生命科学日益成为中国基础研究的主力军

生物通综合：在2月15日揭晓的“中国基础研究十大新闻”中，生命科学领域囊括了绝大多数，与05年入选的3项相比（见05中国基础研究十大新闻生物类介绍），数量上升了一倍，又一次说明生命科学日益成为中国基础研究的主力军。

　　

生物通综合：在2月15日揭晓的2006年“中国基础研究十大新闻”中，生命科学领域囊括了绝大多数，与05年入选的3项相比（见05中国基础研究十大新闻生物类介绍），数量上升了一倍，又一次说明生命科学日益成为中国基础研究的主力军。

以下是06年入选的生命科学领域研究成果：

找到前寒武纪两侧对称动物演化的有力证据

2006年6月，中科院南京地质古生物研究所研究员陈均远等找到了前寒武纪生物演化的有力证据，成果刊登于《科学》杂志。

1859年，达尔文的《物种起源》发表后，就不断受到学者的质疑和神学家的猛烈攻击。其中最令达尔文及追随者头疼的是：在地球上没有发现任何寒武纪之前的生物化石，但到寒武纪却突然出现了三叶虫等复杂生命。这里没有生物的演化过程。神学家据此宣传上帝在寒武纪创造了生命。达尔文猜想：前寒武纪的生物化石不是没有，而是还没有被发现。

陈均远联合我国台湾和美国、欧洲的科学家，使用同步辐射相衬成像方法，对贵州瓮安1998年发现的、属前寒武纪地质时代的、具极叶结构的磷酸盐岩化胚胎化石，开展了三维无损伤研究，成功获得了古化石样品细小的(0.1—0.7毫米)内部空间的高分辨结构，证明所观察到的颈状构造的极叶身份。由此不仅为两侧对称动物在瓮安动物群的存在提供新的重要证据，而且也表明两侧对称动物早在5亿8千万年前就已经出现。

值得一提的是，中科院高能所研究员冼鼎昌院士提出了用同步辐射成像方法对古生物化石进行三维无损伤研究的设想。他与陈均远研究员领导的小组合作，开展了对所选胚胎化石的研究。研究中，同步辐射相位衬度成像方法起了关键的作用。陈均远及合作者在北京和台湾的同步辐射装置上用这个方法做过具极叶胚胎的三维成像，最后在欧洲同步辐射装置上得到了理想的图像。而如果使用传统方法根本不可能使古生物化石完好无损。

文章概要为：一些最早的动物用了与某些现代动物类似的发育战略。一个细胞的核一旦在细胞分裂中劈开，统称为“胞质”的细胞成分也必须分开。包括软体动物和蜗牛的某些动物的早期胚胎中，充满胞质的被称为极叶的结构从正在分裂的细胞的一端凸起。最终它们被掐断，分别到两个分裂出来的细胞中。这个过程最终帮助产生具有特定功能的细胞。陈钧远和同事在年代为晚前寒武纪(距今约5.8亿年)的岩石中发现了许多看似极叶胚胎的化石样品。这些发现意味着这个发育战略的起源很早，几乎是在最早的动物出现时。

发现成熟森林土壤可持续积累有机碳

经典生态学理论认为与非成熟森林相比，成熟森林作为碳汇的功能较弱，甚至接近于零。然而，中国科学院华南植物园周国逸研究员及其同事的最新研究成果表明，在过去25年期间，成熟森林在地上部分净生产力几乎为零的情况下，土壤持续积累有机碳，表现出强大的碳汇功能。这一成果正式发表在最新一期的国际权威学术杂志《Science》(2006年12月1日)上，引起了广大生态学家的密切关注以及众多国内外读者及媒体的极大兴趣。

自工业革命以来，人类大量使用化石燃料，导致大气中二氧化碳的浓度不断上升，带来了温室效应等一系列全球性的环境问题。过去几十年，科学家们在全球范围内针对气候变化、土地利用对碳循环时空动态的影响开展了大量的研究，但仍不能确切解释碳排放与碳吸收的收支不平衡的现象，这中间存在一个巨大的未知汇(missing sink)。2005年2月16日旨在遏制大气二氧化碳排放增加的《京都议定书》正式生效，温室气体减排成为每个国家发展必须面对的问题。在此背景下，了解全球碳源、碳汇的分布、动态及机制便不仅仅是一个大众关注的科学问题，也成为了重要的政治、经济问题。目前，许多科学家都在致力于碳汇、碳源的研究以期最大限度减轻本国履行《京都协议书》的压力 。

“成熟森林碳循环趋于平衡”是现今大量生态学模型的基础。因此，成熟森林在全球碳循环研究中一直被看作为近似于“零碳汇”的系统。关于成熟森林土壤有机碳的长期动态尚未见报道。周国逸研究员及其同事对位于广东省中部的鼎湖山国家自然保护区内成熟森林(林龄>400年)土壤有机碳进行了长达25年的观测，结果显示，该森林0-20厘米土壤层的有机碳贮量以平均每年每公顷0.61吨的速度增加。该表明成熟森林可持续积累碳，因此可能是重要的碳汇，这为确认成熟森林作为一个新的碳汇奠定了理论基础。尽管成熟森林土壤持续积累有机碳的原因尚不清楚，目前也还不明确这一研究结果是否是区域或全球的普遍现象，但这仍然为寻找未知碳汇的去处提供了新的思路。

“成熟森林可持续积累碳”这一发现有力冲击了成熟森林土壤有机碳平衡理论的传统观念，从根本上改变了学术界对现有生态系统碳循环过程的看法，并将催生生态系统碳循环非平衡理论框架的建立。可以预见，这一重大发现将可能从理论和方法上对全球碳循环研究产生深远影响，也可能为我国履行《京都协议书》、制定相关政策提供重大理论依据。

