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今日科技話題:北極科學考察隊進入北極圈、北斗三號甄選「中國芯」、揭開胚胎髮育之謎、兒童多動症與哮喘關聯、太空引力波探測地面裝置

1中國第九次北極科學考察隊進入北極圈

▲7月30日,中國第九次北極科學考察隊在「雪龍」號科考船上展開五星紅旗和考察隊隊旗。

北京時間7月30日6時,中國第九次北極科學考察隊乘坐「雪龍」號科考船從北緯66度34分、西經169度10分進入北極圈。

考察隊員們在「雪龍」號直升機停機坪展開五星紅旗和考察隊隊旗,組成「9北」「66度34分」等字樣,紀念進入北極圈。

中國第九次北極科學考察隊7月20日乘「雪龍」號從上海出發,開啟為期2個多月的科考徵程。

據考察隊領隊朱建鋼介紹,7月28日行至白令海公海區域時,考察隊成功布放了「海翼」號水下滑翔機,這是中國自主研發的水下滑翔機首次在白令海布放,也是首次應用於北極科考。

此外,考察隊還在途中開展了海洋天氣、海洋水文、海洋環境放射性核素等多項觀測活動,獲取了大量觀測數據。

接下來,「雪龍」號將按計劃在北極圈內公海區域預定站位開展綜合考察作業、冰站綜合作業等,推進中國極地業務化體系建設。

——新華網

2

7月29日,北斗三號全球導航系統第9、10顆衛星在西昌衛星發射中心以一箭雙星成功發射。北斗衛星組網發射進入「前所未有的高密度期」。 太空上演新「北斗」速度的同時,地面上也有一支團隊為了「北斗」應用與時間賽跑——中國航天科技集團有限公司五院514所國家衛星應用產品品質監督檢驗中心(以下簡稱「衛星國檢中心」),正在進行支持北斗三號新體制應用的地面接收設備晶元比測。

據了解,衛星導航終端中採用的導航晶元,包括基帶數據處理晶元、射頻晶元等,是地面導航接收設備的核心器件,也是技術含量及附加值最高的環節之一,晶元的優劣很大程度上決定了導航產品的性能差異,直接影響到整個產業的發展。

「這是配合北斗三號進入應用階段進行的晶元性能評估工作,對於北斗民用和產業化發展意義重大。」衛星國檢中心負責人、514所衛星應用產品檢測事業部部長夏天介紹,衛星導航系統要發揮作用,必須「天地聯動」——天上的衛星發送信號,地面設備接收信號。該中心承擔的就是衛星導航終端晶元等地面接收設備的測試工作。

從2012年起,514所就承擔了北斗新體制終端預研、北斗基礎產品產業化應用等項目的比測任務,比測內容包括民用RNSS射頻基帶一體化晶元、基帶晶元、射頻晶元、高精度OEM板卡、組合導航模塊等關鍵、基礎產品,為北斗嚴格甄選「中國芯」,見證了北斗「中國芯」從無到有、從有到優的發展歷程。2016年,514所獲批「國家衛星應用產品品質監督檢驗中心」資質,這是我國首個國家級綜合性衛星應用產品質檢機構,可滿足從晶元、模塊、天線等基礎類產品到各類終端設備以及應用系統的全產業鏈產品檢測需求。此外,該中心還作為北斗車聯網認證聯盟檢測支撐部門,共同啟動北斗應用品質認證體系建設,為北斗車聯網企業提供檢測服務;牽頭制定多項國家、軍用、民用北斗測試及北斗行業標準,促進北斗應用及品質提升。

——人民網

3揭開胚胎髮育之謎

▲劉江(中)團隊合影

DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾。以高等動物為例,個體從受精卵發育成成體的過程中,DNA甲基化圖譜都是動態變化的,會調控不同的細胞往不同的方向分化。因此,建立DNA甲基化圖譜對理解生殖細胞形成和胚胎髮育至關重要。

在基金委「細胞編程和重編程的表觀遺傳機制」重大研究計劃中,中國科學院北京基因組研究所劉江課題組以斑馬魚為模型,發現了子代選擇性繼承父本而拋棄母本的DNA甲基化圖譜,從而揭開從受精卵到個體發育之謎。

傳統觀點中,人們認為早期胚胎髮育主要由卵子決定,精子隻提供一套DNA序列,不提供其他資訊。為確切了解表觀遺傳資訊的傳遞,劉江團隊選取了與人類基因類似度高達85%的斑馬魚為實驗對象,共測量斑馬魚卵子、精子、6個早期胚胎和精囊共9個時期的全基因組DNA甲基化序列,並利用品系間的單核苷酸多態性(SNPs)來區分DNA來源於父源還是母源。

