世界一流科技期刊文章精选

中亚天山不同冰川覆盖率下径流对气候变化的响应机制

中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室研究员陈亚宁团队对天山区域的两大典型支流——托什干河（上游冰川比例为3.66%）、库玛拉克河（上游冰川比例为16.34%）流域的冰川变化情况进行了研究，探究了气温和降水在不同时间和空间尺度上对冰川和积雪的影响机制。相关论文发表于Remote Sensing。伴随全球变暖，以积雪、冰川融水为主的河流水文过程变得更加复杂。天山作为“中亚水塔”，是中亚众多河流的发源地，受气候变化影响敏感。深入开展中亚天山地区冰川积雪变化特征分析、冰雪变化及对下游径流的影响机理研究，对了解和掌握未来水资源变化以及提升管理水平具有重要意义。

天山托什干河与库玛拉克河径流在不同时期受气温、降水、积雪（面积和雪深）和冰川物质平衡（消融）影响的综合示意图。（图片来源于中国科学院新疆生态与地理研究所网站）

涡旋运动规律研究

南方科技大学力学与航空航天工程系讲席教授夏克青课题组与同济大学教授钟锦强课题组合作，揭示涡旋运动规律的奥秘，发现热对流系统中泰勒涡的运动符合郎之万模型描述的惯性粒子布朗运动。相关论文发表于Science Advances。研究团队从数值和实验上观测了宏观的旋转瑞利-伯纳德自然对流系统中的泰勒涡运动，发现系统中的泰勒涡会先进行一段弹道运动（ballistic motion），而后直接进入扩散运动（diffusive motion），获得了包括方均位移和速度相关函数等一系列完整的数据，证明了泰勒涡的运动确实符合郎之万模型描述的惯性粒子布朗运动。

青藏高原多年冻土活动层水热状况模拟研究

中国科学院西北生态环境资源研究院研究员吴通华团队以多年冻土区唐古拉（TGL，高寒草原）和北麓河（BLH，高寒草甸）观测场为研究站点，借助多参数化陆面过程模式Noah-MP，揭示影响青藏高原土壤水热模拟的关键陆面过程，并集成相关改进方案。相关研究成果发表于Journal of Geophysical Research: Atmospheres。青藏高原活动层土壤水热动态直接影响下伏的多年冻土状态，并对亚洲天气气候有重要影响。陆面过程模型是研究多年冻土变化及其与大气相互作用的有效工具。由于青藏高原特殊性，目前大多数陆面模式在土壤水热模拟方面存在低估现象。

草地和森林两类生态系统土壤呼吸对降水量变化的不对称响应

中国科学院华南植物园生态中心杜悦、闫俊华、王应平等以全球248篇降水量变化控制实验研究论文的观测数据为基础，分析草地和森林两类生态系统土壤呼吸对降水量变化的响应。相关论文发表于Global Change Biology。研究发现草地和森林两类生态系统土壤呼吸对降水量变化的响应表现为不同的非线性。在草地生态系统中，土壤呼吸的响应为负不对称性（对降水量减少的敏感性更大）。在森林生态系统中，土壤呼吸的响应随着降水量变化的强度而呈现不同模式，在中强度降水量变化条件下表现为正不对称性（对降水量增加的敏感性更大），而在极端降水量变化条件下为负不对称性。

热带印太海洋盐度变化新模态

中国科学院海洋研究所胡敦欣院士研究组发现了热带太平洋温跃层盐度变化新模态，揭示了印尼贯穿流调整下的热带印度洋盐度低频变化机制。相关成果发表于Journal of Climate和Journal of Geophysical Research: Oceans。盐度是海洋环境的基本要素，对海洋环流、全球水循环和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）等物理和气候过程具有重要影响。研究表明，太平洋气候模态ENSO和PDO通过大尺度调整，一方面在热带太平洋形成TMOS模态，另一方面通过印尼贯穿流盐度平流效应影响着印度洋海洋盐度的低频变化。太平洋TMOS的发现和印度洋盐度变化机制的阐释对理解热带印太水团变化及其气候效应有重要科学意义。

热带印太海洋盐度年际-年代际变化示意图（图片来源于中国科学院海洋研究所网站）

观测到的热带印度洋（左，15°S）和太平洋（右，10°N）温跃层盐度沿等密度面的西向传播特征（图片来源于中国科学院海洋研究所网站）

极端暖海温事件产生原因解密

中山大学海洋学院王东晓教授、梁宇、肖福安等揭示了2015年秋季南海极端暖海温事件产生的原因。相关论文发表于Geophysical Research Letters。南海上空异常反气旋式环流在2015年8月份就建立起来（通常是在10月），提前建立的异常反气旋通过三维海洋暖平流和海气热通量直接导致了南海快速升温，最终打破了秋季海温的纪录。研究表明，南海上空异常反气旋环流主要是由印度洋上空的热源强迫和海洋性大陆上空的冷源强迫共同所致。2015年印度洋海盆增暖伴随正偶极子事件使得印度洋上空降水充沛，释放凝结潜热产生热源，同时使印太上空降水异常偏少（冷源）的范围压缩到海洋性大陆。

