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测量频率的“精密直尺”:光学分频器的发展历史和重要应用 | NSR观点

在所有的物理量中,频率或时间(频率的倒数)的测量精度是最高的,因此许多精密测量研究都希望将被测物理量转化为对频率或者时间的测量,从而获得更高的测量精度。 正如长度测量的精度取决于长度标准“米”的精度,时间/频率测量的精度则取决于频率标准的精度。与微波频率标准(精度在10–16)相比,光学频率标准有更高的精度,可达到10–18,甚至更高。然而由于光波振荡非常快,电子元器件根本无法响应,因此如何精确地测量光频是科学家长期追求的目标。 2000年初诞生的光梳技术为光频测量提供了一种崭新的方法:时/频域精密控制的飞秒激光在宽频谱范围内是一系列频率等间隔和稳定的谱线,这些谱线就好比日常生活中直尺上的刻度,通过读出待测光频与相邻的“频率刻度”的频率差,就可以测量光波频率。由于光梳在光频测量中的革命性突破,光梳的发明者T. W. Hansch和J. L. Hall获得了2005年的诺贝尔物理学奖。 除了可以测量光频,飞秒光梳还能以高精度的频率比值连接不同频率的光波,甚至微波。如下图所示,它就像一个精密的齿轮,实现不同频率光波的连接。通过精确控制输入与输出激光之间的频率比值,用飞秒光梳可以研制成光学分频器。它能以任意分频数实现光波频率转换、光频比值测量,打破了先前只能通过倍频、差频等非线性过程实现少数光频转换的局面。 基于光学频率梳的多通道光学分频器像齿轮一样,可精密地连接不同频率的光波和微波。它能以预设定的频率比值实现不同光波之间的频率转换,也能精确地测量光频比值。 直至今日,科学家们已将光学分频器的频率转换精度精确到第21位,传递噪声小于1 mHz,因此它能对目前世界上最精确的光钟信号或者线宽最窄的激光进行频率转换而不破坏它们的性能。如此高精度的光学分频器将在“秒”的新定义、时间频率网络、大地测量学、验证基本物理理论等研究中发挥重要的作用。同时,利用光学分频器还能研制成光谱学家们梦想已久的光学频率合成器,它能在任意需要的频率处输出高性能的光波。 近期,华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室的研究小组在《国家科学评论》(National Science Review, NSR)发表题为“Optical frequency division”的Perspective文章,介绍了光学分频器的发展历史和重要应用,并展望了其未来发展趋势。 点击以下链接或文末“阅读原文”可阅读全文:https://doi.org/10.1093/nsr/nwz209

一尘不染的青藏高原,竟是亚洲地区地面污染物进入平流层的枢纽 | NSR综述

每年夏天,亚洲地区地面污染物在低层向青藏高原和南亚季风区辐合,然后通过频发的中小尺度对流活动快速向高空输送,再通过缓慢的大尺度爬升运动进入到平流层,并最终扩散至全球平流层。 青藏高原地区地面污染物向平流层输送 这一输运过程是由青藏高原地区独特的大气环流驱动的,而该环流是显著的海陆温差、青藏高原高大地形,以及强烈的能量与水汽垂直输送共同作用的结果。这一输运过程伴随着多种复杂的微物理和化学变化,可以改变痕量气体、气溶胶和卷云的空间分布。随着亚洲地区人类活动的增加,这些过程对区域乃至全球气候产生重要影响,因而已经成为国际学术界高度关注的焦点。 自2009年起,中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室卞建春团队每年夏季分别在昆明和拉萨等地开展水汽、臭氧和气溶胶探空观测(Sounding of Water vapor, Ozone and Particle,简称SWOP)实验,收集相关数据并开展数值模拟研究,以收集青藏高原上空的大气成分垂直观测资料,探索青藏高原地区对流层向平流层的输送规律和机制。 最近,该研究组在《国家科学评论》(National Science Review, NSR)发表综述文章,全面总结了国内外科学家在这方面的主要研究进展,包括青藏高原夏季臭氧低谷的成因,地面污染物向平流层的输送源地、输送路径和输送过程,输送过程中的物理化学过程,以及输送过程对全球平流层大气成分分布的影响等。 在此基础上,文章提出了未来研究的三个重要挑战:深对流发生的频率、强度变化和地理分布特征;与对流相关的微物理化学过程;对流层顶气溶胶层的化学组分和形成机制。 这些研究工作对于评估青藏高原大气成分垂直结构的演变及其气候环境效应,以及人类活动对全球气候变化的影响将有十分重要的意义。该综述文章将收录于NSR“青藏高原地气相互作用”专题,相关研究得到了第二次青藏高原综合科学考察研究和国家自然学基金等的资助。 文章信息:[点击下方链接或阅读原文] Transport of Asian surface pollutants to the global stratosphere from the Tibetan Plateau region during the Asian summer monsoon https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa005 相关阅读: 在青藏高原,气溶胶如何影响天气与气候?| NSR观点

