国内外最新科技创新与发现

◎ 本刊综合报道

海草有助于对抗海洋塑料污染

近日，一项研究指出水下海草场可以捕获、提取海洋塑料废弃物，并将其带到岸边，从而帮助清除海洋里的塑料垃圾。相关论文刊登于《科学报告》。为了评估海草在捕获和清除海洋塑料中的作用，西班牙巴塞罗那大学的Anna Sanchez-Vidal和同事，对2018年至2019年在西班牙马略卡岛4个海滩的海草垃圾中收集的塑料废弃物进行了测量。马略卡岛有大面积的海草场，同时近岸处有大量塑料。在42个松散的海草叶样本中，其中50%发现了塑料废弃物；在198个海草纤维球中，17%的海草纤维球上缠绕着塑料废弃物。研究人员表示，在每公斤散叶和海草纤维球中发现的塑料制品最多分别达613个和1470个。利用这一数据以及对地中海海草纤维产量的估计，Sanchez-Vidal等人认为，地中海海草场的海草纤维球每年或能捕获多达8.67亿个塑料制品，不过，能被带到岸边的塑料制品数量以及冲上岸的塑料制品命运尚不知晓。

加拿大、荷兰启动量子网络开发项目

近日，加拿大Xanadu公司宣布与MaRS公 司、创新颠覆实验室合作创建首个加拿大量子网络（CQN）。此量子网络将从以上述3家机构为节点开始，为合作伙伴组织提供一个量子测试平台，以访问和开发量子密码、量子通信和量子计算领域的新应用，预计将于2021年投入使用。CQN的长期愿景是构建加拿大全国量子互联网，潜在应用包括量子安全通信、量子传感和分布式量子计算，加强选举、金融交易、政府、执法部门和军方的信息系统安全性。之前，荷兰量子技术公司QuTech宣布与电信公司KPN、荷兰信息通信技术研发组织SURF和OPNT公司合作，共同构建连接荷兰兰德塔德城市群的第一个量子网络，通过量子网络连接相距甚远的量子处理器，进而利用高速光纤连接构建第一个全功能量子网络。量子通信网络预计将随着时间的推移向全球量子网络发展，实现安全通信、位置验证、时钟同步、远程量子计算等应用。

无人机搭建移动量子光学中继链路

近日，南京大学中科院院士祝世宁团队在一项实验中，在两架相距200米的重约35千克的无人机之间构建了一个小型的移动量子光学中继链路，实现了相距1公里的两个地面站之间的纠缠分发。这一成果近日发表于物理学旗舰刊物《物理评论快报》。一年前，该团队尝试由一架无人机中在空中分别向两个便携式地面站发送光子，并首次成功实现基于无人机的纠缠光子分发，成果发表于我国的国际学术刊物《国家科学评论》。在此次实验中，研究团队添加了第二架无人机，作为第一架无人机和地面站之间的中继站。此次论文的通讯作者之一谢臻达教授介绍，将光学中继的节点放到飞行状态的小型无人机上，在数千克的载荷限制内实现单光子的高精度跟瞄接收和重新发射，犹如百步穿杨。值得欣喜的是，实验成功了。谢臻达表示，今后可以尝试在多台无人机之间通过中继交换量子信息，将信息传得更远，散得更广。无人机之间的量子传输不受固定的光纤传输的影响，没有介质损耗，而且组网灵活，例如在应急、急救场景的量子通信中，可以临时组网、多次组网，也可以覆盖行驶中的车辆，还可以链接到卫星和光纤系统实现全球量子组网。

热带雨林或将成碳源

近日，一项新研究发表于《科学进展》。在接下来的几十年里，气温上升可能导致包括雨林在内的陆地生态系统变成释放碳的碳源。生态系统作为碳汇的作用程度取决于温度。这是因为生物需要一个最佳温度范围，其间它们可以正常活动。美国北亚利桑那大学的Katharyn Duffy和同事为植物构建了一个温度依赖曲线，这一模型预测了地球上所有陆地植被对温度变化的反应。该模型利用FLUXNET的数据建立，后者是一个监测生态系统碳交换的全球气象传感器网络。对植物来说，温度升高可能导致光合作用速率降低。考虑到植物也会释放二氧化碳，因此生态系统有可能逐渐从温室气体的净储存者转变为净排放者。研究结果表明，这些陆地系统转化为碳源的临界点可能在20至30年内到来。英国利兹大学的David Galbraith对这项研究表示欢迎。“这是一个非常有用的贡献，有助于我们对未来做出更精确的预测。”他说。

印尼发现最古老动物壁画

世界最古老的动物壁画很可能在印尼，而且和猪有关。近日，《科学进展》发布了这项考古发现：在印尼苏拉威西岛南部的洞穴里，来自澳大利亚格里菲斯大学的研究者发现了3头猪的壁画以及几只手的模具，其历史可追溯至45000年前。这篇论文的通讯作者亚当•布鲁姆是格里菲斯大学的考古学者，2017年，他带领团队发现了关于3头猪的壁画遗迹——当地人甚至都对这些洞穴里的“宝藏”一无所知。这一发现也让布鲁姆和同事非常震惊，因为这是整个地区已知保存最完整的具象动物画之一。壁画上的3头猪中每一头都长1米多，由红色颜料绘制而成。经鉴定可能是苏拉威西岛疣猪，这种短腿野猪为该地特有，独特的面部疣也是该物种的一大特色。布鲁姆等人发现，从新发现的壁画上收集的矿物至少有45500年的历史。这意味着最早的现代洞穴艺术并非产生于冰河世纪的欧洲，而起源于更早的时代。

同济大学研究团队揭示心跳“中枢”的调控网络和标志物

近日，同济大学陈义汉院士、薛志刚教授合作研究，借助起搏细胞分离技术、单细胞转录组测序和分析技术、细胞影像学技术、基因修饰技术、细胞诱导分化技术和系列电生理学技术，从单细胞分辨率水平解析出了窦房结起搏细胞的核心基因调控网络，同时发现了窦房结起搏细胞的潜在重要前景的生物标志物。研究成果在线发表于最新一期国际权威杂志《自然-通讯》上。研究团队揭示了从鼠到兔到猴三个物种的窦房结起搏细胞的集群类型和分子体系。他们通过信息学技术和功能验证，初步证明了不同物种的窦房结起搏细胞均包含一个控制心脏跳动的“主导集群”。而且他们发现这些集群的细胞分散于窦房结的不同区域，这种分布特征可能有利于心跳的稳态维持。他们鉴定出了控制心脏跳动的核心基因调控网络。他们还发现了窦房结起搏细胞的生物标志物，他们提示Vsnl1可能是一个可用于鉴定起搏细胞和探索心律失常的生物标志物。