科研进展--中国科学院广州分院

近日，中国科学院深海科学与工程研究所王吉亮副研究员联合中国地质调查局广州海洋地质调查局张伟正高级工程师、青岛海洋地质研究所李昂副研究员以及中国石油大学（北京）等天然气水合物领域专家，在地球科学国际权威杂志《Earth and Planetary Science Letters》（Nature Index）上发表了题为“Sand encased by fine-grained sediment regulates methane migration through the gas hydrate stability zone”的研究成果。该研究系统分析了南海北部琼东南深水盆地活跃冷泉区甲烷渗漏系统的结构特征与演化规律，为天然气水合物（可燃冰）富集机制和深海冷泉活动碳循环机理提供了全新认识。近日，中国科学院深海科学与工程研究所王吉亮副研究员联合中国地质调查局广州海洋地质调查局张伟正高级工程师、青岛海洋地质研究所李昂副研究员以及中国石油大学（北京）等天然气水合物领域专家，在地球科学国际权威杂志《Earth and Planetary Science Letters》（Nature Index）上发表了题为“Sand encased by fine-grained sediment regulates methane migration through the gas hydrate stability zone”的研究成果。该研究系统分析了南海北部琼东南深水盆地活跃冷泉区甲烷渗漏系统的结构特征与演化规律，为天然气水合物（可燃冰）富集机制和深海冷泉活动碳循环机理提供了全新认识。冷泉活动是地球系统中跨圈层物质循环和能量交换的重要方式，不仅支撑了独特的化能合成生态系统，其释放的甲烷还会导致海水酸化，并对全球气候变化产生潜在影响。近年研究表明，冷泉活动在深海环境（水深 > 500 m）中广泛发育。在细粒泥质沉积为主的深海浅地层，常发育水道砂体，形成“泥包砂”沉积结构。此类砂层的存在显著改变了地层的渗透性，促使流体超压扩散，并导致高饱和度天然气水合物的富集，对冷泉活动规律与天然气水合物资源勘查具有重要影响。然而，在天然气水合物稳定带内，“泥包砂”地层控制甲烷渗漏的具体机制及其与天然气水合物富集过程之间的成因联系，目前仍存在较大认知空白。针对上述问题，该研究在琼东南深水盆地松南低凸起一处活跃的甲烷渗漏区发现了一个12.5米厚的砂层，其中富含天然气水合物（图1a）。三维地震数据图像清晰显示，这里存在两个巨大的气烟囱：一个位于砂层下方，另一个则从砂层直通海底(图1b)。下方的气烟囱负责“供气”，其顶部与砂层接触处呈现出显著的地震异常，表明它正在向上方的砂层输运甲烷。上方的烟囱负责“排气”，它像一根导管，将砂层中的气体源源不断地输送至海底，形成冷泉渗漏。图1. （a）W01站位测井数据。图中方框（Unit A和B）为富含水合物的砂层，砂层上下泥岩层中发育高角度裂隙，砂层中未发现垂向裂隙。（2）过W01地震剖面。 S1和S1-1分别为砂层的顶界面和底界面，砂层上下分别发育两个气烟囱。研究发现，砂层在整个过程中扮演了极其重要的角色（图2）：（1）捕获与富集：砂层首先拦截了下伏气体烟囱的向上延伸，并将深部迁移来的甲烷气体“捕获”在自己体内。在高压低温的环境下，这些气体与水结合形成可燃冰，富集于砂层的孔隙中。（2）阻碍与增压：天然气水合物往往差异聚集，它们会优先在某些部位大量生成，堵塞砂层的孔隙，形成“自封盖”效应。此时，后续源源不断的甲烷气体被封堵在下部，导致其压力逐渐积聚。（3）水力压裂与逃逸：当被封闭的气体压力（超压）大到足以突破上覆泥质盖层的束缚时，便会在上覆泥岩盖层中发生二次水力压裂。这股强大的压力会突破上覆的细粒低渗沉积物，形成一个新的、直达海底的气体烟囱，从而开启新一轮的气体逃逸和冷泉活动。图2. 富甲烷超压流体在“泥包砂”地层垂向运移的演化过程该研究还表明上覆泥层中二次水力压裂的发生，须具备特定的超压与气体供给条件（图3）。当较低的甲烷通量在进入砂层后迅速形成天然气水合物，导致孔隙堵塞、渗透率降低，从而引发自封闭效应。该过程抑制了气体向上部的输运，致使砂层顶界孔隙压力无法有效累积至破裂压力临界值。这一机制很好地解释了实际地质现象：尽管部分砂层下伏气烟囱结构发育，但其对应上覆地层中并未形成贯穿至海底的气体逸出路径。原因在于低通量条件下气体运移路径被天然气水合物阻断，超压体系未能充分发育，达不到泥岩破裂所需的最小压力条件。图3. “泥包砂”地层中控制冷泉渗漏与天然气水合物富集的动态演化模型该成果对深化天然气水合物成藏理论和深海冷泉活动性认识具有重要意义，同时也为理解全球深部碳循环过程提供了关键科学支撑。论文第一作者为中国科学院深海科学与工程研究所王吉亮副研究员，通讯作者为中国地质调查局广州海洋地质调查局张伟正高级工程师。该研究受海南省国际合作研发专项、国家自然科学基金、海南省“南海新星”项目、崖州湾科技城专项和天然气水合物勘查开发国家工程中心项目的共同资助。论文信息：Jiliang Wang,Ang Li,Wei Zhang*,Jin Sun,Jiecheng Zhang,Xueqing Zhou,Shiguo Wu. Sand encased by fine-grained sediment regulates methane migration through the gas hydrate stability zone,Earth and Planetary Science Letters,Volume 669,2025,119595.论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X25003930

