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2006年我国基础研究成果丰硕,高质量成果的数量有了明显的提高。日前,科技部基础研究管理中心和中国科学技术协会学会学术部公布了2006年度“中国基础研究十大新闻”的评选结果,10项具有原创性、新闻性和广泛社会影响的代表性成果入选。简介如下:
北京正负电子对撞机上发现一个新粒子———X1835
北京谱仪国际合作组2006年1月在北京中国科学院高能物理研究所和美国夏威夷大学同时宣布:在北京正负电子对撞机上进行的北京谱仪实验中观测到一个新粒子———X1835。该粒子是在分析粲粒子J/ψ衰变到1个光子和3个介子的过程中发现的,其质量约为1835MeV(约为3.3×10-27kg),略低于二倍质子质量,其寿命非常短,仅约10-23s。该新发现于2005年7月1日在瑞典举行的国际高能物理大会上报告后,立刻引起非常强烈地反响。大会主席TordEkelof教授认为这是一项非常重要的成果,他对记者说:“这可能是首次观测到物质和反物质可以通过强作用力形成束缚态的证据”。该项研究成果已发表在2005年12月31日《物理评论快报》(PhysicalReviewLetters,95,262001)上。
粒子物理学家一直猜测应该存在一些新型粒子,包括由多于3个夸克组成的多夸克态粒子、由胶子(传播强相互作用的基本粒子)和夸克混合组成的混杂态粒子以及由胶子组成的胶子球。X1835粒子有可能就是新型粒子的一种。粒子物理学家对X1835的基本结构进行了各种猜测:一种观点认为X1835有可能与两年前北京谱仪国际合作组在J/ψ粒子辐射衰变到质子-反质子过程中观测到的一个可能的新粒子是同一种粒子,因而可能是质子-反质子束缚态(一种由6个夸克组成的新型粒子);也有观点认为它可能是胶子球或常规介子等。最终确定X1835粒子的基本结构及性质,还需要更大量的数据并进行深入的实验和理论研究。
找到前寒武纪两侧对称动物演化的有力证据
在达尔文生活的时代,寒武纪之前的化石为零记录,三叶虫好像是在寒武纪突然地冒了出来,而没有达尔文所预测的演化过程的化石记录。达尔文猜想前寒武纪不是没有生物化石,而是没有被发现。然而他带着遗憾和困惑离开了这个世界。
现生两侧对称动物某些类群的胚胎发育,通过极叶的多次发生和吸收方式将胚胎的某些遗传物质集中到某一特定的细胞———D细胞或D细胞系内。极叶的发生与吸收不仅形成了三叶状、J-字形和五叶状等特殊胚胎构造,而且极叶还具有一颈状构造以便与D细胞沟通。中国科学院南京地质古生物研究所陈均远等与中国科学院高能物理研究所冼鼎昌等及美国、中国台湾和法国合作者,应用同步辐射相衬成像方法对前寒武纪具极叶胚胎化石开展了三维无损伤研究,结果从所预测的极叶中观察到了颈状构造,为极叶身份的认定提供了重要的依据。
两侧对称动物是现生动物的主体类群,它们早在寒武纪时已高度分化,该研究成果为两侧对称动物前寒武纪演化历史提供了新的有力证据。同时,同步辐射在此项研究中的成功应用为前寒武纪研究打开了一个全新的视野。相关研究成果发表在2006年6月16日《科学》(Science,312(5780):1644-1646)上。
发现成熟森林土壤可持续积累有机碳
化石燃料的使用,导致大气二氧化碳浓度上升,引起温室效应等一系列环境问题。多年来,科学家们在全球范围内开展了大量研究,但仍不能确切解释碳排放与吸收的不平衡现象,存在一个巨大的未知碳汇。《京都议定书》生效后,温室气体减排已成为每个国家必须面对的问题。因此,了解全球碳源、碳汇分布、动态及机制不仅是大众关注的科学问题,也成为重要的政治经济问题。许多科学家都在致力于碳汇、碳源研究以期最大限度减轻本国履行该议定书的压力。
成熟森林在全球碳循环研究中一直被看做“零碳汇”系统,“成熟森林碳循环趋于平衡”理论是现今大量生态学模型的基础。成熟森林土壤有机碳长期动态变化研究此前尚未见报道。中国科学院华南植物园周国逸与同事对广东鼎湖山自然保护区内成熟森林土壤有机碳进行了长达25年的观测,发现该森林0—20cm土壤层有机碳储量以平均每年每公顷0.61吨的速度增加。该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《京都议定书》、制定相关政策提供重大理论依据。相关研究论文发表在2006年12月1日《科学》(Science,314(5804):1417)上,并在2006年11月30日的《自然》新闻栏目(Nature:News)上报道。Science和Nature认为该研究奠定了成熟森林作为新的碳汇的理论基础,为寻找未知碳汇提供了思路;并有力地冲击了成熟森林土壤有机碳平衡理论的传统观念,将从根本上改变学术界对现有生态系统碳循环过程的看法,催生生态系统生态学非平衡理论框架的建立。
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。
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