让石墨烯变出花:可程序化复杂形变的致动器阵列集群

在最近发表于《国家科学评论》(National Science Review,NSR)的文章中,研究者制备了一种既能进行复杂形变,又能实现自动化控制的湿度响应石墨烯致动器集群。 通过设计不同的SU-8图案实现的复杂形变 所谓致动器,是一种可以将各种环境刺激转换成机械形变的自动化器件。可以想象,软体机器人、微机电系统、微流控芯片等领域都需要致动器。 近年来,基于石墨烯材料的碳基致动器备受关注。然而现有的石墨烯致动器还有待改进:一方面,传统双层结构只能实现简单的弯曲形变;另一方面,对致动器形变的程序化控制仍是难点。这项工作正是在这两方面取得了进展,同时实现了复杂形变与程序化控制。 自然界中,由许多细胞组成的细胞集群可以发生整体耦合形变。受此启发,研究者在石墨烯氧化物(GO)薄膜上铺设图案化的光聚合物(SU-8)微阵列。其中每个SU-8图案彼此独立,并与GO层形成双层致动器结构,可以随湿度条件的变化发生主动变形。变形过程中,集群中各个致动器(致动器1,致动器2……致动器n)的形变相对独立又相互制约,所以,对SU-8图案的几何形状、分布和取向进行设计,就可以实现对整体结构形变的灵活控制。 (a)制备流程示意图。(b)湿度刺激下,纸质模型可控变形示意图 这种全新的石墨烯致动器集群化设计方案,为致动器复杂形变的程序化控制提供了新的思路。该研究以 “Programmable deformation of patterned bimorph actuator swarm” 为题发表于NSR。吉林大学张永来教授和清华大学孙洪波教授为论文的共同通讯作者。吉林大学马佳楠博士为论文的第一作者。 文章信息:[点击下方链接或阅读原文] https://doi.org/10.1093/nsr/nwz219

陆海空全局视角下的青藏高原与全球气候 | NSR综述

从陆、海、空三个维度来看,青藏高原都独特而重要:它是全球海拨最高、坡度最陡、面积最大的高原(陆地);它高耸于欧亚大陆副热带东部,高原上空气稀薄,温度、湿度、气压、辐射和大气热力过程都独具特色(天空/大气,图1);虽然不直接与海洋相邻,但是发生在青藏高原及相邻伊朗高原上的特殊热力和动力作用,对于上下游地区乃至全球的大气和海洋都有显著影响。 图1 青藏高原的“五度”特征决定了它对区域和全球气候具有重要影响。通过热力作用和机械强迫,高原影响其上空大气的水分交换、能量输送、物质输送、动量输送和涡度输送,从而改变中国东部天气、亚洲季风、大气环境、全球大气环流和平流层大气 过去几十年中,全球变暖,而青藏高原的变暖速度显著高于全球平均,它对于全球气候变化的影响也日趋凸显。因而,进一步理解与青藏高原相关的海陆气相互作用及其气候影响,已经成为了全球变化研究的前沿课题。 2013年,为深入理解上述问题,提高天气预报和气候预测水平,国家自然科学基金委员会发起了为期10年的“青藏高原地-气耦合系统变化及其全球气候效应”(LASTPIC)重大研究计划。作为该计划的成果之一,近期,中国科学院大气物理研究所吴国雄、刘屹岷等,中山大学杨崧等和北京大学杨海军在《国家科学评论》(National Science Review, NSR)发表综述文章“青藏高原相关的海陆气相互作用及其气候影响”(Land–atmosphere–ocean coupling associated with the Tibetan Plateau and its climate impacts),系统总结了过去6年中的研究成果,对青藏高原-伊朗高原(TIP)动力耦合系统的形成、其对邻近地区和北半球气候的影响,以及与海洋协同影响亚洲气候的机理等进行了阐述。该文将收录于NSR“青藏高原地气相互作用”专题。 两大高原上的地-气耦合系统 文章揭示了由夏季青藏高原、伊朗高原的热力强迫,以及南亚的水汽输送共同构成的相互反馈的耦合系统(TIPS)(图2a)。TIP加热抬升了其上空的对流层顶,形成对流层顶附近上冷下暖的异常反气旋环流(图2b,c),从而在亚洲季风区激发出季风型的经圈环流,为亚洲夏季风的形成和维持提供大尺度上升运动环流背景(图2d)。 图2 (a)动力耦合系统(TIPS)示意图;TIP感热加热对平流层下层100 hPa (b)和对流层上层300 hPa (c)的温度(阴影, K)和风场(矢量, m s-1),以及对亚洲季风区夏季平均的绝对涡度(彩色,单位:10−5s−1)和经圈环流(d)的影响 高原影响下的大气环流 夏季青藏高原的加热异常可以影响亚洲气候,也可以影响全球大气环流异常的区域分布:20世纪末发生在我国的“南涝/北旱”以及中国南部多雨/印度北部少雨等气候现象,与青藏高原感热加热的减少有关(图3a);通过大气内部温度与非绝热加热垂直梯度(T-Qz)的动力约束,以及潜热加热激发的Rossby波列和大气环流异常,季风降水的增加能够增强暖性的南亚高压(图3b),从而影响上游地区(西亚、非洲北部、欧洲南部、以及热带大西洋)的环流和气候异常(图3c),并增强下游地区(西北太平洋)的海气相互作用(图3d)。 图 3(a)观测的夏季降水90年代与80年代之差; (b)增多的夏季风降水加强暖性南亚高压和西部的下沉运动示意图;和青藏高压加热影响上游气候(c)和下游海气相互作用(d)示意图 海气耦合,青藏高原影响两大洋 讲述气候变化灾难的电影《后天》中提到对全球气候影响重大的大西洋经圈翻转环流。通过海气耦合,青藏高原可以影响这一洋流。海气耦合模式试验证明,青藏高原的强迫作用可以借由大气中的准定常波动和海气相互作用,影响海洋的表面温度和盐度,以及海洋环流(图4)。如果没有青藏高原,大西洋经圈翻转环流将会崩溃,北太平洋的海温和环流也将大大改变。 图4 青藏高原改变大气波动(兰色箭矢、橙色和紫色波状带)、水分输送(红色箭矢)和降水(绿色阴影),从而影响大西洋经圈翻转环流 (AMOC)。 从上述事实出发,文章提出了青藏高原相关研究的未来重点方向,包括青藏高原动力阻挡作用和热力驱动作用对亚洲季风变化的相对贡献,高原影响其上游非洲和欧洲的物理过程,高原和全球海洋相互作用方面在多大程度上影响亚洲季风的变化,以及ENSO-季风之间的关系等。文章还强调,改进气候系统模式中对青藏高原边界层过程和云及降水的模拟具有重要意义。 上述工作对推动青藏高原影响区域和全球气候变化的研究作出了有益的探索和贡献。 文章信息:[点击下方链接或阅读原文] Land–atmosphere–ocean coupling associated with the Tibetan Plateau and its climate impacts https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa011 相关阅读: 在青藏高原,气溶胶如何影响天气与气候?| NSR观点 一尘不染的青藏高原,竟是亚洲地区地面污染物进入平流层的枢纽 | NSR综述 来自青藏高原的风,竟能影响华北干旱