2025-08-29

《新能源进展》连续入选中国科学引文数据库（CSCD）核心期刊

近期，广州能源所主办学术期刊《新能源进展》入选2025-2026年度中国科学引文数据库（Chinese Science Citation Database，简称CSCD）核心期刊。中国科学引文数据库来源期刊每两年遴选一次，经过定量遴选和专家定性评估，2025-2026年度中国科学引文数据库收录来源期刊1464种，其中核心库1098种，扩展库366种。《新能源进展》2023-2024年度、2025-2026年度连续入选核心库。近期，广州能源所主办学术期刊《新能源进展》入选2025-2026年度中国科学引文数据库（Chinese Science Citation Database，简称CSCD）核心期刊。中国科学引文数据库来源期刊每两年遴选一次，经过定量遴选和专家定性评估，2025-2026年度中国科学引文数据库收录来源期刊1464种，其中核心库1098种，扩展库366种。《新能源进展》2023-2024年度、2025-2026年度连续入选核心库。《新能源进展》是由中国科学院主管、中国科学院广州能源研究所主办的学术期刊，于2012年经国家新闻出版总署批准创刊（双月刊），2013年8月起出版。《新能源进展》主要刊登可再生能源和新能源（包括太阳能、生物质能、风能、氢能、海洋能、地热能、天然气水合物等）领域科学技术以及可再生能源集成互补和相关配套技术（如储能、智能电网、分布式能源系统）方面原创性学术论文和高水平的综述性文章。2013年，《新能源进展》创刊当年就被国内中国知网、万方数据、维普资讯三大数据库收录；2014年成为国家新闻出版广电总局第一批认定的学术期刊；2015年获科学出版社颁发的“期刊出版质量优秀奖”，同年获第五届“广东省特色期刊”荣誉称号；2016年被日本科学振兴机构（JST）收录；2017年获第六届“广东省特色科技期刊”荣誉称号；2018年获“广东省优秀期刊奖”；2019年被国际数据库EBSCO收录；2020年入选RCCSE中国核心学术期刊；2021年获评广东省优秀科技期刊；2021-2024年连续入选中国科技核心期刊，被授予专业内容知识聚合服务平台创新服务示范单位；入选“2022年度煤炭领域T2级高质量科技期刊目录”；2023年入选2023-2024年度CSCD核心库期刊；入编《中文核心期刊要目总览》2023年版（即第10版）之“能源与动力工程”类的核心期刊；2024年获第八届“广东省优秀科技期刊”；2025年入选2025-2026年度CSCD核心库期刊。

2025-08-26

南海海洋所 | 研究解密珊瑚礁共栖物种形成与适应进化的遗传调控机制

近日，中国科学院南海海洋研究所林强研究员团队在海龙科鱼类对珊瑚共栖的适应进化机制取得突破性进展，相关研究成果以“Symbiosis with and mimicry of corals were facilitated by immune gene loss and body remodeling in the pygmy seahorse”为题发表于国际著名综合性期刊PNAS，并入选封面论文和同期亮点推荐（Article Highlights：Extreme mimicry ties pygmy seahorses to symbiotic corals）。同时，The New York Times（纽约时报）发表了题为“How the Pygmy Seahorse Lost Its Snout”的长篇评述文章，系统介绍了该工作的创新价值和意义。中国科学院南海海洋研究所副研究员曲朦和博士后张颖懿为本文的共同第一作者，研究员林强和教授Axel Meyer为共同通讯作者。图1 豆丁海马对宿主柳珊瑚的拟态表型（图引自《纽约时报》，https://www.nytimes.com/2025/08/25/science/evolution-genetics-seahorses.html）海洋生命的起源与多样性演化是当前海洋科学基础研究领域的核心。在广阔的海洋中，珊瑚礁生态系统蕴含着极高的生物多样性，也驱动了诸多海洋新生命的出现。在漫长的演化历程中，珊瑚礁物种展现出多彩斑斓的体色，同时伴随了个体小型化的规律，进而更好地适应复杂的珊瑚礁环境。海龙科物种是典型的小型硬骨鱼类，主要栖息于珊瑚礁和海草床等生态系统。研究团队前期工作已明确了海龙科物种适应性进化过程中诸多复杂性状的进化与遗传调控机制（Qu et al.,Science Advances,2021;Liu et al.,Nature Communications,2022）。然而，近期调查发现部分海龙科物种因栖息珊瑚而发生了完美的拟态行为，以提高其生存机会，这种对珊瑚礁生态系统的特异性适应机理目前尚缺乏相关研究。豆丁海马（Hippocampus bargibanti）是已知体型最小的硬骨鱼类之一，成体全长仅有1-2厘米，其终生专性栖息在柳珊瑚（Muricella spp.）上生存。与其它海马相比，豆丁海马没有育儿袋结构，胚胎植入雄鱼体内发育，进化出一类“雄性体内怀孕”模式。为了更好融入宿主柳珊瑚环境，豆丁海马呈现出惊人的拟态特征：全身覆盖类似柳珊瑚的瘤状结节，“长吻”退化，使其与柳珊瑚在视觉上几乎“融为一体”（图1）。众所周知，柳珊瑚分泌的毒素属于自然界中最致命的天然毒素之一，这给豆丁海马与柳珊瑚的零距离接触也带来了严峻挑战；而两者之间这种独特的附生关系如何形成，或者柳珊瑚驱动豆丁海马体型演化的调控机制一直被学界所特别关注。为了解开这些谜题，研究团队对豆丁海马展开了多组学和生物实验解析，发现豆丁海马基因组中丢失了大量与体型大小和颌面骨骼发育相关的保守非编码区（CNE），结合RNA-seq、ATAC-seq等数据的比较研究，发现这些丢失的CNE可通过调控相关基因的表达模式，而影响颌面骨骼的生长发育过程。特别有趣的是 hoxa2b 基因发生了假基因化（即失去功能），据此，基于CRISPR基因编辑实验，进一步证实了敲除 hoxa2b 基因会导致鱼类颌面骨骼发育畸形。由此，我们认为CNE丢失和关键基因（如 hoxa2b）的功能突变，是驱动豆丁海马体型极度小型化和短吻表型的关键遗传因素。据此，本研究首次提出珊瑚能驱动其共栖物种小型化的新观点（图2）。图2 豆丁海马CNE丢失与hoxa2b基因的功能突变是驱动体型小型化和短吻表型的关键调控因素豆丁海马栖息于柳珊瑚过程中，珊瑚分泌物对其生存是一把“双刃剑”。一方面，豆丁海马的神经传导和离子通道相关基因发生了显著的快速进化，这表明它们可能衍生出对珊瑚毒素更强的耐受或抵抗能力；另一方面，豆丁海马能够利用宿主珊瑚分泌物的免疫保护功能来抵御外源病原体，这可能与豆丁海马大量丢失其免疫相关基因有协同演化关系。由此推断，这种“免疫精简”策略不仅可降低其能量消耗，更有助于其“雄性体内怀孕”模式的形成，有效避免了在胚胎着床过程中的免疫排斥反应（图3）。这种高度依赖宿主，并通过主动“精简”自身基因组来获取生存优势的过程，恰好符合了生物学中“黑皇后假说”（Black Queen Hypothesis）的典型例证——舍弃某些“昂贵”的功能，依赖“伙伴”提供。图3 豆丁海马对柳珊瑚适应的进化与遗传调控机制然而，在长期的演化过程中，珊瑚礁物种的适应辐射也可能带来潜在的生存风险，毕竟豆丁海马对柳珊瑚的依赖性已不可逆转。这意味着，未来全球气候变化和人类活动一旦威胁到其特定的珊瑚礁生态系统，将直接对豆丁海马等物种构成严峻的生存挑战。本工作一经发表即受到国际学界的高度关注。巴塞罗那大学著名遗传学家Cristian Cañestro指出：“在生命的演化中，基因丢失现象十分普遍。但这项出色的研究提供了一个清晰的例证，说明基因丢失有时反而能带来益处，从而促成进化上的创新和适应性变化”。海洋生物学家Richard Smith表示：“这项研究揭示了一种残酷的现象。这些海马之所以能够成功繁衍，正是得益于它们具备的一些特征，如完美的伪装能力、小巧的体型以及独特的生理结构，但如今这些特征恰恰成了它们应对环境变化最大的弱点”。上述研究工作由国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目共同资助完成。相关论文信息：Qu M#,Zhang YY#,Woltering J,Liu YL,Liu ZX,Wan SM,Jiang H,Yu HY,Chen ZL,Wang X,Zhang ZX,Qin G,Schneider R,Meyer A*,Lin Q*. Symbiosis with and mimicry of corals were facilitated by immune gene loss and body remodeling in the pygmy seahorse,PNAS,2025,122 (35):e2423818122.原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2423818122

