肿瘤“作弊器”持续存在的关键机制获揭示

在癌细胞的生存竞赛中，有一种特殊的“作弊器”——染色体外DNA（ecDNA）。ecDNA犹如一个游离在细胞内的“外挂程序”，以环状小圈的形式携带关键致癌基因，帮助癌细胞“开挂升级”。临床数据显示，ecDNA存在于30%至50%的恶性肿瘤中，它的存在加剧了肿瘤侵袭性、治疗耐药性和患者死亡率。1965年，研究人员在神经母细胞瘤中观察到当时被称为“双微体”的ecDNA。但是，受限于技术手段，这个与癌细胞密切相关的潜在靶点的生物学意义长期未被阐明。 中国科学院深圳先进技术研究院甘海云团队首次揭示了ecDNA在肿瘤细胞中维持生存的关键机制，为理解ecDNA对肿瘤发生发展的作用机制提供了新视角，并为开发靶向ecDNA的抗肿瘤治疗策略提供了重要理论依据。 为破解ecDNA这个癌细胞“作弊器”的谜题，科研人员设计了一套研究方案，采用高科技手段在实验室“复刻”ecDNA：通过CRISPR基因编辑技术，精准剪下染色体上的特定DNA片段，让细胞自身以“一条直线首尾粘成圆圈”的形式将其修复成环状；进而在试管内合成大小接近天然ecDNA的DNA环，再通过特殊方法把它送进细胞内，相当于给细胞安装了“外挂程序”。 在构建合适的细胞系后，该研究建立了正常细胞与携带ecDNA的细胞、正常染色体DNA与被剪切成ecDNA的同款DNA、肿瘤细胞与携带ecDNA的肿瘤细胞3个对照组。进一步，研究通过对ecDNA这个“作弊器”进行“犯罪现场调查”，使用两种实验方法观察并锁定ecDNA复制的相关蛋白质发现，携带ecDNA的细胞对DNA损伤应答关键因子的抑制剂更加敏感，这些抑制剂能够降低细胞内ecDNA的含量并有效杀伤携带ecDNA的细胞。 该研究在鉴定出的蛋白质中发现有很多DNA损伤应答相关的因子，这是否意味着ecDNA更易出现DNA损伤？ecDNA是通过哪种途径去修复这些损伤？带着这些疑问，研究揭示了ecDNA在癌细胞中持续存在的关键机制。研究发现，ecDNA高复制和高转录水平导致DNA结构异常，使得ecDNA比染色体DNA更易发生断裂。ecDNA利用细胞中较少使用的“应急修复工具箱”来维持生存。这是快速但易出错的“自我修复”方式，在正常细胞中只是作为备用方案。正是这种“将错就错”的修复方式，让ecDNA既能保持环状结构继续“作恶”，又在修复过程中不断积累新的突变，使肿瘤变得越来越恶性。这就像给癌细胞装了“变异加速器”，让它们能更快地进化出耐药性等危险特性。这解释了ecDNA阳性的肿瘤往往更具侵袭性的原因，为开发针对ecDNA修复机制的新型抗癌药物提供了线索。 基于上述特性，该研究探讨了治疗ecDNA阳性肿瘤的可行性方法。通过使用不同靶标蛋白的抑制剂进行处理，研究证实此类干预策略能够显著降低ecDNA阳性肿瘤细胞内的ecDNA水平。 这一研究阐明了肿瘤细胞中ecDNA的独特生物学特性，揭示了ecDNA通过平衡态调控参与肿瘤发生发展的分子机制，为临床转化提供了新靶点。 4月28日，相关研究成果发表在《细胞》（Cell）上。 ecDNA维持的分子机制示意图