细胞衰老:从抗癌武器到抗衰老靶标

人体的衰老是一个复杂的生物学问题,近年来的研究表明,随着机体衰老,衰老细胞会在体内集聚并扮演重要角色。这一类细胞最明显的特征是细胞停止分裂,并向周围释放各种细胞因子,有着极其活跃的微环境调控能力,这些特性使衰老细胞能够作为抑制细胞癌变的重要保护机制,但另一方面,衰老细胞所释放的细胞因子也会抑制机体的组织修复功能,并导致器官退化或者炎症反应,进而引发与衰老相关的疾病,例如心血管疾病、关节炎、糖尿病以及肌肉减少症。以心血管疾病为例,研究发现衰老细胞会在动脉壁上富集,释放相关细胞因子从而促进动脉粥样硬化。最新的动物模型研究表明,通过清除小鼠体内的衰老细胞,可明显延长年老小鼠的健康周期。 Science China Life Sciences "From CAS & CAE Members专栏"特邀美国杜克大学王小凡院士撰写题为"Cellular senescence: from anti-cancer weapon to anti-aging target"的综述文章。 基于衰老细胞在机体衰老过程中的重要作用,王小凡院士结合自己课题组的研究对衰老细胞的相关分子生物学机制和上下游信号通路进行了系统的阐述,并对驾驭好细胞衰老这把“双刃剑”,开发细胞水平和机体层面上的抗衰老手段和癌症靶向治疗策略进行了针对性地概述,其中包括: 1. 寻找能够抑制细胞衰老的因子,增强细胞抵御压力和损伤的能力; 2. 细胞衰老被看作是对内源性和外源性损伤的应激反应,因此找出并干扰衰老细胞独特的生存抗凋亡信号通路,有助于定向清除衰老细胞而不损伤正常细胞,安全促进机体的抗衰老治疗; 3. 研发基于诱导衰老的癌症治疗“两步走”手段。第一步,由于衰老细胞具有停止分裂,以及免疫激活的特质,诱导癌细胞进入衰老状态可以是一种潜在的新型有效的靶向癌症治疗手段。第二步,鉴于衰老细胞潜在的独特的抗凋亡通路,通过“合成致死”策略进一步干扰抑制衰老癌细胞的抗凋亡通路则可以进一步更加有效、安全地杀死癌细胞,促进抑癌效果。 敬请关注! 王小凡院士简介 1986年获加州大学洛杉矶分校博士学位。现任杜克大学Donald and Elizabeth Cooke终身讲席教授,中国科学院外籍院士。他在细胞信号转导、DNA损伤与修复、肿瘤微环境等多个癌症相关的领域均有重要发现。他首先克隆了在癌症发生和生物发育过程中都具有重要作用的TGF-βIII型和II型受体,两篇论文分别发表在Cell杂志上,是TGF-β研究领域极为重要的发现,对TGF-β后来的研究产生了深远的影响。他对TGF-β及其介导的下游信号通路进行了深入系统的研究,发现多个重要的调控因子及其相关机制,包括近期发现特定的 microRNA分子和分泌蛋白作为TGF-β信号转导的中间载体而影响肿瘤微环境的分子机制。先后发表了130 多篇论文,其中在Cell,Nature,Science,Cancer Cell 等高水平杂志上发表20 余篇,总被引用16000余次。2017年当选为中国科学院外籍院士。Journal of Biological Chemistry、Science China Life Sciences(《中国科学:生命科学》)副主编。 王小凡长期坚持通过多种渠道为中国的教育科技改革发展建言献策,推动、促成了一系列改善中国科研环境的政策制度。任国务院侨办海外专家咨询委员会委员、科技部重大科学计划专家组成员,为推动我国科研评价体制的改革做出了重要贡献。 文章信息:[点击下方链接或阅读原文] Yuan, L., Alexander, P.B., and Wang, X.F. (2020). Cellular senescence: from anti-cancer weapon to anti-aging target. Sci China Life Sci 63, 332—342, https://doi.org/10.1007/s11427-019-1629-6

