抗震建筑之下。

然而，迷你核电站发电成本也更加昂贵。核材料管理协会和忧思科学家联盟成员、核科学家埃德温·利曼表示，这是因为受到规模经济原则所限。设施规模越大，其单位生产的价格越低。加入你将设施规模扩大一倍，发电能力也会提高一倍，但设施的资本成倍并未加倍，为此发电成本也更加便宜。

利曼表示，小型模块化核反应堆违反了规模经济原则，但NuScale宣称其拥有其他优势，比如模块化建造方式，这让核电站的建设更便宜。可是，这种说法还未得到证实。利曼还称，NuScale的燃料或设计并没有技术优势，也没有比传统核电站更高效地利用铀燃料。

金星大气层发现巨大弓形结构

英国《自然·地球科学》杂志1月16日在线发表的一项研究称，日本宇宙航空研究开发机陶（JAXA）的“拂晓”号（Akatsuki）探测器，在金星高速移动的大气层中发现了一个巨型静态结构。这一意外发现表明，金星的大气动力学情况比人们之前预想的更为复杂。

金星环境严苛，但大气层某一部分的气压与温度却与地球非常类似，因而一直是科学家极感兴趣的对象。不过，金星大气也有匪夷所思之处，其比地球大气层更为厚重浓密，上层大气中的云能以每秒100米的速度移动，几乎是金星缓慢自转速度的60倍。而地球最高风速也只有自转速度的十分之一到五分之一左右。

“拂晓”号探测器是日本首颗地外天体气象卫星，主要目的是研究金星的大气情况。它曾经入轨失败，不过，2015年末第二次尝试时成功进入金星轨道，并于2016年4月开启了对金星的正式探测。

此次，日本立教大学研究人员田口真及其同事，在金星上层大气云端发现了一块巨大明亮的弓形区域，绵延1万公里。“拂晓”号探测器在多天内都观测到这一弓形结构。令研究人员好奇的是，这块明亮区域没有随背后大气层的风移动，而是在金星表面的一个山区上方保持静止。

研究团队认为，这个温度比周围大气层高的明亮区域是由较低层大气流过山地上方时产生的重力波导致的，与地球上空气流经山地上方的现象类似。团队尚不清楚山地地形诱导的重力波是否能够向上传至金星云端，他们正在考虑这一新发现是否应与金星厚密的上层大气联系在一起。就目前观测结果来看，金星的大气动力学状况要比人们此前预计的复杂得多。