中法天文卫星SVOM捕捉到130亿年前的伽马暴信号

在第十个中国航天日到来之际，2025年4月24日，中法天文卫星（空间多波段变源监视器，SVOM）正式发布首批科学成果。 中法天文卫星于2024年6月22日在我国西昌卫星发射中心成功发射，预计将在轨工作至少3年。目前卫星已顺利完成各项在轨测试任务，2025年4月23日，卫星交付使用仪式在上海张江举行，正式交付给中国科学院国家天文台使用。 伽马暴是宇宙中最剧烈的恒星爆发现象，持续时间从毫秒到数分钟不等，其短时间内瞬时辐射能量可超过太阳一生释放能量的总和。 迄今，SVOM已探测到了超过100例伽马暴，发现了多例特殊类型伽马射线暴，刷新了短时标伽马暴的最远观测纪录。通过星地联合观测，有22例伽马暴成功获取了光谱红移。 在这些成果中，最引人注目的是一例来自130亿年前的伽马暴GRB 250314A，红移高达7.3，来自宇宙诞生仅7.3亿年的极早期，其光线在宇宙中传播了约130亿年后，被SVOM成功捕获。据分析，它可能源自宇宙最早期恒星塌缩形成的黑洞或中子星，这让人类得以窥见宇宙婴儿时期的模样。 此外，SVOM还探测到富X射线伽马暴与超新星关联的观测证据，有助于科学家揭示此类伽马暴起源；捕捉到伽马暴的长时间持续爆发活动，为探索伽马暴前身星类型，及中心引擎活动提供了重要观测数据；捕捉到伽马暴延迟的光学辐射，为理解X射线余辉缓慢衰减成分的物理起源，提供了直接线索；发现可能是被厚物质层包裹的伽马暴，弥补了该参数空间下长期稀缺的优质观测样本，进一步完善了伽马暴余辉的理论模型。 同时SVOM还成功探测到编号为GRB 241105A的伽马暴，其红移值达2.681，刷新了最远短暴探测纪录。观测数据分析表明，该伽马暴可能源于中子星或黑洞参与的并合事件。 SVOM搭载了我国研制的伽马射线监视器（GRM）、光学望远镜（VT），和法国研制的硬X射线相机（Eclairs）、软X射线望远镜（MXT），具备大视场伽马暴探测和高精度X射线、可见光后随观测能力。 卫星系统在轨运行10个月表现优异，展现出多波段覆盖、自主快速响应、精准高稳观测、全球天地协同等四大核心能力。 伽马暴探测就像一场接力赛，需要全球空间、地面观测设备的参与，环环相扣，链路中的任何一个节点造成了信息延迟，后续的观测设备很难发挥作用。 在轨测试阶段，SVOM与“天关”卫星开展了多次联合观测。SVOM所携带的光学望远镜凭借其卓越的观测性能，对“天关”卫星发现的20个X射线暂现源进行了快速后随观测，确认了14例对应体，这些观测结果及时向国际科学界共享。 协同观测结果充分验证了SVOM的快速响应能力和光学对应体探测优势，为未来与其他空间探测器的深度协同观测奠定了重要基础。 SVOM是中国和法国政府间重要航天合作项目，由中国国家航天局和法国国家空间研究中心联合立项，中国科学院与法国国家空间研究中心联合开展工程实施。 SVOM是迄今为止，全球对伽马暴开展多波段综合观测能力最强的卫星系统，它的交付使用以及首批科学成果联合发布，不仅是该项目的里程碑，更是中法两个航天大国高水平深度国际航天合作的独特典范，将推动全球时域天文学观测研究进入新阶段。 中法天文卫星