2025-08-26

南海海洋研究所 | 研究揭示南海东部次海盆残余脊岩浆—水化共塑机制

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室、边缘海与大洋地质实验室（OMG）丘学林研究员团队运用纵横波速比（Vp/Vs）成像方法在南海东部次海盆残余扩张脊岩石物质属性和成因方面取得新进展。该成果发表在国际地学期刊Geophysical Research Letters《地球物理研究快报》。硕士研究生姜辉为论文第一作者，研究员黄海波和副研究员贺恩远为通讯作者。东部次海盆是南海面积最大的海盆，是研究南海海底扩张与构造演化的关键区域。东部次海盆~15.5 Ma停止扩张后，大量的后期岩浆在扩张脊附近喷发，持续近5个百万年。这些后期岩浆极大地破坏和改造了扩张末期的原生洋壳，导致其结构难以识别，阻碍了我们对南海扩张末期洋壳增生过程的认识。研究人员基于横穿残余扩张脊、长约110公里的主动源海底地震仪（OBS）剖面，利用P波、S波联合成像方法，获取了沿测线的Vp/Vs模型。模型有效区分了残余扩张脊附近的原生洋壳（Vp/Vs >1.7）和后期岩浆部分（Vp/Vs <1.7），并发现原生洋壳厚度明显减薄（3.3-4.3 km），下地壳近乎缺失。研究认为，东部次海盆扩张停止前，随着扩张速率与岩浆供给量的降低，扩张中心附近的地壳中形成了深大断裂，为海水的下渗提供了通道。在洋壳减薄区域，海水到达上地幔并形成蛇纹石化橄榄岩，蛇纹石化橄榄岩在构造张力和断层作用下被动抬升，而洋壳较厚的区域则表现为局限于地壳深处的有限蚀变。研究结果突出了岩浆-构造活动和水化过程的相互作用，为了解南海残余扩张脊洋壳的形成和改造提供了重要依据。本研究使用的OBS数据由国家基金委南海北部地球物理共享航次项目搭载中国科学院南海海洋研究所“实验2”号科考船采集，并得到国家自然科学基金、中国科学院青促会、广州市科技计划和中国科学院南海海洋研究所自主部署项目的资助。图1 南海东部次海盆主动源OBS深地震探测实验（G8G0）图2 东部次海盆残余扩张中心形成演化的模式示意图相关论文信息：Jiang,H.,Huang,H.,He,E.,Guo,J.,&Qiu,X. (2025). Hydration in the crust andupper mantle near the extinct spreadingridge in the eastern sub‐basin,South ChinaSea. Geophysical Research Letters,52,e2025GL115670. 原文链接：http://dx.doi.org/10.1029/2025GL115670