气温变暖减缓臭氧污染对城市树木不利影响的生理机制

中国科学院沈阳应用生态研究所城市生态学组徐胜、何兴元等与合作者开展了我国北方城市常见行道和造林树种——银杏与银中杨，对空气增温和臭氧熏蒸复合响应的生理机制研究。相关论文发表于Environmental Pollution。空气增温对树木生长早期的生理代谢未产生显著影响，但明显促进植物光合作用的增加和叶片抗氧化酶活性提高，而高浓度臭氧显著抑制两个树种的生长及光合作用。增温和臭氧对树木生理代谢也存在显著的交互作用，前者减缓后者对树木生长和光合作用的不利影响。银杏比银中杨对气温变暖和臭氧污染更敏感，表明城市树木对环境变化响应的种间差异，银杏可作为气候变暖和空气污染的潜在指示树种。

气候态偏移和毁林加剧亚马逊森林火灾

中国科学院大气物理研究所副研究员徐希燕、研究员贾根锁与合作者基于多个卫星观测数据和气候再分析资料，揭示了气候态偏移和森林减少对亚马逊地区森林火灾发生时间和范围的影响机制。相关论文发表于Global Change Biology。近10年来，亚马逊森林火灾频繁多发。尤其是2019年亚马逊林火跨越范围之广、持续时间之长，引起全球关注。干湿两极分化的气候条件使得森林生态系统更加脆弱，毁林导致的暖干大气条件使得林火发生的时间提前：从干季向湿-干过渡季节偏移；范围更广：从热带稀树草原向热带森林地区蔓延。因此，通过森林保护和防火措施可以有效减缓热带地区气候变化和森林火灾之间的正反馈压力。

针对胃部创伤原位打印的一种新型的微型打印平台

清华大学机械工程系生物制造中心徐弢教授课题组提出了体内原位生物打印的概念，并通过微型打印机器人+内窥镜的方式验证了该概念的可行性。相关论文发表于Biofabrication。原位生物打印技术，是指将生物细胞直接递送至损伤部位进行组织修复的一项技术。研究团队开发出一种可以安装到内窥镜上的微型生物打印平台。该打印平台具有Delta构型，利用PC-MEMS技术实现微型化，具有体积小、响应速度快的优点。打印平台通过内窥镜进入人体，并在到达损伤部位后开展组织修复，实现体内的原位打印。为模拟胃的解剖结构，以人胃上皮细胞和人胃平滑肌细胞作为生物墨水，在胃模型中打印出分层的组织支架。

打印后的细胞具有良好的生物学活性。（A）细胞随时间稳定增殖。（B）细胞具有高成活率（C）胃上皮细胞和胃平滑肌细胞在组织支架中明显分层。（图片来源于清华大学网站）

体内原位打印设备（A）（B）（C）在胃模型中开展原位打印（图片来源于清华大学网站）

动脉粥样硬化斑块成像新方法

北京大学基础医学院郑乐民教授团队利用高灵敏的光声纳米探针实现在分子水平非侵入性地成像动脉粥样硬化斑块。相关论文发表于Advanced Materials。动脉粥样硬化（AS）是引起心血管疾病的重要原因，能够在分子水平识别不稳定斑块，对心血管疾病的预防和治疗尤为重要。泡沫细胞是动脉粥样硬化不稳定斑块的主要成分，并且在泡沫细胞中骨桥蛋白（OPN）的表达明显增高。该研究发展了一种高灵敏的光声纳米探针，在分子水平实现了对动脉粥样硬化不稳定斑块非侵入性在体光声成像（photoacoustic imaging），为心血管疾病诊断技术的发展提供了一种新方法。

神经再生研究进展

中山大学医学院曾园山教授团队发现改变视神经的细胞外基质可逆转其抑制神经再生的组织微环境。相关论文发表于Biomaterials。脱细胞技术逆转了成年猪视神经抑制神经再生的微环境，使其更接近于胚胎猪视神经的细胞外基质成分，优化了视神经的功能，使之支持背根神经节（DRG）神经突起直行生长。在去细胞视神经（DON）纵切厚片上的神经突起生长距离显著长于生长在正常视神经（ON）纵切厚片上的神经突起。与ON相比，生长在DON上的神经突起分支也明显增加。应用蛋白组学技术分析了成年猪视神经、去细胞猪视神经和胚胎猪视神经3种细胞外基质成分，发现去细胞视神经的蛋白成分有转向胚胎化的趋势。