神舟二十号载人飞船成功发射 三项太空实验助力破解生命密码

4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。约10分钟后，神舟二十号载人飞船进入预定轨道，发射取得圆满成功。 中国科学院牵头负责的空间应用系统通过神舟二十号载人飞船上行了“失重性骨丢失及心肌重塑的蛋白稳态调控机制研究”、“空间微重力和辐射环境对涡虫再生的影响及作用机制探索”以及“空间微重力对微生物的效应机制研究”等3项空间生命科学实验，上行样品及装置总重量约28公斤，涡虫、斑马鱼、链霉菌等实验对象将开展太空实验。 空间失重环境会导致人类心血管系统出现心律失常、心肌重塑，也会导致骨骼系统出现持续性骨丢失，大大增加骨折风险，这些问题制约着人类的长期太空生存。 “失重性骨丢失及心肌重塑的蛋白稳态调控机制研究”利用生命生态实验柜 “小型受控生命生态实验模块”将开展为期约30天的在轨实验。通过开展空间斑马鱼成鱼实验，研究微重力对高等脊椎动物蛋白稳态的影响，明确蛋白稳态对失重造成的骨量下降和心血管功能紊乱的调控作用，探寻未来人类长期宇宙航行中对抗骨量下降和心血管功能紊乱的防护方法。 2024年4月，神舟十八号载人飞船携带4条斑马鱼和4克金鱼藻进入“天宫”，在轨成功实现小型二元水生生态系统的稳定运行，实现了我国在空间站培养斑马鱼及在轨产卵的突破。 涡虫是一种拥有强大再生能力的扁形动物，其生命历程已经超过5.2亿年，是生物学研究中常用的动物实验材料之一。涡虫的组织修复能力十分惊人，即使断成两截后，两边仍可再生出新的肌肉、皮肤、肠道，甚至完整的大脑。研究涡虫对研究人类细胞克服老化、延缓衰老等具有重要意义。 “空间微重力和辐射环境对涡虫再生的影响及作用机制探索”是国内首次开展的涡虫空间再生实验。将利用生命生态实验柜的“小型通用生物培养模块”，研究空间环境对涡虫再生形态发生、生理行为的具体影响，从个体水平进一步认识再生基本机制，研究结果有助于解决人类空间损伤及地面衰老等健康问题。 链霉菌广泛分布于自然环境，在土壤改良、植物促生抗逆、生态系统构建和维持中发挥重要作用，也能产生丰富多样的次级代谢产物，如抗生素等。 “空间微重力对微生物的效应机制研究”项目将开展空间微重力环境下链霉菌的生长、发育分化、生物活性物质合成、种群传代演替的变化和机制研究，研究具有重要应用价值的微生物活性物质和酶在空间环境下的表达规律，为利用空间环境资源开发微生物应用技术和产品奠定基础。 自2024年底发布《中国空间站科学研究与应用进展报告》以来，我国空间站科学实验成果持续涌现。 “空间亚磁生物效应和机制”项目完成了代际清晰的太空果蝇繁育，获得了太空“果蝇家族”第三代后代，首次实现我国空间站内果蝇传代培养。“极端环境微生物对空间暴露环境的耐受性及其机制研究”项目在返回的样品中发现耐辐射微生物、石生微生物等，为开展微生物辐射损伤防护剂研究提供了新的菌株资源；在返回的地衣样品中获得了大量菌藻培养物，为进一步开展地外环境先锋生物研究提供了材料。“静电悬浮高温和难熔合金的热物理性质及其生长动力学”项目，在空间站微重力条件下，通过表面形核调控获得了具有独特多点形核特征的表面组织，为太空环境下共晶合金的制备提供了重要依据。“沸腾换热与强化机理研究”项目发现新型的传热表面散热能力较传统光滑表面增幅超50%，为未来空间热管理系统提供了技术基础。

研究开发出增强成人视觉能力新方法

人类视觉功能依赖并行视觉通路高效的信息处理能力。其中，大细胞通路加工运动和粗糙的视觉信息，而小细胞通路加工颜色和空间细节。 中国科学院生物物理研究所张朋课题组和与复旦大学附属眼耳鼻喉医院文雯团队合作，开发出新型增强现实（AR）训练方法。这一方法能够在日常生活场景中实施视觉通路选择性干预，显著而持久的增强健康成人和弱视患者的视觉能力。 AR系统通过高清摄像头采集、GPU实时处理，使OLED头戴显示屏呈现修改后的自然场景视频。为了特异性增强小细胞通路的功能，系统将低空间频率信息的相位打乱为快速闪烁噪声，同时保留高空间频率细节信息；进一步，通过降低优势眼高频信息的信噪比，增强非优势眼在小细胞通路的眼优势。研究发现，短期AR训练能够提升健康受试者的视力与高空间频率敏感度，恢复双眼平衡并长期维持；弱视患者使用轻量化AR眼镜进行为期一周的居家训练后，弱视眼的视力、眼优势和立体视功能均取得进步，并表现出较高的训练依从性。 这一AR训练技术为弱视、青光眼和发展性阅读障碍等视觉功能障碍的康复提供了新的解决方案，对健康人群的视觉功能增强同样具有应用价值。 近期，相关研究成果以Improving Adult Vision Through Pathway-Specific Training in Augmented Reality为题，发表在《先进科学》（Advanced Science）上。研究工作得到科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金及上海市科技创新行动计划专项资金等的支持。 AR视觉训练提升成人的视力、立体视觉和小细胞通路敏感性