负泊松比结构力学特性及应用研究

随着新结构/材料的不断进步发展,具有特殊力学性能的负泊松比结构/材料应运而生。如图1所示,负泊松比结构/材料在轴向受压时侧向收缩,轴向受拉时侧向膨胀,在能量吸收、多孔渗透性、抗剪性和抗断裂性等方面均具有较好的性能,从而被广泛应用于汽车、船舶、航空航天和医疗等领域。 图1 正、负泊松比结构/材料拉伸变形示意图 如图2所示,美国密歇根大学马正东团队针对乘用车开创性地将负泊松比结构应用于汽车吸能盒、缓冲块以及非充气轮胎,相比传统的结构具有更优越的力学性能;TM cross等将其应用于鞋底,从而更好地保护运动员;Karnessis等提出的负泊松比心血管支架,更有利于支架的植入及支撑;Gabriele Imbalzano等将负泊松比结构应用于防火、防雷和防爆结构。 图2 负泊松比结构变形图及应用 常见的负泊松比结构形式如图3所示。同等质量下,双箭头形负泊松比结构具有更高的结构强度,且不易发生屈曲,从而受到广泛的关注。 图3 常见负泊松比结构形式 美国密歇根大学马正东团队,南京理工大学王良模团队,香港中文大学廖维新团队密切合作,对双箭头形负泊松比结构的力学性能和应用进行了大量的理论研究和试验验证,为工程实际应用奠定了基础,并取得了多项学术成果。其团队高强等在《中国科学:技术科学》发表封面文章:"圆柱形负泊松比结构的力学特性研究"。 如图4所示,圆柱形负泊松比结构由二维结构演化而来。作者通过数值分析方法分析了结构参数对负泊松比结构在冲击工况下的变形模式,阐述了变形模式对能量吸收的影响机理。通过合理的设计,可使结构具有较低的碰撞峰值力和较高的比吸能,从而使其能够应用于汽车的吸能盒装置。研究表明,相比传统的吸能装置,圆柱形负泊松比结构具有更优越的能量吸收特性,是一种具有广阔应用前景的新结构。 图4 圆柱形负泊松比结构变形图及应用 文章信息:[点击下方链接或阅读原文] Gao Q, Zhao X, Wang C Z, et al. Crashworthiness analysis of a cylindrical auxetic structure under axial impact loading. Sci China Tech Sci, 2020, 63: 140–154, https://doi.org/10.1007/s11431-018-9467-6