发现一种可有效通过皮肤传送大分子药物的透皮短肽

通过皮肤给药对于像糖尿病这样需要多次重复给药的疾病具有独特的优点，其关键是如何使大分子药物能够有效透过皮肤进入循环系统。

中国科技大学生命科学学院和合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)温龙平研究组，将体内噬菌体展示技术应用于透皮研究，找到了一个由11个氨基酸组成的能高效帮助蛋白质类药物透皮的短肽(ACSSSPSKHCG)。将该短肽与胰岛素在生理盐水中简单混合并涂于患糖尿病大鼠腹部的皮肤上，可产生良好的降糖作用；此外，该短肽还能帮助人生长激素透皮。实验表明，该短肽促进胰岛素透皮的活性具有高度氨基酸序列特异性，它并不直接结合胰岛素，而是通过短暂打开皮肤屏障使大分子药物能够透过皮肤。该短肽代表了一类基于生物学相互作用的新型皮肤渗透促进剂，可以避免现有物理和化学方法的不足，为大分子药物透皮提供了新思路、新手段。相关研究论文发表在2006年4月《自然-生物技术》 (NatureBiotechnology,24(4):455-460)上。

确定出果蝇识别和记忆图形重心高度和轮廓取向的脑区

果蝇可以通过大小、颜色、轮廓朝向等参数来识别不同图形，并能记忆这些参数。但果蝇识别和记忆这些图形属性的中枢神经回路还不清楚。由于果蝇的学习与记忆依赖于腺苷酸环化酶，腺苷酸环化酶被认为是耦联条件刺激和非条件刺激的分子位点，不同类型的学习需要不同脑区中腺苷酸环化酶的参与。

中国科学院生物物理研究所刘力课题组与德国、美国和日本合作者，采用分子遗传学方法，通过可选择性地在果蝇的特定脑区缺失或恢复腺苷酸环化酶功能，在飞行实验中检验果蝇对不同视觉图形的识别和记忆能力。结果发现，果蝇脑内的扇形体结构参与了对图形模式的识别，并进一步确定出扇形体内由神经元树突分支构成的两层水平片状结构分别具有记忆图形重心高度信息和记忆图形朝向信息的功能。相关研究论文发表在2006年2月2日《自然》 (Nature，439(7076):551-556)上。

研究证明人类干细胞可存活于山羊体内

干细胞研究是当今生命科学的一个前沿课题，但以往主要局限于体外研究，对其在正常活体内的生物学行为知之甚少。上海交通大学医学院附属儿童医院上海医学遗传研究所黄淑帧研究组与美国和加拿大研究人员合作，利用胎儿早期免疫系统发育尚未成熟的特点，通过宫内移植的方法，在B超监视下将人脐血造血干细胞注射到妊娠45-55天的胎山羊腹腔中，在国际上首次成功地建立了人源性干细胞能在山羊体内长期存活的“人／山羊异种移植嵌合体”。研究人员目前已经在82头胎山羊腹腔中建立了嵌合体，其中有60头胎山羊移植成活。移植的干细胞可以在山羊体内至少存活两年以上。

研究人员继而又综合应用分子生物学、细胞生物学、免疫组织化学和基因芯片等技术，系统地分析了人源干细胞在嵌合体山羊多种脏器中的存活、扩增和分化以及人源基因表达状况和非损伤条件下可塑性等生物学特征。结果显示，人源干细胞可在山羊的肝、肾、肌肉、肺、血液和骨髓等器官高比例地归巢并分化成相应的人体组织细胞（如人肝样细胞等），并表达相应的人源基因，显示出了广泛的可塑性，而这种可塑性并非由细胞融合机制所致。相关研究发表在2006年5月16日《美国科学院院刊》(PNAS,103(20):7801-7806)上。

研究发现神经元-胶质细胞间的突触具有长时程可塑性

大脑由神经元和胶质细胞两类细胞组成。胶质细胞在脑内所占比例随着生物进化程度的升高而升高，在果蝇脑内约占25%%，在大鼠脑内占60%，而在人类脑内则占90%，提示胶质细胞与脑高级功能活动密切相关。但长期以来，科学家对脑的研究主要集中在神经元，胶质细胞则被认为是一类惰性细胞，其主要功能是对神经元起支持和营养作用，不具备信息传递和处理功能。科学家已清楚神经元之间通过突触进行信息传递和处理，而突触对信息传递和处理的能力是可以变化的，即具有可塑性，这种可塑性是大脑学习和记忆的基础。近年来人们发现神经元和少突胶质前体细胞(NG2)之间也有突触联系，但这类突触联系的意义是什么，是否也具有可塑性等基本问题还不清楚。

中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所段树民及其学生戈鹉平和杨秀娟等研究发现神经元与NG2胶质细胞间的突触可产生长时程可塑性。他们还研究发现，与神经元突触可塑性的产生机制（依赖于NMDA受体）不同，神经元-NG2胶质细胞间突触可塑性的产生依赖于对钙离子有通透性的AMPA受体。由于脑内具有大量的NG2胶质细胞，而突触可塑性又被认为与脑的信息处理、储存及学习记忆等有关，NG2胶质细胞突触具有可塑性这一发现及其机理的阐明，对人们从不同角度认识脑的工作原理具有重要意义。相关研究论文发表在2006年6月9日《科学》 (Science,312(5779):1533-1537)上。

一起入选的其它科研领域的研究成果还包括：
北京正负电子对撞机上发现一个新粒子——X1835； 在光纤通信中成功实现一种抗干扰的量子密码分配方案； 精确测量银河系英仙座旋臂距太阳系的距离；全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功实现物理放电实验。