2025-08-25

深圳先进院丨免疫+抗衰老协同新型疗法：Ⅱ期临床试验显示更高缓解、更低毒性（Nature Medicine）

化疗联合免疫治疗（Chemoimmunotherapy）作为局部晚期头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）的新辅助策略，虽显著提升了病理缓解率，但受限于 “患者响应异质性、药物毒性叠加、耐药机制复杂” 三大核心问题，想要保障肿瘤患者的生活质量，实现“长期受益”仍具有挑战性。中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）脑认知与脑疾病研究所（以下简称“脑所”）徐放副研究员，与中山大学孙逸仙纪念医院范松主任医师、广州国家实验室范小英研究员、哈佛大学医学院Xinhui Wang教授合作，在Nature Medicine在线发表了论文Immunotherapy and senolytics in head and neck squamous cell carcinoma: phase 2 trial results，首次证实肿瘤微环境中的免疫衰老是导致免疫治疗耐药的关键因素，并通过动物模型和全球首个Ⅱ期临床试验证实抗衰老药物联合免疫治疗显著提升头颈鳞状细胞癌（HNSCC）患者治疗响应率，且大幅降低毒副作用。该研究为实体瘤免疫治疗提供了突破性策略。文章上线截图，https://www.nature.com/articles/s41591-025-03873-7?sessionid=-465100064免疫耐药新机制：单细胞多组学揭示免疫衰老核心作用研究团队最初通过一项II期临床试验（OOC-001）发现，尽管新辅助化疗联合免疫治疗在头颈鳞癌患者中取得了47.9%的病理完全缓解率，但仍有部分患者对治疗无响应。通过单细胞多组学分析，研究人员发现这些无响应患者的肿瘤微环境中存在明显的免疫衰老特征：CCR7⁺CD4⁺幼稚T细胞和CD27⁺记忆B细胞比例显著降低，TCR/BCR克隆多样性下降，同时衰老标志物p16/p21表达升高。团队还构建了免疫衰老相关基因集（immunosenescence-associated gene set, IAGs）评分系统，证实无响应患者的T/B细胞具有更高的IAGs评分，并且发现IGF1⁺巨噬细胞比例升高与CD4⁺幼稚T细胞减少呈负相关，揭示了免疫衰老是导致治疗耐药的关键机制。临床前模型验证：抗衰老药物DQ联合PD-1抑制剂逆转免疫衰老为了验证干预策略，研究团队在多种动物模型中测试了抗衰老药物联合免疫治疗的疗效。在4-NQO诱导的HNSCC衰老小鼠模型中，与单用PD-1抑制剂或联合化疗相比，PD-1抑制剂联合达沙替尼和槲皮素（D+Q）治疗显著减少了肿瘤病灶并延长了生存期。该联合治疗降低了肿瘤内免疫细胞的衰老标志物表达，同时增加了CD62L⁺CD44⁻幼稚CD4⁺T细胞比例。这一效果在Ercc1+/-早衰小鼠模型以及膀胱癌和乳腺癌移植模型中同样得到验证，表明D+Q联合PD-1抑制剂能够通过逆转免疫衰老增强抗肿瘤免疫应答。Ⅱ期临床试验结果：抗衰老联合免疫治疗实现高效低毒基于临床前研究的积极结果，团队开展了全球首个抗衰老药物联合免疫治疗的II期临床试验（COIS-01）。24例可切除头颈鳞癌患者接受替雷利珠单抗联合达沙替尼和槲皮素的新辅助治疗后，33.3%达到主要病理缓解，其中包括16.7%的病理完全缓解率，显著优于历史免疫单药治疗数据。更值得注意的是，该方案的3-4级治疗相关不良反应发生率仅为4.2%，远低于化疗联合免疫治疗的51%。免疫组化分析证实治疗后患者肿瘤内CCR7⁺幼稚T细胞增加，衰老标志物表达降低，为这种创新联合策略的临床转化提供了有力支持。综上所述，本研究通过前后两项由研究者发起的II期临床试验，结合单细胞多组学分析和动物模型实验，首次系统性地揭示了免疫衰老在肿瘤免疫治疗耐药中的关键作用，并创新性地提出抗衰老药物联合免疫治疗的策略。初步临床数据显示，这一联合方案不仅提高了病理缓解率，还大幅降低了治疗相关副作用，展现出良好的转化潜力。同时基于多种实体瘤模型，COIS-01的远期生存率亦值得期待。本研究开启了免疫联合抗衰老治疗实体瘤的一个新方向，针对肿瘤免疫治疗响应率低的临床瓶颈问题，为改善治疗效果提供了新思路，未来如何筛选或选择更强的抗免疫衰老靶向药物，优化剂量和给药频率，以及免疫和抗衰老药物在术后或标准治疗后维持阶段如何应用都值得进一步研究。范松主任医师（中山大学孙逸仙纪念医院）、范小英研究员（广州国家实验室）、徐放副研究员（深圳先进院/深圳理工大学）、Xinhui Wang教授（哈佛大学）为论文通讯作者；刘牛（中山大学孙逸仙纪念医院研究生/深圳先进院客座学生）、吴佳颖、钟江龙、魏宾、蔡婷婷（中山大学孙逸仙纪念医院）、邓恩泽（广州国家实验室）为论文第一作者。中山大学孙逸仙纪念医院研究生/深圳先进院客座学生陈运升、缪家豪等人对论文亦有贡献。

