江蘇一項成果入選2024年度“十大科學突破”
張宣
近日，美國《科學》雜誌網站公佈了2024年度十大科學突破評選結果。其中來自江蘇的中國科學院南京地質古生物研究所朱茂炎團隊發現的迄今最古老的多細胞真核生物化石榮登榜單。
今年1月份，中國科學院南京地質古生物研究所研究員朱茂炎帶領的“地球—生命系統早期演化”團隊在《科學進展》雜誌發表最新研究成果，報道了華北燕山地區16.3億年前地層中發現多細胞真核生物化石。
這是該團隊繼2016年在燕山地區發現15.6億年前全球最早的宏體多細胞真核生物化石之後，在早期生命演化領域中的又一項重要突破，將多細胞真核生物出現的時間進一步提前了7000萬年。
“一直以來，學界對於‘多細胞真核生物何時在地球上開始出現’這一重大科學問題並沒有明確的答案。”2016年，研究團隊在《自然通訊》上報道了燕山地區15.6億年前的宏體多細胞真核生物化石的發現。這一發現使得“多細胞真核生物出現應當更早”這一推斷產生。
爲論證這一推斷，團隊成員進行了長達近8年對燕山地區古元古代晚期“長城系”地層的實地考察。“我們把觀測出的278枚化石標本，根據它們的形態和大小，與前人在燕山中部天津薊縣地區串嶺溝組頁岩切片中報道的‘壯麗青山藻’歸入同一屬種。我們採用激光拉曼光譜儀對‘壯麗青山藻’的有機質成分分析，爲解釋其擁有真核生物屬性提供了支持，進一步論證了推斷。”朱茂炎說。
“如果壯麗青山藻可以確認爲是營光合作用的真核藻類，那麼真核生物最後共同祖先應不晚於16.3億年之前的古元古代晚期，比當前學界普遍接受的時間提前了近6億年之久，且與分子鐘推算的時間基本吻合。”朱茂炎介紹，本研究爲進一步揭示覆雜生命的起源和早期演化過程的奧秘以及元古宙地球環境演變提供了新的思考。
附：十大突破成果榜單
1.一針管半年的艾滋病預防藥問世
艾滋病是由人類免疫缺陷病毒(HIV)感染引起的疾病。一種名爲來那卡帕韋(即Lenacapavir)的注射藥物，每次注射可保護人體長達6個月。6月，一項針對非洲青少年女性和年輕女性的大型有效性試驗報告稱，這種注射藥物將HIV感染率降至零，有效性高達驚人的100%。
來那卡帕韋，注射一針效果管半年的防艾滋新藥，有效性可達100%，獲評2024年《科學》雜誌年度突破之首。
2.地幔“巨浪”推動大陸高地崛起
長久以來，科學家們一直認爲懸崖和高原是兩種截然不同的地質現象，分別由不同的過程驅動。但今年英國南安普頓大學地球科學家的一項研究表明，陡峭的懸崖和高原是由大陸分離時在地球中層引發的同一“巨浪”造成的。當構造板塊斷裂時，會在地球深處引發強大而緩慢的地幔波，進而導致大陸表面上升一千米以上。
地幔深處涌動的波浪可能將南非的中部高原擡升。
3.最早多細胞真核生物“現身”
今年1月，中國科學院南京地質古生物研究所研究員朱茂炎團隊在華北燕山地區16.3億年前地層中發現迄今最早多細胞真核生物化石。這一發現將多細胞真核生物出現的時間進一步提前了7000萬年。
距今16.3億年的中國華北燕山地區出土了微小的藻類化石。
4.第三種磁性材料發現
鐵磁性和反鐵磁性一直被認爲是材料的兩種主要磁序。2019年，研究人員預測，第三種磁性類型，即交變磁性，能兼具鐵磁性和反鐵磁性兩者的特性。今年，多個研究小組證明了存在這一磁性材料。而擁有該特性的交變磁體未來可用於製造自旋電子計算機。
在交變磁體中，相鄰原子會旋轉，其磁自旋也會翻轉。
5.“星艦”實現“筷子夾火箭”
10月13日，SpaceX“星艦”第五次試飛成功。升空7分鐘後，其助推器在降落時由發射塔上被稱作“筷子”的機械臂“夾住”，首次實現在半空中捕獲回收。這一壯舉是SpaceX向完全可重複使用火箭系統邁進的重要里程碑。
6月，美國太空探索技術公司(SpaceX)的巨型“星艦”火箭在得克薩斯州進行了一次重要的飛行測試，並順利升空。圖片來源：SpaceX
6.藻類固氮“神器”首次發現
教科書告訴我們，生物固氮只發生於細菌和古菌中。而今年4月，美國研究人員發現了第一種固氮真核生物，其通過一種名爲“硝基質體”(Nitroplast)的新型細胞器來固定氮氣，這顛覆了以往真核生物(如動植物)無法直接從大氣中固定氮氣的認知。
布拉魯德磷藻帶有“硝基質體”細胞器(圖中黑色箭頭處)，用於固定氮氣。圖片來源：美國加州大學聖克魯茲分校
7.靶向農作物害蟲的RNAi殺蟲劑上市
今年，美國環境保護局批准可噴灑RNAi生物農藥Calantha上市，專門用於防治馬鈴薯頭號害蟲——馬鈴薯甲蟲。這種新的、精確的方法將比現有的化學物質更安全。
與現有的商用殺蟲劑不同，基於RNAi干擾的殺蟲劑針對的是特定的害蟲。
8.詹姆斯·韋布空間望遠鏡探索宇宙黎明
自2022年詹姆斯·韋布空間望遠鏡“睜眼”以來，其觀測到的宇宙黎明時期星系數量遠超預期。今年，對這些星系古老光線的詳細研究進一步揭示了其背後的原因。
在詹姆斯·韋布空間望遠鏡拍攝的首張遙遠宇宙圖像中，出現了一羣明亮的星系。
9.古代DNA揭示千年前家族關係
今年，科學家利用從古代骨骼和牙齒中提取的DNA開展一系列研究，爲數千年前的家庭重建了“家族樹”，爲人們提供了有關遠古時期人口遷徙和親屬關係等問題的新見解。
公元7世紀，一名男子被埋葬在匈牙利，如今他有了家族歷史記錄。
10.CAR-T療法用於自身免疫性疾病
今年，一系列新的臨牀試驗測試了CAR-T療法在自身免疫性疾病中對抗B細胞的能力。例如，2月，德國研究人員報告，15名接受CAR-T療法的嚴重自身免疫性疾病患者在中位隨訪15個月的時間內(最短隨訪時間爲4個月，最長爲29個月)，疾病均得到緩解或症狀大幅減輕，並已停止使用所有免疫抑制劑和抗炎藥物。
來源：新華日報·交匯點