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来源： 发布时间：2025-12-30
空间免疫评分系统可预测肝细胞癌复发
《自然》封面：空间感知。《自然》杂志第8060期封面文章报道了一种基于影像的评分法，能预测肝癌是否会在术后复发。组成肿瘤微环境的细胞和血管会形成复杂的生态系统，这会强烈影响肿瘤如何形成、生长，以及对治疗的反应。肿瘤微环境的各种特征，如免疫细胞的分布和位置，能用来预测疾病预后。研究发现，自然杀伤性细胞的免疫细胞空间分布，以及这些细胞表达的5种基因，与改善手术预后有关。研究团队开发了肿瘤免疫微环境空间评分，能利用人工智能建立空间分析系统，从而基于这些基因在微环境中的表达位置来预测肝癌复发率。
预测林冠性状
《自然》封面：巴西的一个热带森林林冠。《自然》杂志第8061期封面文章报道了林冠功能性状的分布和多样性研究成果。热带林冠是与大气进行碳、水和能量互动的主要界面。研究团队将1800多处植被样点和树木性状的田野数据与卫星遥感数据相结合，建立了可预测多种功能性状的模型。利用这些模型，科学家们创建了一个地图，能预测热带森林的功能多样性，揭示热带地区间的差异。研究成果表明，相比非洲和亚洲的热带森林，美洲热带雨林的功能丰富性预计更高，而非洲森林在功能分化程度上居首。
识别灵长类亲属
《自然》封面：大猩猩。《自然》杂志第8062期封面文章报道了代表6个主要猿类谱系物种的近100%完整基因组序列（黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩、红毛猩猩、苏门答腊猩猩、合趾猿）。研究人员一直在对人类最近缘的灵长类表亲进行基因组测序，但猿类物种的基因组数据不仅庞大，而且有显著重复，对测序工作造成了困难。这些新序列如今在质量上接近于近期完成的全人类基因组序列，因而能分析着丝粒等之前不可及的基因组成分，表现出谱系特异性基因。研究发现，这6个基因组可作为基础，促进今后对人类和猿类表亲的演化研究。
高精度黑洞散射中出现卡拉比-丘流形
《自然》封面：两个黑洞。《自然》杂志第8063期封面文章报道了高精度预测双黑洞相互散射时的情形。两个大质量天体（如黑洞或中子星）互相经过时，引力的相互作用会改变其轨迹，并发出引力波。尽管双星并合产生的引力波现在可以通过专门天文台常规探测，但此类相互作用的结果一直很难准确预测。研究人员基于摄动理论，在超级计算机上求解线性方程，且计算了数百万个高维积分，求解出现了名为卡拉比-丘流形的数学结构。这些几何结构有助于描述引力波散射中释放的能量。
“好奇号”火星车发现火星曾存在碳循环
《科学》封面：火星上的碳酸盐。《科学》杂志第6744期封面文章报道了“好奇号”火星车在盖尔陨石坑发现碳酸盐矿物（菱铁矿）的证据，揭示了古代火星存在碳循环。研究团队通过分析89米地层剖面的数据，发现菱铁矿含量达4.8%～10.5%，并与高水溶性盐类共存。这些矿物形成于水受限环境，表明火星曾封存大量大气二氧化碳（相当于2.6～36毫巴）。沉积物中铁氧氢氧化物的存在进一步表明，火星可能曾存在部分封闭的碳循环，部分二氧化碳重新释放到大气中。这一发现为理解火星古代气候和宜居性提供了重要依据.。.
玫瑰之美的力学原理
《科学》封面：一朵红玫瑰展现出锯齿状花瓣边缘。《科学》杂志第6746期封面文章报道了玫瑰花瓣独特形态的几何力学新机制。传统理论认为植物形态由高斯不相容性驱动，但该研究发现玫瑰花瓣的生长轮廓实际是高斯相容的，其边缘尖锐的尖角结构源于一种新型几何不相容性——“MCP”不相容性。这种机制通过理论建模、计算模拟和合成花瓣实验得到验证，表明应力集中在尖端会反馈调节花瓣生长方向。该发现揭示了生命形态背后“几何-力学-生物”的复杂反馈回路，为柔性电子和仿生材料设计提供了研究基础。.