迄今最高分辨率“野生稻-栽培稻泛基因组图谱”问世

亚洲栽培稻驯化历史可追溯至一万年前的普通野生稻。 面对全球人口增长和气候变化加剧的双重压力，如何将野生稻历经万年锤炼的“生存智慧”注入现代品种，培育出兼具高产潜力与抗病抗逆特性的“超级水稻”已成为重要研究课题。然而，传统依赖单一参考基因组的研究模式譬如以管窥天，仅能捕捉水稻遗传多样性的冰山一角。因此，亟需构建高质量、大规模的野生稻泛基因组，剖析其广泛的多样性，挖掘其耐逆、抗病等优良性状的遗传变异宝库。 中国科学院院士、分子植物科学卓越创新中心研究员韩斌团队首次完成了145份亚洲栽培稻及普通野生稻的高精度基因组组装，绘制了迄今为止分辨率最高的野生稻-栽培稻泛基因组图谱，挖掘了普通野生稻广泛的遗传多样性，解析了亚洲栽培稻各类群的进化及驯化路线。该研究为水稻基因组辅助育种提供了关键的遗传资源，为培育抗病耐逆、适应气候变化的优质水稻品种奠定了科学基础。 该团队整合具有代表性的129份普通野生稻和16份亚洲栽培稻资源，进行高质量基因组测序和从头组装，构建出可覆盖野生稻和栽培稻全面遗传景观的泛基因组图谱。这是该团队继解析水稻驯化路线和构建首个栽培稻-野生稻泛基因组草图后，在水稻基因组研究和进化领域取得的又一突破。 这一参考基因组级别的栽培稻-野生稻泛基因组为原有公认的单个参考基因组新增了38.7亿个碱基对，包含69,531个基因，其中近20%为野生稻所特有。同时，这些基因被证实与抗病防御和环境适应性等性状相关。研究发现，野生稻中的抗病基因丰度和多样性均高于栽培稻，已精准定位到1,184个野生稻中拷贝数高于栽培稻的抗病基因位点，其中包括2个已验证的抗稻瘟病基因。这证实野生稻堪称作物改良的“战略资源库”，可为培育抗病耐逆的水稻品种提供直接的基因来源。 该研究基于高质量的基因组序列，对亚洲栽培稻各类群中的早期关键驯化基因进行单倍型分析，证明所有亚洲栽培稻的驯化位点均来源于粳稻祖先Or-IIIa，证实亚洲栽培稻单起源假说，为持续数十年的学术争议提供证据。同时，研究还发现，南亚各栽培稻类群之间存在广泛的基因交流，并由此定义了新的栽培稻亚群intro-indica，绘制出一幅更全面的水稻进化和驯化路线图。 上述研究构建了近饱和的野生稻泛基因组数据库，实现了野生稻遗传资源的系统性整合，弥合了野生稻和栽培稻基因组学研究的差距。科学家可据此精准挖掘野生稻优势等位基因，追溯重要基因的起源，解析水稻环境适应与表型可塑性机制。同时，这一研究为实现水稻快速从头驯化、精准培育抗逆性强、资源利用率高、产量突破的新品种提供了关键的基因资源。 4月16日，相关研究成果以《野生和栽培稻精细泛基因组图谱》（A pangenome reference of wildcultivated rice）为题，在线发表在《自然》（Nature）上。《自然》同期发布了题为Unlocking the diversity of wilddomesticated rice的研究简报。研究工作得到国家自然科学基金、农业农村部重点研发项目、中国科学院战略性先导科技专项的支持。 野生稻和栽培稻泛基因组图谱 亚洲栽培稻进化路线图

科学家通过嫦娥六号玄武岩揭示月球背面月幔更“干”