2025-08-26

广州地化所汪程远、徐义刚等 SA：嫦娥六号样品揭示月球年轻（<30亿年）火山活动的源区特征与热驱动力

传统观点认为，月球在约30亿年前就停止了火山活动，但嫦娥五号和六号分别带回了20亿年和28亿年前的玄武岩，证明月球"休眠"时间比想象中晚得多。这一新发现引出了一个重要的问题，究竟是什么样的热动力机制维持着月球的活力？对此，中国科学院广州地球化学研究所月球科学研究团队的汪程远副研究员、徐义刚院士等，联合广州地化所-香港大学化学地球动力学联合实验室的钱煜奇博士等，对嫦娥六号样品展开了详细的研究，为回答这一问题提供了新的视角。图1. 嫦娥六号着陆区地质图及嫦娥六号玄武岩Mg#-TiO2成分与阿波罗玄武岩的对比‌ 研究团队在嫦娥六号样品中发现了两种不同类型的火山岩：分别形成于着陆区东侧的29亿年前的超低钛玄武岩和位于着陆区的28亿年前的低钛玄武岩（图1）。它们虽然形成时间接近，但成分和源区深度差异显著（图2）。前者的源区略深（约120公里），不含钛铁矿；‌后者源自浅部（60-80公里）月幔，含少量钛铁矿。通过高温高压实验和微量元素模拟计算（图3），发现它们的源区分别对应月球早期岩浆洋结晶形成的含钛铁矿辉石岩（IBC）和辉石岩层。令人意外的是，本应沉入月球深部的IBC竟仍存在于浅部月幔，且受到了SPA大撞击的影响。图2. 嫦娥六号玄武岩起源温度和压力条件图3. 微量元素比值Ta/Nd-Zr/Nb模拟嫦娥六号玄武岩源区矿物组合传统理论认为，月球火山活动可能由富水或KREEP（一种富含放射性生热元素的物质）的源区驱动，但嫦娥五号和六号样品均排除了这两种可能：它们的源区贫水且亏损放射性成因同位素。基于嫦娥六号两类玄武岩的对比研究，研究团队提出了全新的机制（图4）：考虑到月球冷却过程中岩石圈逐渐加厚，岩浆很难到达月表而是底垫在具有不同流变性质的岩层中间。一般认为，岩石圈底部是具有不同流变性质的分界层，然而，热传导模拟表明，即使是高速的岩浆底侵到岩石圈底部，仍很难引发浅部IBC的熔融。因此，研究团队进一步提出，岩石圈内部IBC和下方橄榄岩之间可能是一个被忽视的分界层。热传导模拟显示，底垫到这个分界层的岩浆可以向上加热引发IBC熔融。图4. A. 月球早期（>30亿年）火山活动的多种热动力机制；B. 月球晚期（<30亿年）火山活动的浅部热动力机制；C. 遥感观测揭示的月球火山成分随时间的变化为进一步证明该机制可以适用于全月球火山，研究团队利用遥感数据分析了月球火山活动的成分随时间的变化，发现~30亿年可能是‌月球内部热动力的转折点（图4C）：30亿年前的玄武岩成分变化没有规律，表明其热动力机制是多源且复杂的（如KREEP、潮汐加热、撞击等）。30亿年之后，热驱动力变得单一，自下而上的的热传输机制占据主导。由于IBC层的流变学阻挡作用，深部来源的岩浆不能喷出月表。底垫岩浆的热传导致使年轻月球火山活动的源区集中在浅部月幔。此外，由于月幔结构上可能的二分性（正面的IBC相对背面可能具有更多的钛铁矿），使得正背面的年轻火山成分上也出现差异：正面以嫦娥五号玄武岩类型为主导，而背面则以嫦娥六号超低钛玄武岩类型的火山活动为主。该研究近期于近期发表在《科学进展》杂志上，研究主要受中国科学院院长基金，中国科学院广州地球化学研究所所长基金，以及香港研究资助局和中国科学院联合实验室等项目的资助。论文信息：Chengyuan Wang （汪程远）,Yuqi Qian（钱煜奇）,Jintuan Wang（王锦团）,Liang Liu（刘亮）,Le Zhang（张乐）,Zhiming Chen（陈志铭）,Jingyou Chen（陈景有）,Guanhong Zhu（朱冠虹）,Xianglin Tu（涂湘林）,Zexian Cui（崔泽贤）,Qing Yang（杨晴）,Yan-Qiang Zhang（张彦强）,Pengli He（贺鹏丽）,Yonghua Cao（曹永华）,Haiyang Xian（鲜海洋）,James W. Head III, Yi-Gang Xu*（徐义刚）,The source and thermal driver of young (<3.0 Ga) lunar volcanism. Science Advances