减少非正式砖窑的排放与空气污染：来自孟加拉国的证据
《科学》封面：孟加拉一个燃煤砖窑。《科学》杂志第6747期封面文章报道了科学家们通过随机对照试验验证改进砖窑操作实践的环境与经济双重效益。为满足快速发展的经济对建筑材料的需求，孟加拉国的燃煤砖窑数量激增。相关法规未能跟上非正式砖制造业的扩张步伐。砖窑污染不仅加剧空气恶化、加速全球气候变化，还危害人类健康，但实际干预措施可以有效减轻这些危害。研究成果为发展中国家非正式工业的污染治理提供了低成本、高回报的解决方案，挑战了“环保必然牺牲经济”的传统认知。..
从晚更新世气候变化与马匹迁徙模式中获得的可持续性启示
《科学》封面：两匹半野生的卡马格马在法国南部的湿地沼泽中奔腾。《科学》杂志第6748期封面文章报道了更新世晚期马匹在欧亚大陆与美洲的迁徙轨迹。马起源于北美洲，并通过白令陆桥迁徙至亚洲，在那里进一步分化并扩大了分布范围，现代北美马的血统可追溯至后来由欧洲人带来的欧亚马种。研究发现，在5万至1.3万年前，马匹在北美洲与亚洲之间通过白令陆桥的迁徙十分频繁。到了更新世晚期，这条迁徙路线消失，种群间的连接性中断，导致马在其起源大陆上灭绝。这种连接性丧失对物种历史的影响深远，研究为物种保护提供了指导依据。
“中国天眼”首次捕获恒星黑子区射电暴信号
北京大学地球与空间科学学院田晖教授牵头的联合研究团队在恒星磁活动方面取得重要进展。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。太阳磁场是驱动太阳活动的根源，耀斑、日冕物质抛射等太阳磁活动可以引起太阳系空间环境的扰动。测量恒星小尺度磁场是探究恒星磁活动起源、评估其潜在空间天气效应的关键。“中国天眼”发挥高灵敏度、高分辨率射电观测作用，在一颗M型恒星探测到一种新的毫秒级射电暴，结合恒星表面磁场测量数据，认证出该神秘电波来源于恒星黑子区域的小尺度磁场。这一发现揭示了恒星“射电极光”的一种起源机制，拓展了对恒星磁活动及其驱动的系外空间天气现象的理解。
中高层大气波动耦合过程研究
中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气全国重点实验室李钦增、徐寄遥、朱亚军等人揭示了南美超强雷暴系统引发的地球大气跨圈层强烈耦合过程，为地球空间“自下而上”的耦合机制提供了关键证据。相关成果发表于《大气化学与物理》（Atmospheric Chemistry and Physics）。探究固体地球、低层大气和近地空间环境的相互作用机理，是当前日地空间物理研究的前沿课题，也是国际子午圈大科学计划的核心研究主题之一，而南美地区是其重要的核心观测区域之一。研究结果揭示了背景风场严重影响大气重力波传播的滤波机制，深化了对中高层大气波动传播物理过程的理解。
建筑级城市碳中和路径模型发布
清华大学地学系关大博教授团队融合了建筑类型、功能与几何形态等多维属性，并耦合了电厂设施级别的能源供应数据，利用新模型实现了对建筑运行阶段直接和间接碳排放的精准核算。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。如何在城市尺度上实现建筑级精准碳排放核算，并耦合需求侧与供给侧因素制定可实施的脱碳路径是当前研究的重要问题。研究团队构建了一套基于建筑尺度的碳排放核算与减排路径分析模型，在单个建筑级别上系统模拟并规划了南京市101条街道、53.4万栋建筑从2020—2050年的建筑运行阶段碳中和路径，为城市尺度的精准减碳治理提供了可操作的科学工具和决策依据。
河水锂同位素指示构造活跃带“近一致”风化
中国科学院地球环境研究所金章东研究员团队选取帕米尔高原海拔梯度差异大的盖孜河流域作为研究对象，通过空间上高分辨率采样，对该构造活跃区河流锂同位素的地球化学行为进行了系统研究。相关成果发表于地球化学与宇宙化学学报（Geochimica Et Cosmochimica Acta）。山脉“构造抬升”是否驱动全球气候变冷一直争论不断。研究发现，上游强烈的冰川作用产生的平坦的冰前冲积平原和辫状河流地貌延长了水岩反应时间，加上整体低的径流，共同促进了锂同位素的分馏。到中游峡谷区，陡峭的地形、短的水文路径产生了高的地表径流，缩短了水岩反应时间，限制了二次矿物的形成。下游山麓区反映出古老沉积岩的再风化。