中国科学院地质与地球物理研究所研究员胡森和林杨挺，联合南京大学教授惠鹤九团队，利用嫦娥六号采回的月球背面样品，首次揭示月球背面月幔的水含量小于2微克/克。这一成果为探讨月幔水的时空演化提供了关键约束。 月幔水含量在揭示月球起源、岩浆活动、资源环境效应等方面具有重要意义。学界普遍认为，约45亿年前，一颗火星大小的天体撞击原始地球，抛射出的物质经过重新吸积形成月球。这就是月球的起点——大碰撞起源假说。在这个极其高温的撞击事件中，月球预期极度贫水。近20年来，月幔水含量研究存在富水和贫水的争议，所有发表的数据都集中在月球正面。 中国嫦娥六号任务在月球南极艾特肯盆地内的阿波罗撞击坑采回人类第一份月背样品。已报道的嫦娥六号玄武岩主期次喷发年龄为28亿年。这些玄武岩为研究月幔水的时空演化提供了重要机遇。 该团队对获批的嫦娥六号玄武岩岩屑样品开展了源区水含量研究。结果显示，嫦娥六号玄武岩的月幔源区水含量仅为1至1.5微克/克，是已报道数据中的最低值，表明嫦娥六号玄武岩的月幔源区比月球正面月幔更“干”，其原因或是月球南极艾特肯盆地撞击事件改造了月幔源区的水。该研究为月球大碰撞起源假说及月球后续演化提供了关键制约。 4月9日，相关研究成果发表在《自然》（Nature）上。《自然》审稿人认为，这是一项具有高度原创性的研究，研究团队对人类首批月球背面玄武岩进行了月幔水含量的基础工作。另一位审稿人表示，这篇论文首次报告了月球背面月幔的水含量，将成为月球背面月幔水含量的里程碑式的研究。 科学家通过嫦娥六号玄武岩揭示月球背面月幔更“干”

科学家通过侏罗纪化石形态分析揭示棘头动物门起源

动物界包含30余个门级分类单元。迄今为止，人类对少数门级类群的起源知之甚少，棘头动物门便是其中之一。棘头动物门已建立200余年，但起源问题尚不清楚。 近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士研究生罗慈航在研究员王博的指导下，联合国内外科研人员，探讨了约1.6亿年前产自内蒙古道虎沟的棘头虫化石——侏罗虫。这一研究填补了棘头虫的演化空白，为剖析棘头动物门的起源之谜提供了实证。 棘头虫是海洋和陆地生态系统中常见的体内寄生蠕虫，能够感染人、猪、犬、猫、鱼等动物。同时，棘头虫也是重要的医学寄生虫。棘头虫典型的特征是其蠕虫状的外形和可外翻的吻突，吻突上有成排的倒钩，用于附着在宿主的消化道内。 长期以来，棘头虫被认为是独立的门即棘头动物门。由于棘头虫的身体构型高度特化，其系统分类位置存在较大争议。加之，棘头虫是体内寄生虫，较难保存为化石。此前，唯一的化石记录是晚白垩世鳄形动物粪便中4枚疑似棘头虫卵。 蠕虫化石研究聚焦于古生代标本尤其是寒武纪化石。中生代蠕虫化石虽有不少标本，但年代较新而被认为缺乏门类起源等关键演化信息，进而长期以来被忽视。同时，中生代蠕虫往往个体微小、身体结构趋同、分类特征不清，多属于疑难化石。因此，中生代蠕虫鉴定要求高、研究难度大，是领域内颇具挑战性的难题。 此次新发现的棘头虫被命名为道虎沟侏罗棘头虫（简称侏罗虫）。研究人员借助扫描电镜、能谱分析等方法对侏罗虫进行解剖学研究发现，它的身体整体呈纺锤形并分成吻突、颈和躯干三部分。 侏罗虫的吻突具硬化的、略向下弯曲的刺。侏罗虫身体上约有32对仅延伸至身体一小部分的纵毛列，类似的结构亦常见于现生棘头虫。侏罗虫的吻突中央保存了消化道，但躯干整体未发现明显的消化道；侏罗虫身体末端有一个类似现生棘头虫雄性交合伞的结构。 侏罗虫最奇特的特征是其位于躯干最前方的颚器。颚器整体向前方汇聚，且前部的颚较小，向后逐渐变大，且齿的数量更多。颚器中的齿整体都朝向身体前方，且所有的颚都不超过棘头虫的身体边界。类似的颚器在棘头虫可能的祖先即包含轮虫动物的有颚动物类中广泛存在。 进一步，为确定侏罗虫的演化位置，研究构建出最新的、包含各类现生和化石蠕虫动物的形态数据矩阵，并开展系统发育分析。结果表明，侏罗虫的演化位置位于棘头虫的最根部，是棘头虫的基干类群。 该研究为探讨棘头动物门的起源和早期演化提供了重要线索。侏罗虫展示了棘头动物先前未知的形态多样性和生态特性。棘头虫具钩的吻突和较大的体型表明，棘头虫在侏罗纪可能已演化出内寄生的习性，表明棘头虫可能起源自陆地环境并在侏罗纪已与其他轮虫分化。 同时，虽然分子生物学能够解决一些传统形态学研究难以解决的系统发育关系，但过渡类型的化石在探究动物身体构型革命性演化中仍发挥了重要作用。研究表明，中生代蠕虫化石并不是“研究荒漠”，能够为探讨蠕虫类形态和生态的演化提供证据。 4月9日，相关研究成果在线发表在《自然》（Nature）上。研究工作得到国家自然科学基金和深时数字地球国际大科学计划的支持。 侏罗虫（a：化石照片，b：复原图）及与现生棘头虫（c）的比较。图中比例尺为2.0毫米（a、b）和0.5毫米（c）。 侏罗虫的扫描电镜（a）、多元素能谱（b）和碳元素能谱（c）照片。图中比例尺为2.0毫米。 侏罗虫在有颚动物中的系统发育位置。 利用最大简约法分析得出的部分蠕虫类系统发育结果。当形态数据矩阵包含侏罗虫时，侏罗虫是尾盘纲轮虫向棘头虫演化的过渡类群（a）；在不包含侏罗虫时，尾盘纲轮虫成为其他轮虫的姊妹群（b）。