腹腔镜全胃切除术治疗早期胃癌安全可行

复旦大学附属中山医院孙益红教授等与国内合作者完成了一项胃癌腹腔镜和开腹根治术性全胃切除术安全性的多中心、随机、对照临床研究。相关论文发表于JAMA Oncology。该研究募集了214例临床I期胃癌患者，随机将其分配到腹腔镜或开腹根治性全胃切除术组。比较两组的研究数据后发现，代表手术安全性的总并发症率、术后并发症率和死亡率在两组间无显著差异，而腹腔手术的出血量要显著少于开放手术。对于临床I期胃癌，经验丰富的外科医生可以像开放手术一样，安全地进行腹腔镜根治性全胃切除术，为将来拓展腹腔镜手术在胃癌外科治疗领域的应用范围奠定了基础。

锰元素/锰离子在肿瘤免疫中的关键作用及“锰免疗法”临床应用前景

北京大学生命学院/北大-清华生命科学联合中心蒋争凡教授课题组与解放军总医院第一医学中心生物治疗科韩为东教授团队合作，发现锰元素/锰离子（Mn2+）在抗肿瘤免疫中发挥着重要作用。相关研究成果发表于Cell Research。外源添加Mn2+则可有效激活人或小鼠细胞的cGAS-STING通路，显著促进宿主抗原递呈细胞如DC和Mφ对于肿瘤抗原的递呈能力，促进细胞毒性T细胞在肿瘤组织内的浸润和肿瘤特异性杀伤。另外，Mn2+也能显著增强NK细胞的肿瘤杀伤能力，促进宿主的肿瘤免疫监视作用。目前该方案在单病种Ⅱ期临床试验中正在有序推进。

锰离子发挥抗肿瘤免疫示意图（图片来源于北京大学新闻网）

“锰免疗法”卡通示意图：“松刹车”+“踩油门”。（图片来源于北京大学新闻网）

环状RNA促进骨修复新机制

上海交通大学医学院附属第九人民医院眼科范先群教授团队发现了与成骨分化密切相关的环状R N A c i r c R N A-v g l l3通过circRNA-vgll3/miR-326-5p/整合素（Itga5）通路显著促进脂肪间充质干细胞（ADSCs）的成骨分化。相关论文发表于Cell Death & Differentiation。骨再生修复领域种子细胞问题一直未能得到很好的解决。由于来源广泛和容易获得，脂肪来源的间充质干细胞成为骨再生医学中主要的种子细胞之一，然而有限的成骨分化能力阻碍了其在骨缺损修复中的临床应用潜能。文章揭示了CircRNA-vgll3修饰的ADSCs与磷酸钙骨水泥（CPC）支架复合在动物标准骨缺损模型中取得了显著疗效。

基于微纳操控的临床癌细胞转移检测新方法

中国科学院沈阳自动化研究所微纳米课题组和香港城市大学（CityU）与中国医科大学附属第一医院的科研人员合作，在微纳生物交叉领域取得新突破，提出的基于光诱导电液动力学微纳操控的癌细胞免标记快速分离方法，应用于游离胃癌细胞临床样本的检测。相关论文发表于Science Advances。研究团队提出一种基于光诱导微纳操控的新型微流控芯片，能将胃癌细胞从患者腹水中分离出来，并测量这些细胞的电学特性。研究表明，胃癌细胞与腹腔游离细胞的大小和电学特性差异显著。通过实验，研究人员从6位患者的腹水中分离出胃癌细胞，纯度达到71%，完成分离过程仅需要5分钟。

前庭扁平上皮的形成机制及干预策略

首都医科大学附属北京友谊医院龚树生教授研究团队利用谱系示踪技术探究前庭扁平上皮的细胞来源，并利用腺相关病毒载体AAV8在前庭扁平上皮细胞中过表达Atoh1基因，探究其诱导毛细胞再生的能力。相关论文发表于Hearing Research。前庭感觉上皮及其神经支配损伤是很多患者罹患眩晕的基础原因。前庭扁平上皮是前庭感觉上皮受到重度损伤后形成的病理改变之一。研究团队利用AAV8病毒载体诱导Atoh1在小鼠前庭扁平上皮中过表达，发现在围手术期同时给予辛二酰苯胺异羟肟酸（SAHA）能够增强AAV8-Atoh1的转染效率，提高Atoh1的表达水平，并能诱导前庭扁平上皮细胞表达毛细胞标记物myosin VIIa。