2025-08-26

广州地化所陈景有、张乐、徐义刚等-NA：嫦娥六号月壤揭示月球阿波罗盆地形成于约41.6亿年前，定位太阳系撞击历史关键锚点

月球形成初期曾经历剧烈的小天体撞击事件，其表面广泛分布的巨型撞击盆地（直径超过300公里）是最直观的地质记录。这些巨型撞击盆地集中形成的时期被称为月球晚期重轰击（Late Heavy Bombardment，LHB），其本质反映了月球撞击通量的变化。关于LHB期间月球撞击通量的变化，学术界长期存在两种对立的观点：1、撞击通量自月球形成后呈现持续缓慢下降的趋势； 2、撞击通量在距今约38–40亿年内突然升高。导致这一争议的主要原因是月球的大多数撞击盆地缺乏精确的放射性同位素年龄的约束。嫦娥六号采样点所在的阿波罗（Apollo）盆地直径约540公里，作为月球南极-艾特肯（SPA）盆地内最大的次级撞击构造，其形成年龄可能标志着LHB的启动时间。因此，精确测定该盆地的形成年龄成为破解LHB之谜的关键。图1 嫦娥六号月壤中识别出的三颗KREEP岩屑撞击熔融岩石（impact melt rock）是月球岩石遭受撞击时产生的高温熔体冷却结晶而形成的一类特殊月球岩石，被视为记录月球撞击历史最理想的“地质时钟”。通过对这类岩石的精细年代学研究，有望获得Apollo盆地的形成时代。中国科学院广州地球化学研究所月球样品研究小组陈景有博士后、张乐高级工程师等在徐义刚院士指导下，联合大湾区研究团队（中山大学肖智勇教授和香港大学钱煜奇博士）以及国外合作者，从3.5 g嫦娥六号月壤样中识别出三颗撞击熔融岩屑（图1）。这些岩石碎屑(150-350微米）具细粒嵌晶-斑状结构、高Co/Ni（11.2–14.6）铁镍金属以及矿物组合不一致的冷却速率等特征，且显著富集不相容元素（图2a-c），其Sr同位素符合KREEP（泛指富集钾元素、稀土元素，磷元素及其他不相容元素组分的月球岩石）岩石演化的特征（图2d）。因此本次发现的这三颗岩屑为富KREEP撞击熔融岩石。图2 三颗撞击熔融岩屑的微量元素成分以及Sr同位素组成。研究团队利用离子探针技术分析了两颗岩屑中的含锆矿物、磷酸盐矿物以及其他硅酸盐矿物，得到了具有非常一致的Pb-Pb年龄，分别为4164±7 Ma和 4184±40 Ma，平均加权年龄为41.6 亿年，很可能对应于一次大规模撞击事件的发生时间。图3 最左侧Pb-Pb等时线年龄。考虑到嫦娥六号采样点位于南极-艾特肯（SPA）盆地中的阿波罗盆地内，上述获得的撞击年龄最有可能记录的是SPA或者阿波罗盆地的形成时代。然而现有的样品分析和撞击坑统计研究表明，SPA盆地的形成年龄早于42亿年前。因此，本研究分析的较年轻的撞击熔体碎屑（~4.16 Ga）最有可能记录的是阿波罗盆地的形成年龄。三颗岩屑的KREEP特征指示它们是阿波罗撞击盆地形成的产物。SPA撞击盆地内部的KREEP物质被认为有三种可能的来源：1、雨海盆地撞击对跖点溅射；2、SPA撞击事件本身挖掘出的深部月球岩浆洋残余物（urKREEP）；3、SPA撞击熔融池的分异产物。本研究获得的撞击年龄（4.16 Ga）显著老于雨海盆地的年龄（~3.9 Ga），并年轻于预计的SPA年龄，因而排除了第一和第二种来源。热化学模型的结果显示SPA撞击熔融池可能经历了类似月球岩浆洋的结晶过程，导致晚期分异残余物具有类似KREEP地球化学特征。地形地貌观测表明，在阿波罗盆地形成以前，部分SPA撞击熔融池分异的KREEP物质已分布在Apollo盆地区域（图4a）。因此，在阿波罗盆地形成时，该区域之前分布的KREEP物质将无可避免地被改造，形成新的具有KREEP属性的撞击熔体。最后，由Chaffee S撞击事件将阿波罗撞击产生的富KREEP岩石输送至嫦娥六号着陆区（图4b）。图4 嫦娥六号月壤样品中富KREEP撞击熔融岩石成因模式图。综合遥感数据、地球化学数据、岩石学特征和着陆区地质背景等多方面的信息，本项工作证实了阿波罗盆地形成于距今约41.6亿年前，这一发现对于理解太阳系晚期重轰击（LHB）事件具有两点新的指示意义。第一，基于撞击坑频率统计的结果表明，阿波罗盆地的形成年龄略晚于酒海（Nectaris）盆地的形成年龄（图5）。由于酒海盆地常被用作LHB事件的起始标志，这一结果将LHB的起始时间进一步约束至早于41.6亿年。第二，撞击通量的分析揭示LHB期间撞击通量呈缓慢衰减，不支持灾变式（38-40亿年间撞击通量激增）的LHB。图5 晚期重轰击（LHB）期间月球撞击通量的变化模式图项目资助：本工作得到了中国科学院、中国科学院广州地球化学研究所月球研究项目和中国科学院与香港地区“化学地球动力学联合实验室”等的资助。论文信息：中国科学院广州地球化学研究所徐义刚院士研究团队，联合粤港澳大湾区科研力量（中山大学、香港大学）及国际合作学者（英国曼彻斯特大学、美国布朗大学和圣母大学），通过对嫦娥六号返回样品中撞击熔融岩屑的系统分析，成功确定了嫦娥六号采样点所在的阿波罗盆地形成于距今约41.6亿年前，为揭示太阳系早期撞击历史提供了关键的时间锚点。研究成果以“KREEP-like lithologies in the South Pole-Aitken basin reworked by the Apollo basin impact at 4.16 Ga”为题，于北京时间2025年8月20日星在线发表于Nature Astronomy。论文共同第一作者为中国科学院广州地球化学研究所陈景有博士后和张乐高级工程师，通讯作者为徐义刚院士。