科学家精准设计多样化菌落斑图

工程改造细胞切换红绿两种状态，并通过“基因-细胞-群体”跨层次调控，演化出斑图复杂性。科研团队供图 中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室研究员傅雄飞团队通过构建合成基因回路“拨动开关”，阐明了简单双稳态调控系统与微环境时空异质性的共同作用产生生物斑图的普适性机制，实现了多样化生物斑图的精准设计与合成。4月5日，相关研究成果发表于美国《国家科学院院刊》。 细菌菌落呈现的环状、条纹等复杂斑图，本质是基因网络与微环境动态耦合的结果。科研团队采用定量成像及空间分辨转录组学技术，深入分析菌落内部的微环境异质性，发现菌落内部双稳态基因回路“拨动开关”赋予细胞两种稳定状态，而外部营养梯度等时空异质性环境则像“编程指令”，通过局部调控基因表达阈值，驱动不同区域细胞群体切换状态。 研究团队在培养皿中模拟自然环境，使微生物能够在其中吸收生长所需营养。结果显示，菌落外围的细胞由于获得更多营养，倾向于保持绿色状态，而内部的细胞则通过代谢互养方式从外侧细胞获取较低品质的营养，生长速度较慢，并逐渐转变为红色状态。这种由微环境异质性驱动的细胞命运分化，最终形成了菌落的环状模式。 研究还发现，细菌基因表达的随机性在菌落模式的形成中起到了关键作用。在菌落扩展的早期阶段，哪怕只有几个边缘细胞的基因状态偶然切换，如从红色变为绿色状态，这种随机状态也会像滚雪球一样传递到后续分裂的细胞中，最终在菌落外围出现红绿相嵌合的扇区状斑图。更有趣的是，即便所有细菌都生长在营养完全均衡的环境中，这种由基因表达“噪声”引发的微小波动，也能打破菌群整体平衡，使细菌通过自组织行为产生复杂的空间斑图。 该发现为理解胚胎发育早期体轴形成、肿瘤微环境异质性等生物自组织现象提供了新视角。 相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2424112122 （原载于《中国科学报》 2025-04-08 第1版 要闻）