研究發現,斑馬魚受精後,子代繼承父源DNA的甲基化圖譜,而母源DNA的甲基化圖譜被拋棄,並重新編程變成精子的甲基化圖譜。進一步功能分析發現,斑馬魚子代胚胎繼承父代的甲基化圖譜可以調控基因的時序表達,從而指導胚胎的早期發育。

該研究首次證明除DNA序列外,DNA甲基化圖譜也可以被完整地遺傳到子代中,這意味著在調控動物發育、表型甚至疾病等方面,表觀遺傳資訊的變異可能和遺傳資訊的變異一樣起重要作用。

而哺乳動物受精後,早期胚胎需要對來自父本與母本的表觀遺傳資訊進行全基因重編程才能完成早期發育,進而發育成完整個體。受精後,需要父源DNA和母源DNA具有一樣的甲基化圖譜,但哺乳動物使用了與斑馬魚完全不同的機制。

2014年,劉江課題組與南京大學模式動物研究所黃行許課題組合作,發現在哺乳動物早期發育過程中,作為表觀遺傳新標誌物的5-羥甲基胞嘧啶(5hmC)在父源與母源基因組中均存在。並且,基因組的DNA去甲基化並不是由5-甲基胞嘧啶(5mC)氧化產物介導的被動稀釋而實現的,因此無論父源還是母源DNA都存在主動去甲基化的方式。

此項發現改寫了關於哺乳動物早期胚胎髮育過程中,5mC的氧化產物只存在父源基因組中,且母源基因組通過被動稀釋去甲基化的認識。

——《中國科學報》

英國南安普敦大學領銜開展的一項新研究發現,兒童多動症與哮喘之間存在「明顯」關聯,這項結果可能會對兩種疾病的臨床處置產生重要影響,並有望帶來對多動症病理生理學的新見解。

多動症,又稱注意力缺陷多動障礙,是兒童時期常見的一類行為障礙,主要表現為與年齡和發育水準不相稱的注意力不集中、活動過度、情緒衝動等。哮喘是一種常見的氣道慢性炎症,常導致喘息、氣促、胸悶等癥狀。

南安普敦大學等機構研究人員在英國《柳葉刀·精神病學》雜誌上報告說,他們分析了已有49個相關數據集,共包括330多萬人,其中約21萬人患有多動症。結果發現,多動症患者中有16.9%患哮喘,未患多動症的人中這一比例為11.5%;哮喘患者中有8.8%患多動症,未患哮喘的人群中這一比例為5.6%。

此外,他們開展了一項涉及近160萬兒童的人群研究,其中近26萬人患哮喘,近6萬人患多動症,結果發現,在患多動症與未患多動症的人中,患哮喘的比例分別為24.8%和16.1%;在患哮喘和未患哮喘的人中,患多動症的比例分別為5.5%和3.3%。

研究人員說,這些數據表明多動症與哮喘存在「明顯」關聯,而當前的多動症和哮喘治療指南都未提到這一點,所以了解這一關聯有助醫生及時診斷出相關問題。

——新華網

「天琴計劃」實施進入新階段。7月30日,廣東省首個自主提出、自主建設的重大科技基礎設施,太空引力波探測地面模擬裝置立項暨可研報告編制正式啟動。該設施是「天琴計劃」的一部分,落戶中山大學深圳校區,投資將超過10億元。

據介紹,「天琴計劃」是中山大學發起的我國太空引力波探測計劃。實驗本身將由3顆全同衛星組成一個等邊三角形陣列,衛星本身作高精度無拖曳控制以抑製太陽風、太陽光壓等外部干擾,衛星之間以雷射精確測量由引力波造成的距離變化。「天琴計劃」要求3顆衛星非常精確地進入一個預先選定的軌道。

該引力波研究計劃用20年時間,總投資約為150億元。計劃將首先發展月球和深空衛星雷射測距技術,幫助實現對天琴衛星毫米級的定軌精度;並進行太空等效原理檢驗實驗、下一代重力衛星實驗等,最終進行天琴太空引力波探測實驗:探測引力波。

羅俊院士介紹,引力波探測地面模擬裝置是「天琴計劃」的重要組成部分,設施以服務未來太空引力波探測為核心目標,通過建設太空複雜環境模擬系統、超高精度慣性基準模擬系統、長基線雷射干涉測量模擬系統、數值模擬與數據應用系統四大系統,形成對太空引力波探測進行全系統模擬的能力,為解決太空引力波探測面臨的關鍵科學問題和高精度慣性基準、超遠距離星間測距、太空複雜環境影響的精確評估、多自由度編隊控制等核心技術難題提供大型複雜科學系統支撐。設施建成後將為我國開展太空引力波探測研究提供系統完整、精細可控的模擬環境和全新研究手段,力爭成為國際一流的太空引力波探測研究中心,也將打開太空天文學領域一扇新的視窗。目前已有多個國家的研究機構表示希望參加「天琴計劃」太空引力波探測研究。

——《科技日報》


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