学术道义与社会职责——呼吁即时公布和共享2019-nCov测序数据

■ 吴仲义 《国家科学评论》(National Science Review,NSR)生命科学评审组长 ■ 蒲慕明 《国家科学评论》(National Science Review,NSR)执行主编 □ 翻译:吕雪梅 (中国科学院昆明动物研究所) 2020年伊始,由SARS-CoV-2 (原称2019-nCov) 病毒引发的COVID-19 (2019冠状病毒病) 席卷全国。两周前,疫情日益严峻,我们曾在本栏目呼吁同行,将此病毒的基因组数据尽快公开[1]。因为这些数据对全球公共卫生安全有重大意义,国际学术界也通过不同渠道紧急敦促数据共享[2]。然而事与愿违,需求越来越迫切,而国内数据的发布却非常缓慢。 现在,我们再次呼吁加快新冠病毒的数据发布速度。基于专家初步分析病毒进化的结果,我们有更充分的理由重复前述倡议(请参阅致谢部分,本文对相关研究结果的引用皆得到许可)。在疫情防控的关键时期, 及时发布病毒数据更该是我们的道义和责任。希望学术界能够促进数据的传播与共享,避免不必要的发布延误。 病毒的进化 根据进化的基本原理,病毒感染人群后可能会发生快速演变——这是迅速公布数据的关键科学依据。自然选择偏好高传染力的突变,进而增强了毒株的进化优势。而病毒传染力增强,也有可能伴随着毒力降低。17年前,这样的进化规律已经在SARS的爆发中得到过例证[3]。在2002年至2003年的流行周期中,SARS病毒早期的传播速度较为缓慢(2002年11月24日~2003年1月30日),在流行中期迅速增快(2003年2月)。这一趋势延续了几个月直至疫情晚期。传播加速与病毒DNA序列的改变息息相关;尤其是病毒S蛋白在传播前期快速积累了5个氨基酸突变。这说明SARS病毒从果子狸跃染到人之后,经历了一系列的遗传适应性改变。 本次COVID-19的防控可以借鉴SARS的经验,但也可能有相当的不同。因此,如果快速发布病毒基因组数据,我们通过对比2019-nCoV与SARS-CoV得以尽快了解它们进化动态的差异。目前临床分析已经揭示了两场流行病的特征有诸多不同,基因组的分析迫在眉睫。 2019-nCoV的缓慢进化可望稍慰人心 目前,病毒在人群中进化的初步分析(崔杰、陆剑,未发表的研究)仅能基于有限的公共数据(https://www.gisaid.org/)。截至2020年2月10日,共有55条2019-nCoV的病毒基因组可公开获取。其中,在1月22日以前获取的31份测序数据几乎全部来自于中国(仅有1例来自于美国)。然而1月22日以后,余下的24份数据一律源于境外,包括日本、韩国、新加坡、澳大利亚、美国、法国、英国等。数据背景的断层,使我们很难在时间与地理上找到连续的规律。数据不规范公开的趋势彰显了学术界的矛盾。 目前的分析结果提示了几个重要的科学问题。最关键的是,“2019-nCoV是否在人群中持续的进化?” 如果这一问题的答案是否定的,病毒没有快速变异, 对于抵抗疫情是个定心丸。从疫情刚开始至2020年2月早期,病毒的变化是相对缓慢的。出现在多例样本中(>=2)的氨基酸突变只有8个。更重要的是,这些突变的分布与 “沉默”突变(没功能效应的突变)非常相似。这说明,2019-nCoV在传播的过程中没有发生剧烈的适应性变化,这与2002 年SARS病毒非常不同。 简单的说,2019-nCoV可能在野生动物与人之间已经“磨牙”好些时候了,现已进入适应性进化的迟缓期了。我们希望这个推测是对的。如果得到证明,也许可以缓解公众的不安。 隐现危机的可能性 虽然看起来病毒似乎进化迟缓,但是有一些信号不能掉以轻心。首先, 大部分的氨基酸序列突变都出现在近期国外报道的数据中,隐示病毒也许正进化中。其次,8个氨基酸序列突变是成簇出现的, 一个突变似乎促进另一个突变的发生。第三,尤其需要警惕的是位于病毒ORF8基因中28144位点上的突变—— 在1月5日以前于武汉采集的13例样本中只出现了1次(7.8%),但在1月10日之后于武汉之外采集的42例样本中,出现了18次(43%)。这样的跃变看起来很惊人,但样本数量不够大,统计学上未必可靠。我们需要更多的数据来查清楚这个突变是否是个危险讯号。另一个突变,在55例样本中仅出现了五次:橙县(CA2/2020,美国)、巴黎(IDF0373, 0373/2020,法国)、高雄(2/2020,中国)、克莱顿(VIC01/2020,澳大利亚),但全部是在大陆境外。这也是值得密切关注的。 最坏的可能性是, 经历了两个月的“慢进化”模式之后,2019-nCoV“摸索”出了进化的途径,开始蠢蠢欲动。SARS病毒进化的第一阶段也恰好是两个月。上面两个推测,不确定性都很高。因为样本数实在不够大。只有完整并及时地发布数据, 才有可能尘埃落定。 数据(不)公开的文化根源 数据共享与否背后有科学文化的不良背景。新发布的数据主要来自于国外而不是疫情严重的国内。关于测序数据是否应该公开发布和自由获取,在国内网络上颇有争论。根源在于如何保护研究贡献、影响知识产权。更具体来讲,国内学术界对于所谓“高影响因子期刊”发表文章的强烈需求,远远超乎国际的惯例[4]。扣留数据其实也反映了国内论文发表的评价体系。一篇论文不管是在A期刊还是B期刊上发表,还是同一篇论文。 研究人员对“高分期刊”过度看重的不良风气, 在这次疫情里已显示不仅仅是学术圈内的问题了。扣留数据通常不会干扰社会的正常运行,但在当前的危急情形下, 影响会是严重而深远的。的确,第一批发布病毒序列的论文阐明病毒有人传人的可能,但是没及时告知社会。未来回顾这次疫情,这几天的延迟可能是关键。 关于科研人员道义责任的几点提议 鉴于当前疫情的严峻形势,选择不公开病毒相关的数据是有悖科研道德的。应对数据发布,国内已经建立了一些开放数据库(例如https://bigd.big.ac.cn/,https://db.cngb.org,或开放数据分析平台(例如https://fight-sars2.genowis.com) 。学术期刊,包括《国家科学评论》(National Science Review),应该采用“胡萝卜加大棒”的方式促进数据的发表。一方面(胡萝卜),我们建议期刊接收发表初步处理的组学数据[1]。更进一步, 基于先期提交的数据完善的分析结果(即便没有新的数据产出),也应该随后继续接收。 另一方面(大棒),期刊应当对那些隐瞒公共卫生安全数据的论文严肃对待,拒绝发表这种不道德学术行为的研究。正如不符合动物实验伦理的研究无可转圜地拒稿, 隐瞒对公共卫生安全至关重要数据的行为,业内更应该秉持零容忍的态度。 致谢 数据分析由中国科学院上海巴斯德研究所崔杰研究员指导的课题组完成,并得到了北京大学陆剑教授课题组的补充;中国科学院昆明动物研究所吕雪梅研究员课题组对本文提供了宝贵的意见;志诺维思(北京)基因科技有限公司凌少平博士提供了组学数据分析平台。为避免致COVID-19与SARS的病毒名称混杂,我们使用2019-nCoV的旧名, 最新定名应为SARS-CoV-2。 点击下方题目或“阅读原文”可读英文原文: Moral imperative for the immediate release of 2019-nCoV sequence data 参考文献: [1] Wu CI, Poo MM.