14.0特斯拉大口径高场通用超导磁体研制成功

大口径高场超导磁体测试现场。电工所供图 近日，中国科学院院士、中国科学院电工研究所研究员王秋良团队成功研制出大口径高场通用超导磁体，磁体内孔直径164毫米、最高磁场强度14.0T（特斯拉）。该成果标志着我国在大口径高场通用超导磁体设计与建造技术水平方面迈上新台阶。 大口径高场通用超导磁体是大科学装置、高性能科学仪器、高端医疗装备、工业与特种装备等应用领域的重要设备。磁体提供的大空间高磁场环境可用于定向凝固/磁拉单晶等大块新材料制备、生物医学和物理化学研究、磁分离/感应加热等工业装备。这类超导磁体的技术和产品长期被国外垄断，迫切需要解决核心设计与制造等关键科学与技术问题。 科研团队采用铌钛和铌三锡超导线圈组合结构，结合铌钛超导材料的中场高电流密度和脆性铌三锡超导材料的高场高电流密度特性，创新性优化了磁体的电磁结构和工程方案，提高了两种超导材料的磁场贡献率。 通过长期技术攻关，团队先后解决了大口径高场磁体高应力调控设计、密绕高场磁体高精度制造、低电阻超导接头等关键技术问题，掌握了此类通用超导磁体的设计和制造等成套技术。 团队研制的14.0T大口径高场通用超导磁体，具有完全自主知识产权。经测试，磁体达到预期技术目标，并且运行稳定。 （原载于《中国科学报》 2025-04-07 第1版 要闻）

迄今最古老层孔海绵化石发现

层孔海绵是奥陶纪-泥盆纪标志性的浅海造礁动物之一，在礁构建中的作用、生态地位和地理分布方面类似于现代珊瑚。在中奥陶世达瑞威尔晚期，层孔海绵几乎同时融入热带至亚热带气候区的全球礁生态系统。由于受到奥陶纪生物大辐射事件期间海洋生物多样化的影响，这一时期的着礁生态系统从微生物主导向层孔海绵和珊瑚主导转变。然而，层孔海绵突然融入礁生态系统引发了一系列科学问题：最早的层孔海绵何时出现？它们如何获得矿化骨骼？最早的层孔海绵在古生态中扮演什么角色？它们如何成为礁生态系统的重要组成部分？层孔海绵如何在全球范围内几乎同时分布并对礁生态系统做出贡献？这些因为缺少早期层孔海绵的化石记录而无从得知。 中国科学院南京地质古生物研究所早古生代研究团队与韩国古生物研究团队等，在湖北省宜昌市远安县发现了约4.8亿年前的层孔海绵化石，并命名为嫘祖冠毛层孔海绵（Lophiostroma leizunia sp. nov. Jeon）。这是全球发现的迄今为止最古老的层孔海绵化石。这一发现将造礁的层孔海绵的化石记录提前了约2000万年，揭示了早期礁生态系统和生物矿化演化的独特机制。 以往研究表明，海绵化石骨骼建造要么是碳酸钙，要么是硅。该研究发现，嫘祖冠毛层孔海绵通过氟磷灰石构建骨骼，这在整个海绵类中尚未见过。这一新发现确立了多孔动物门，这是第一个已知的利用硅、碳酸钙和磷酸钙三种主要生物矿物质的后生动物门。早期层孔海绵骨骼中磷酸盐的存在，拓展了人类对早期动物生物矿化能力的认知，表明早期海绵可能具备多样化生物矿化策略所需的遗传能力。 进一步，研究显示，嫘祖冠毛层孔海绵形成复杂的礁结构，在框架构建和结合其他造礁生物组分如钙微生物、石松海绵、瓶筐石、棘皮动物等方面发挥了关键作用。这些早期的层孔海绵建造的礁结构的复杂性，可以媲美后来的礁生态系统。 研究认为，嫘祖冠毛层孔海绵可能代表磷酸盐生物矿化的早期“实验品”，后来在海洋化学变化的背景下被基于碳酸盐的海绵所取代。这强调了环境因素在塑造生物演化过程中的重要性。 上述研究推进了科研人员对早期生命演化的理解，为未来研究早期地球环境与生物相互作用提供了新方向，并展示了生物多样性和生态系统复杂性在约4.8亿年前的地球历史早期阶段便已存在，为探讨现代海洋生态系统的起源和演化提供了线索。 4月1日，相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。 嫘祖冠毛层孔海绵构造：纵切面（A-D、F、G）和横切面（E、H-I）特征 嫘祖冠毛层孔海绵的元素分布 宜昌远安发现的早奥陶纪层孔海绵-棘皮动物生物礁