一种用于求解多电子薛定谔方程的乾坤网络
中国科学技术大学商红慧特任教授、杨金龙院士团队利用人工智能精确求解多电子薛定谔方程。相关成果发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。对于包含多个电子的复杂体系，求解薛定谔方程的计算量会随着电子数的增加呈指数级增长，这一“指数墙”问题极大地限制了传统计算方法的能力，使其难以精确模拟真实的分子体系和化学反应。研究团队引入量子波函数的构建，利用其强大的关联建模能力捕捉电子之间的复杂相互作用，不仅在结构上实现了对电子波函数的精确表达，而且能够利用反向传播直接优化变分能量。该框架还通过引入基于组态相互作用方法的物理启发初始化策略，显著加速了变分优化的收敛过程。
生成范式的神经形态视觉运动感知技术
华中科技大学多谱信息智能处理技术全国重点实验室颜露新教授团队探索了神经形态视觉传感器与帧相机之间的互补机制，提出生成式模型的跨模态融合运动估计方法。相关成果发表于第39届神经信息处理系统国际会议（The Thirty-Ninth Annual
Conference on Neural Information Processing Systems）。以事件相机为代表的神经形态视觉传感器具有宽动态范围和高时间分辨率的优势，在低光、高速等极端场景表现出优越的成像性能，在下游视觉任务尚缺探索。研究团队围绕极端退化场景运动估计任务，研究了事件相机与帧相机之间的表观-边缘互补性，构建了以互补融合特征为条件的扩散模型，迭代生成退化场景的高质量运动场。
人工智能辅助筛选阻断剂延缓细胞焦亡以减轻炎症反应
陆军军医大学大坪医院王淦副研究员、曾灵研究员团队与昆明医科大学附属延安医院孟平副研究员团队合作，在人工智能筛选细胞焦亡抑制剂研究方面取得进展。相关成果发表于《自然·免疫》（Nature Immunology）。细胞焦亡是一种由蛋白介导的程序性细胞死亡方式，最终导致细胞渗透压失衡、内容物释放，从而引发强烈的炎症反应。研究团队通过自主开发的深度学习原子生成模型，对可抑制有关孔道功能的肽类分子进行大规模虚拟筛选，并结合细胞模型、人肺泡类器官及临床前动物模型开展系统性验证，成功鉴定出一种候选多肽分子，为焦亡引发的炎症疾病治疗提供了新思路。
机器学习势函数研究进展
上海科技大学谢闻博与胡培君团队共同提出了以原子间相互作用为核心的训练集采样方法，并开发了基于元素的通用型机器学习势能训练框架。相关成果发表于《自然·催化》（Nature Catalysis）。如何同时保证计算效率与精度，发展类似密度泛函理论有效计算方法，已成为理论化学领域的关键科学问题之一。研究团队提出了一种新势函数采样方法，可摆脱对特定结构与反应坐标的依赖，把采样对象从“结构空间”转向“原子相互作用空间”，更加聚焦于局部原子环境的多样性。该方法赋予模型真正的可迁移能力，使之可直接应用于实际大体系，并在多种多相催化体系中验证其有效性。
圭亚那柱花草基因组研究
华南农业大学林学与风景园林学院陈曙团队完成首个圭亚那柱花草染色体水平基因组组装。相关成果发表于《植物杂志》（The Plant Journal）。作为我国南方重要的豆科牧草，圭亚那柱花草有着“热带苜蓿”的美誉，“北有苜蓿，南有柱花草”草业格局逐步形成。研究团队构建了圭亚那柱花草染色体级参考基因组。组装结果显示，该基因组大小为1.254Gb，包含10条假染色体，重复序列占比高达79.16%。进一步构建转录本数据库，注释获得36585个基因与110601条转录本。研究团队从基因组、转录组及表观遗传组多维度解析其抗逆分子机制，为热带牧草分子育种与抗逆研究提供关键理论支撑与基因资源。
植物羊毛甾醇合酶功能演化研究