除了鸟屎和四个大坑,编辑初筛还筛了些啥?

还记得,前段时间霸屏的两样东西么? ☟ 一坨秒杀了2000多篇SCI的鸟屎 和 四个可以装下大部分实验结果的坑 其实,有多少研究工作能跳出这四个大坑呢?又有多少真正的创新不是从这四个坑里爬出来的? 那么,除此之外,我们还能做些什么可以顺利通过“编辑初筛”呢? 小编打开稿件,第一眼看到的就是Cover Letter。 首先切记一定要写对期刊名啊,因为小编都是抱着拆情书的心情看Cover Letter的,如果上面赫然写着别人的名字,小编的心情不可描述。 其次,内容上切不可照搬Abstract,要用最简洁的语言讲清工作的创新性和研究意义。 小编曾听一位女神主编讲过,成功的Cover Letter就是要读给父母听,会让他们觉得你做的东西很酷。 接下来,看正文。 小编会先看看文章的查重报告,作为辅助工具,还算得高效直观。 注意,中文稿件也有查重哦。 语言通顺是最基础的要求,无论中英文,投稿前起码要消灭文中的语法错误和错别字。 摘要是全文凝练的精气神,是全篇的中心思想,一定要让编辑看到你不凡的思想。 参考文献也很重要,既要有领域内的经典代表,也要顾及近几年的最新进展。 图和表是文中观点的有利证据,要布局合理,格式规范,数据精准。如果用到已出版的图表,还要取得合法的使用授权,并准确引用。 内容创新性的筛选要参考上面提到的四个大坑,小编希望读到本质的区别和合理的分析。比如,把培根换成香肠,是节约了成本还是提高了效率,是否使用了新的技术,以及味道如何。这个阶段,小编并不是一个人在战斗,编委也会给出创新意义和学术质量的专业评估。只有通过编辑和编委的双重初筛,才算顺利进入下一关哦。 小盆友们关心的格式问题,小编认为在初筛中倒没有那么重要。不强制套用模板,但期刊要求的内容必须是齐全的。 期刊论文要特别注意与学位论文的区别,背景介绍要精炼,图表要整合,公式要重新编号。最后,如果导师已经列为作者,就千万不要再被致谢啦。 不完全以及非正经统计显示,如果投稿前和期刊编辑讨论过文章内容和创新点,则通过初筛的概率会相对较大。所以,参加学术会议的时候,去期刊展台认识更多的大编小编吧。 (文中图片源于网络) (本文来自《中国科学:物理学 力学 天文学》编辑部全体小编的集思广益) “编辑微讲堂”是《中国科学》杂志社倾心打造的编辑与作者交流栏目,旨在讨论与科技期刊出版相关的话题,以编辑的视角帮助作者了解中、英文论文写作和投稿过程中的规范和流程,出版伦理道德方面需注意的问题等。扬编辑之长,解作者之惑,搭编读之桥,圆强刊之梦!欢迎留言,你问我答! “我的稿件这个月能见刊么?”一文看懂出版流程 | 编辑微讲堂 避坑指南:研究论文写作小贴士 如何正确绘制中国示意性地图?编辑给您提建议 编辑所说的“三线表”,到底是个什么“表”? 一不小心就“不端”了?投稿前了解一下 撰写学术论文,你不能不知道的涉密问题 引用不规范,撤稿两行泪!编辑“喊”你关注参考文献! 一键制作三线表,让你的论文一遍过 论文接收后就束之高阁了?No! 为论文插上翅膀:我们的学术会议宣传 利用JCR扒一扒你想了解的期刊 影响因子到底是个啥? 连连看:(-)(–)(—)(−)这几个符号你都用对了吗?