2025-08-20

广州地化所黄永胜、吴国济等-GCA+CMP：高温高压实验限定俯冲带蛇纹岩碳酸盐化对全球深部碳循环的影响

碳(C)元素在地球表层与深部圈层之间的迁移与再循环过程对全球气候变化和地球宜居性演变具有重要调控作用。俯冲带是地球深部C循环的关键构造单元。通过俯冲作用，板片将沉积有机C、蚀变洋壳和岩石圈地幔中的无机C输入地球内部；与此同时，深部变质脱水/部分熔融产生的富C流体和熔体又将C通过火山/热液活动等方式返回地表系统。这一动态循环过程中，含CO2流体与镁铁质-超镁铁质岩系发生广泛的水–岩反应，促使C以稳定的碳酸盐矿物相（如菱镁矿、白云石等）在俯冲带中沉淀固定。近年来，多学科交叉研究（包括：高压–超高压岩石学观察、高温高压实验模拟和大地电磁及地震波速探测）共同揭示，俯冲带不同深度普遍发育的碳酸盐化蛇纹岩可能是深部C循环的重要"储库"与"中转站"。特别是，蛇纹岩在H2O–CO2–NaCl多组分流体体系中的碳酸盐化反应，通过控制C的溶解–沉淀平衡，深刻影响着俯冲带C通量的空间分配与时间演化。然而，该过程对全球深部C循环的定量贡献仍存在三个关键科学问题亟待解决：(1)反应动力学参数的精确限定；(2)不同温压条件下的C固定效率；(3)俯冲带C收支的评估。为系统揭示蛇纹岩碳酸盐化的动力学特征与反应平衡状态，本研究设计了两组系统的实验： 1) 在140–180 MPa、300–500 °C条件下，定量限定H2O–CO2–NaCl流体体系中蛇纹岩碳酸盐化速率，并评估板片弯曲断层区域的C封存潜力； 2) 在1.0–3.0 GPa、300–800 °C条件下，测定H2O–CO2–NaCl流体体系中蛇纹岩碳酸盐化反应程度，量化弧前蛇纹岩化地幔楔的C固定能力。实验结果显示：蛇纹岩碳酸盐化速率及反应程度与流体盐度呈负相关，而与温度、压力及XCO2呈正相关关系。基于本实验数据与前人研究成果，我们建立了蛇纹岩碳酸盐化动力学参数的经验公式。模型计算表明：(1)全球俯冲带弯曲断层中，蛇纹岩碳酸盐化作用每年可向地幔输送7.3–28.5 Mt C，相应蛇纹岩消耗量 < 1 vol% (图1)；(2)在15–80 km深度范围内，49–76%板片释放的C可被地幔楔蛇纹岩碳酸盐化作用固定，形成每年0.02–4.17 Mt的C封存量，蛇纹岩消耗比例为0.1–10 vol% (图2)。这些定量约束为建立俯冲带C收支平衡模型提供了关键的实验约束。本研究成果由中国科学院广州地球化学研究所黄永胜副研究员团队主导，联合日本东北大学(奥村聪副教授、辻森樹教授等)及德国拜罗伊特大学(李元研究员)共同完成。系列成果已发表于矿物岩石学与地球化学领域权威期刊《Contributions to Mineralogy and Petrology》和《Geochimica et Cosmochimica Acta》。论文信息：Yongsheng Huang*; Satoshi Okumura; Kazuhisa Matsumoto; Naoko Takahashi; Hong Tang; Guoji Wu; Tatsuki Tsujimori; Michihiko Nakamura; Atsushi Okamoto; Yuan Li. 2024. Experimental constraints on serpentinite carbonation in the presence of a H2O–CO2–NaCl fluid. Contributions to Mineralogy and Petrology 179,98. DOI: 10.1007/s00410-024-02175-4论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00410-024-02175-4#Sec8论文信息：Guoji Wu; Yongsheng Huang*; Michihiko Nakamura; Tatsuki Tsujimori; Yuan Li. 2025. Sequestration of carbon in the forearc mantle wedge. Geochimica et Cosmochimica Acta. DOI: 10.1016/j.gca.2025.07.002论文链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2025.07.002图1. 俯冲板片弯曲断层中的蛇纹石碳酸盐化 (Huang et al.,2024 CMP)图2. 俯冲带弧前地幔楔中的蛇纹岩碳酸盐化 (Wu et al.,2025 GCA)

2025-08-18

南海海洋所 | 马尾藻场碳汇研究取得重要进展

近日，中国科学院南海海洋研究所胡超群研究员团队在大型海藻惰性溶解有机碳（RDOC）形成机制及其碳封存能力精确测算方面取得重要进展。研究成果以“Accurate Accounting and Molecular Composition Analysis Reveal Sargassum Beds as a Major Marine Carbon Sequestration”为题发表于国际著名期刊Environmental Science & Technology（《环境科学与技术》），并被选为封面文章。硕士研究生余宿中及其导师研究员任春华、广西科学院研究员姜发军为论文共同第一作者，研究员胡超群和研究员陈廷为共同通讯作者。温室气体的持续排放加剧了全球气候变暖，海洋碳汇因其巨大的碳封存潜力，被视为缓解气候变化的重要负碳排放途径。长期以来，大型海藻生态系统因其碳汇机制研究有限和碳汇贡献量化困难而未被纳入海洋碳汇的评估范畴。研究团队以涠洲岛马尾藻场为研究对象，采用野外监测与室内实验相结合的方法，调查了马尾藻整个生命周期内的生物量变化，首次开展了南海马尾藻场RDOC形成机制及其碳封存能力研究。结果表明：RDOC是海洋长期碳封存的重要载体，马尾藻通过自身代谢及微生物作用可向海域输送RDOC，其中马尾藻的代谢活动在RDOC形成过程中占据主导地位。马尾藻通过代谢活动向水体释放的溶解有机碳（DOC）约占藻体碳储量的17.95%，其中高达64.29%的DOC最终转化为RDOC。同时，研究建立了精准的马尾藻RDOC碳封存量的估算方法，估算出涠洲岛马尾藻场RDOC的碳封存量约为 9.17 g C·m⁻²·yr⁻¹，并借助傅里叶变换离子回旋共振质谱技术（FT-ICR MS）与三维荧光光谱技术（EEMs）在分子层面上进一步揭示了马尾藻释放的DOC成分及其稳定性。研究结果不仅揭示了大型海藻在碳封存中所起的重要作用，而且为大型海藻碳封存的定量评估提供了新的思路与方法。该研究得到了国家重点研发计划课题和广西科学院创新团队启动资助项目资助。相关论文信息：Yu SZ#,Ren CH#,Jiang FJ#,Jiang X,Zhuang JL,Pan WJ,Qin Z,Huo D,Tu YK,Liu Y,Wang X,Liang JX,Chen T*,Hu CQ*. Accurate accounting and molecular composition analysis reveal Sargassum beds as a major marine carbon sequestration. Environ Sci Technol 2025 59: 16985-96.原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c02913图1 Environmental Science & Technology封面论文图2 马尾藻碳汇的精确测量与分子组分分析