中国科学院植物研究所漆小泉研究团队与国际合作者们系统鉴定了33个科、46个植物物种中的羊毛甾醇合酶基。相关成果发表于《新植物学家》（New Phytologist）。羊毛甾醇合酶（LAS）催化生成的羊毛甾醇是动物和真菌中胆固醇与麦角固醇合成的前体，此前已在少数植物中鉴定到了羊毛甾醇合酶基因，但植物羊毛甾醇合酶的催化机制及其介导的代谢途径在植物中的生物学功能仍不清楚。研究团队首次从原子层面揭示了植物羊毛甾醇合酶独特的催化机制，阐明了其与动物和真菌羊毛甾醇合酶基因在进化上的独立性，并明确了羊毛甾醇合酶基因在植物根发育中的关键作用，为作物抗逆育种提供了新的分子靶点。
林木溃疡病菌的物种多样性研究
中国林业科学研究院森环森保所姜宁、李永等人与合作者在拉萨、日喀则、林芝和山南等地进行大尺度调查取样，相关成果发表于《真菌学杂志》（Persoonia）。林木溃疡病由多种植物病原真菌引起，许多物种会引发木本植物的溃疡病与枝枯病，导致重大经济损失，包括杨树、柳树、核桃、板栗、苹果、月季、海棠等。研究团队进一步在属与种之间建立了10个复合种，极大地优化了物种鉴定分析流程；从病害症状、病菌形态、菌落特征、基因条形码等方面，描述了新采集的50种林木溃疡病菌，包括23个新物种，为林木病害识别鉴定与防治管理提供理论依据，为森林健康维护与生产力保持提供了支撑基础。
北美沼生菰首个接近完整的基因组组装
中国农业科学院烟草研究所闫宁等科学家与合作者完成首个北美沼生菰接近完整基因组的组装，为菰属作物遗传改良、功能基因解析和关键生物过程研究提供了宝贵的资源。相关成果发表于《作物学报》（The Crop Journal）。作为栽培稻的重要野生近缘种，北美沼生菰是一年生的水生特种作物，其籽粒（菰米）被誉为“谷物中的鱼子酱”。经历人为驯化的北美沼生菰产量相对较高，且形成了完整的种植、采收、加工和销售产业链。联合研究团队鉴定出两个与水稻植保素基因簇高度共线性的区段，其在北美沼生菰与中国菰基因组中均存在2个拷贝，由全基因组复制而来，并伴随着基因组片段化。
碎裂函数和强子化实验研究
中国科学院近代物理研究所夸克物质中心核子结构室赵宇翔、沈晓民等人与合作者在碎裂函数和强子化实验研究方面取得重要进展。相关成果发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。标准模型的量子色动力学是描述部分子（夸克和胶子）间强相互作用的理论，它的最大挑战来自低能区的非微扰性质。由于色禁闭效应，实验上无法直接观测到带色荷的部分子，只能探测色中性的强子。研究团队利用北京谱仪能量扫描数据，为检验低能区量子色动力学因子化定理及部分子碎裂过程中同位旋对称性的有效性提供了有力的实验支持，对深入理解强相互作用动力学具有重要意义。
毫秒时间分辨冷冻电镜破解神经突触传递生物物理机制
中国科学技术大学毕国强、刘北明、陶长路等人联合国际合作者，通过自主研发的毫秒级时间分辨原位冷冻电镜成像技术，破解了神经信息传递过程中，突触囊泡释放与快速回收的生物物理过程“亲吻—收缩—逃逸/融合”。相关成果发表于《科学》（Science）。冷冻电镜断层成像技术能够对快速冷冻后近生理状态的细胞样品直接进行三维成像。研究更新了传统认知，囊泡释放并非简单的全融合或亲吻—逃逸，而是包含一个关键的中间收缩阶段。新机制不仅统一了争议半个世纪的两种模型，同时提示了神经突触高效与高保真传递的结构基础，也为深入理解神经信号传递、突触可塑性及相关脑疾病的机理提供了新视角。
无中微子双贝塔衰变实验研究
复旦大学现代物理研究所马余刚院士团队参与的国际低温晶体量热器无中微子双贝塔衰变实验取得重要进展，合作组由来自意大利、美国、中国、西班牙、法国等国家的100多位科学家组成。相关成果发表于《科学》（Science）。此项研究拟通过测量晶体中极其微小的温度涨落，寻找尚未发现的“无中微子双贝塔衰变”稀有物理过程。基于近五年稳定数据采集期间获得的2吨·年（1吨晶体测量1年）曝光量数据，是迄今发布的最大规模数据集，实验同时采用新算法有效抑制环境与设备振动等背景噪声，取得130碲核素无中微子双贝塔衰变半衰期迄今最严格限制，获得对应有效马约拉纳中微子质量，达到国际领先水平。
解析高熵热电局域结构研究