新型冠状病毒肺炎疫情下武汉及周边地区何时复工?数据驱动的网络模型分析

数学模型在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情的预测、预警和风险分析中具有非常重要的作用。具体体现在利用少量和实时更新的数据,构建符合COVID-19传播和我国特有的防控策略的数学模型,发展包括数据处理、最小二乘法和MCMC方法等统计计算方法,确定模型未知参数,最终实现:1)确定传播风险指标(基本再生数)、达峰时间、峰值以及最终感染规模等在内的疫情技术指标;2)评估包括封城、密切跟踪隔离、检测和检出等重大防控策略的有效性和时效性。 这将为疾病预防控制、决策部门提供重要的决策依据,服务于国家重大突发性传染性疾病防控。 通过近20天各地市的严格防控,全国的新报告病例数已呈现下降趋势, 春节后的复工、复学也提上日程,核心问题是:何时复工或如何组织有序复工才能避免疫情的二次暴发?为了回答上述问题,通过收集湖北省卫健委和国家卫健委官网上报道的全国以及湖北各地市的疫情数据[1,2]、百度迁徙网站(http://qianxi.baidu.com)人口流动数据,以及春运期间武汉人口迁入和迁出趋势和流入到湖北其他地市的人口分布情况,我们基于文献[3,4]中的COVID-19疫情传播与控制模型框架,发展以武汉为中心的复杂网络模型,通过统计计算与参数估计确定网络模型未知参数,分析武汉及周边15个疫情严重地区复工的最佳时间,评估早复工对这些地区疫情发展特别是二次暴发风险的影响。 根据COVID-19传播机理,将自然传播过程的人群分为易感者类(S)、潜伏者类(E)、感染者类(有症状)(I)、感染者类(无症状)(A)、住院者类(H)和恢复者类(R)。依据严格的围堵缓疫策略,又将感染者密切接触的人群分为隔离的易感者类(Sq)和潜伏者类(Eq)。通过感染者密切接触追踪,假设q比率的接触者被隔离,其中被隔离的个体若被感染,则该个体隔离在Eq仓室,否则隔离在Sq仓室。根据如下的流程图,容易得到相应的动力学模型: 其中下标1表示武汉,下标换成i 则表示孝感、黄冈、荆州、咸宁、鄂州、襄阳、黄石、荆门、随州、仙桃、宜昌、天门、恩施州、十堰和潜江(n = 16)。城市间的邻接矩阵为分段函数矩阵M(t)= 。 1月23日前只考虑人口由武汉市迁出到其他城市,此时 表示人口由武汉流入第i 个城市,取正值。由于武汉市在1月23日“封城”,因而假设1月23日后没有人口流动,此时 = 0。考虑复工时人口流动重新开始,并且春节前从武汉流出的人返回工作岗位是从各地市重新流回武汉,此时表示从第i个城市流入武汉,取负值。 只考虑一个城市(如武汉)时,表示疫情传播风险的再生数为 其中S0表示易感者的初值。这里基于1月23日后的数据,估计出的是有防控措施的再生数,因此称为“控制再生数”。将数据分为三个阶段反映我国逐步强的控制措施的影响。基于除武汉外的各城市的累计病例数,采用最小二乘法来估计系统的未知参数,控制参数c和q随各城市、不同时间段不尽形同(见原文)。在COVID-19疫情初期,由于研制核酸检测试剂盒、检出和确诊等都需要时间,报告病例数明显低于实际的病例数,如图2所示。而且早期全国其他地区的病例主要来自武汉。因此,从其他城市的病例数来估计武汉市的实际病例数至关重要,根据网络模型拟合我们得到1月23日武汉市累计病例数的估计值为2214例,几乎是我国23日累计报告病例数(830例)的3倍,这说明在武汉封城时疫情就比较严重。 图2: 模型拟合的结果。蓝线是模拟结果,红星号是各个城市的累计数据,紫色星号是全国累计数据。 根据估计的参数值,得到了湖北省16个城市早期(第一阶段)的控制再生数(见原文表3),从表中可知武汉市早期的控制再生数为3.66,其他城市的控制再生数均小于武汉。这里估计武汉的再生数小于文献[3]中的估计值,一方面由于有一部分病例已经流入全国的其他城市,另一方面核酸检测试剂盒并没有检出很多病例[5]。早期控制再生数居前五位的城市(武汉除外)是荆门、十堰、随州、襄阳、宜昌。为了研究不断增强的防控措施对新发感染的影响,论文中还估计了第二、三阶段的控制再生数。结果表明多数城市的控制再生数明显下降,特别是目前各个城市的控制再生数均小于1,表明目前新发感染非常低,疫情在各地得到有效控制。 为了研究复工对湖北省境内各个城市疫情的影响,基于湖北省境内各个城市去年同期的流动网络结构和流动量模拟复杂网络模型,分别考虑了不同的复工时间以及控制强度的影响。模拟时只考虑各城市人口迁入武汉,不考虑迁出,假设迁入武汉总人口等于年前迁出武汉总人口。图3给出了3月2日的复工对各个城市疫情的影响, 可以看出3月2日的复工在较长的时间内除了个别城市如荆州、孝感、黄石病例数略有上浮外,不会引起其他各个城市疫情的二次暴发。 图3: 复工对各个城市疫情的影响。蓝线表示没有复工的模拟结果,黑线表示在3月2日复工的模拟结果,红星号是各个城市的累计数据,紫色星号是全国累计数据。 由于武汉周边疫情严重城市自1月26日开始才相继加强措施并报告完整的疫情数据,因此为了评估不断加强的防控措施的有效性,分阶段给出了16个城市的控制再生数。结论显示第一个阶段所有地区控制再生数均大于1,这意味着传播风险高;第二个阶段有9个城市小于1,控制初步见效;第三个阶段的控制再生数均小于1,则新发感染率全面降低。然后分别在时间节点2月17日,2月24日和3月2日变化网络节点中的关键参数(接触数c和隔离率q 变为23日封城之前的估计值),并依据百度迁徙给出的春节返程流入武汉的趋势增加流入率,评估复工导致二次暴发的风险。主要结论显示:湖北地区的复工不能早于3月2日,否则疫情可能二次暴发。若3月2日复工并有较强的防控措施,湖北各个城市的疫情在较长时间内将不会二次暴发。 相关论文近日在线发表于《中国科学:数学》,点击下方链接或“阅读原文”可免费阅读全文: 王霞,唐三一,陈勇,冯晓梅,肖燕妮,徐宗本. 新型冠状病毒肺炎疫情下武汉及周边地区何时复工?数据驱动的网络模型分析. DOI:10.1360/SSM-2020-0037,2020. 参考文献: 1. 湖北省卫生健康委员会. 2020 年 2 月 12 日湖北省新冠肺炎疫情情况. Http://wjw.hubei. gov.cn/fbjd/dtyw/202002/ t20200213 2025581.shtml, 2020 2. 中华人民共和国国家卫生健康委员会. 疫情通报. Http://www.nhc.gov.cn/xcs/xxgzbd /gzbd index.shtml, 2020 3. Tang B, Wang X, Li Q, et al. Estimation of the transmission risk of the 2019-nCoV and its implication for public health interventions.