2025-08-22

深圳先进院 | 工程化生物纤维素止血敷料赋能烧伤创面治疗（Advanced Materials）

近日，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、合成生物学研究所材料合成生物学研究中心钟超团队，联合上海交通大学医学院附属瑞金医院烧伤整形科刘琰团队，在国际学术期刊Advanced Materials发表题为“Thrombin-Anchored Bacterial Cellulose Dressing for Advanced Burn Wound Care”的研究论文。近日，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、合成生物学研究所材料合成生物学研究中心钟超团队，联合上海交通大学医学院附属瑞金医院烧伤整形科刘琰团队，在国际学术期刊Advanced Materials发表题为“Thrombin-Anchored Bacterial Cellulose Dressing for Advanced Burn Wound Care”的研究论文。该研究基于纤维素结合结构域（CBD）的非共价桥连机制，成功将重组人源凝血酶固定于生物纤维素基体上，构建出兼具止血与促愈合功能的一体化敷料（T-BC）。该材料在烧伤创面护理中表现出优异的生物性能和组织修复能力，为严重创伤管理提供了新的材料策略，并展现出良好的临床转化潜力。在临床烧伤创伤治疗中，早期削痂术是清除坏死组织、减轻炎症反应并改善愈合效果的关键干预措施。然而，该手术通常伴随明显的术区出血。若止血控制不充分，不仅会增加继发感染风险，还可能延缓创面修复进程，影响患者康复。当前临床常用的止血方式存在显著局限：电凝止血虽可有效控制出血，但其热损伤效应易对周围健康组织造成二次损伤，且处理过程需逐点操作，效率较低；而商用止血剂在换药时易出现再出血、贴附性差、机械强度不足等问题。这些挑战凸显出对兼具快速止血与良好生物相容性的新型创面修复材料的迫切需求。在众多材料中，生物纤维素（BC）因其高度可控的纳米网状结构、优异的机械强度、良好的透气性与生物相容性，被广泛视为理想的创面敷料基材。该材料是由康普茶菌Komagataeibacter rhaeticus在培养基的气-液界面自然生成的湿膜，其不引起免疫排斥反应，有助于维持湿润微环境，促进细胞迁移与组织再生。然而，BC本身缺乏主动的生物功能，如止血活性，这限制了其在复杂创面中的应用。凝血酶作为止血级联反应中的关键酶，不仅可迅速催化纤维蛋白原生成纤维蛋白形成血凝块，还能通过与细胞表面受体相互作用参与调控伤口愈合过程。但天然凝血酶在创面使用时常因易被体液降解、局部停留时间短、粘附性差等问题而疗效受限。针对上述问题，本研究创新性地设计并构建了人源凝血酶与纤维素结合域（CBD）的融合蛋白，通过简单浸泡方式将其锚定至BC膜表面，成功制备出具备协同功能的T-BC敷料。该策略基于分子识别机制进行酶固定化，无需有机溶剂或复杂化学修饰，兼顾绿色、安全与工艺可行性。制备所得的T-BC复合敷料在保留BC原有结构和保湿优势的基础上，实现了快速且持久的止血性能，为烧伤创面修复提供了一种新型、高效且具临床转化潜力的材料解决方案（图1）。在初步实验中，研究团队首先筛选获得了能够与生物纤维素高效、稳定结合的纤维素结合结构域（CBD），并将其与人凝血酶原-2构建为融合蛋白进行表达。该融合蛋白经蛇毒酶Ecarin激活后成功转化为具有完整酶活性的CBD-凝血酶，并在体外实验中表现出显著的促凝血功能，能够快速诱导血液凝固。进一步通过大鼠肝脏切口模型验证了该策略的止血效果：CBD-凝血酶与BC基质的稳定结合将BC转化为具有生物活性的功能性止血敷料，可在1分钟内实现快速止血（图2），表现出优越的即时止血能力。此外，研究系统开展了T-BC敷料的细胞毒性、溶血活性与组织相容性评价，相关结果表明该材料具有良好的生物安全性，支持其在临床烧伤创面修复中的应用。在模拟深Ⅱ度烧伤削痂创面的大鼠模型中，T-BC敷料展现出显著的促愈合效果。治疗组在第5天的创面闭合率明显高于未处理组，表明该材料可有效加速创面愈合进程（图3）。进一步的转录组学分析显示，T-BC能够调控多条与血管新生、炎症消退和细胞外基质重塑相关的信号通路，提示其在多阶段创面修复过程中发挥协同作用。这一分子层面的调控作用亦得到了细胞水平和组织学结果的佐证，验证了T-BC在创面微环境中长期稳定存在的基础上，兼具止血与组织再生的双重功能。综上所述，T-BC敷料有效填补了烧伤创面护理中的关键技术空白，兼具快速止血与加速组织再生的双重功能，显著改善了创面修复效率并有望提升患者整体预后表现。通过蛋白功能模块—碳水化合物结合域—碳水化合物基质的可编程构建策略，该平台兼顾材料的模块化设计、生物功能性与临床相关性，为未来在急性创伤及慢性难愈性伤口治疗中的应用提供了广阔前景和发展潜力。中国科学院深圳先进技术研究院研究员钟超、副研究员安柏霖和上海交通大学医学院附属瑞金医院刘琰主任为本文的通讯作者。深圳先进技术研究院科研助理王瑶敏和瑞金医院主治医师杨沛瑯为本文共同第一作者。中国科学院深圳先进技术研究院副研究员王艳怡在本研究过程中提供了重要指导与支持。本研究得到了国家重点研发计划、深圳市医学研究专项资金、国家杰出青年科学基金、深圳市科技计划项目、国家自然科学基金以及深圳合成生物学创新研究院等项目的资助。同时，本研究感谢材料合成生物学研究中心仪器分析平台，以及深圳合成生物研究重大科技基础设施在本研究中提供的技术支持。文章上线截图图1 | T-BC敷料在创面治疗中的作用机制图2 | T-BC止血敷料的体外及体内性能评估图3 | 大鼠削痂创面模型中止血促愈效果评估原文链接

2025-07-28