科学家系统总结了癌症中RNA剪接异常及干预策略

RNA剪接是真核生物基因表达的关键步骤,剪接调控具有十分重要的生物学功能,剪接异常是导致人类疾病的主要原因之一。大量研究表明,剪接异常在肿瘤中广泛存在,并在肿瘤发生、发展过程中发挥重要作用,已成为肿瘤生物学新兴研究热点,被认为是癌症治疗的一类潜在新靶标。 SCIENCE CHINA Life Sciences 近日发表中国科学院-马普计算生物学研究所王泽峰实验室与复旦大学基础医学院王勇波实验室题为“Splicing dysregulation in cancer: from mechanistic understanding to a new class of therapeutic targets” 的综述文章,系统总结了癌症中RNA剪接异常及干预策略的研究进展。 论文首先简要概括了RNA剪接、可变剪接的过程及调控机制。在此基础上,详细总结了癌症中剪接异常的研究进展,包括:剪接调控順式序列元件突变;剪接因子、核内小核糖核酸(snRNA)突变;剪接因子的表达异常以及癌细胞信号通路与剪接异常的交互作用。此外,讨论了长链非编码RNA、环状RNA与RNA剪接的关联及其在癌症中作用。 肿瘤中剪接异常的功能与机制研究进展极大促进了相关干预策略在癌症治疗中的发展与应用。论文重点强调了目前已有或在开发中的、靶向剪接异常的癌症治疗策略,包括:靶向剪接复合物或剪接调控因子;靶向特定的癌相关剪接事件(图1)。文章还讨论了RNA剪接异常对肿瘤免疫治疗这一革命性癌症治疗方法的影响,并对癌症中RNA剪接异常领域存在的共性挑战作了总结与展望。 图1 癌症中剪接异常的干预策略 该系统性综述为RNA与肿瘤生物学领域及癌症治疗提供了重要知识和新的视角。第一及共同通讯作者为复旦大学基础医学院王勇波副教授,主要通讯作者为中国科学院-马普计算生物学研究所王泽峰研究员。综述中作者实验室的研究工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院、复旦大学等基金的支持。敬请关注! 文章信息:[点击下方链接或阅读原文] Wang, Y., Bao, Y., Zhang, S., and Wang, Z. (2020). Splicing dysregulation in cancer: from mechanistic understanding to a new class of therapeutic targets. Sci China Life Sci 63, https://doi.org/10.1007/s11427-019-1605-0