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2023年01期

专题 | 从基因和表型研究，到营养健康的优化

作为全球经济发展最快的国家，在过去几十年中我国居民经历了西方国家人群需要一二百年才完成的膳食结构和生活方式的转型，伴随而来的是心脑血管疾病、2型糖尿病和某些癌症等慢性疾病的快速攀升，严重威胁国民的健康。4次全国性营养调查显示：不健康的膳食因素是造成我国心血管代谢性疾病负担最重要的因素。如何借助“精准营养”理念和研究策略，优化国民营养，促进健康仍是巨大的挑战，同时也是国内外营养及相关

专题 | 大梦谁先觉，平生我自知：浅析睡眠表型

睡眠是一个复杂的生理和行为过程[1]，古今中外对睡眠的研究有着漫长的发展历程。我国古代的中医典籍《黄帝内经》中就有大量关于睡眠的描述。“阳气尽则卧，阴气尽则寤”，体现了人体生物钟对自然环境的适应，契合了中医“天人合一”的理念。“起居无节，故半百而衰也”，告诫人们作息紊乱的危害。“胃不和则卧不安”，则表现了脏腑功能与睡眠息息相关。当脏腑、经络功能紊乱，阴阳平衡失调，则会导致“神”病变，产生睡眠障碍[

专题 | 身体里的电信号，你感应到了吗：浅析生物电表型

生物电包含自发生物电和诱发生物电。前者为无需外接刺激、由细胞或组织自行产生，临床上通常用于监测健康状况及身体状态；后者是外界对生物体、细胞或组织施加刺激而产生，一般是生物体、细胞或组织对外界刺激的响应，在事件识别及脑机接口等领域有较为广泛的应用。生物电的产生生物电的产生依赖于细胞膜电位或极性状态的改变[1]，其根本因素是细胞内外离子的分布状态的变化，而离子的分布情况与细胞膜上的离子通道和离

前沿 | 从肠道菌群角度重新认识食品添加剂

食品添加剂是广泛应用于食品中，为了改善其品质和色、香、味，或者为了防腐、保鲜等需要而加入食品中的物质，被誉为现代食品加工制造业的灵魂。按照来源可分为天然食品添加剂和人工合成食品添加剂。根据我国《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）（简称《食品安全标准》），食品添加剂可分为22类，如乳化剂、甜味剂、着色剂、抗结块剂等。随着消费者对于食品营养及质量的追求，加工食品的地位逐渐

前沿 | 重构人类演化中族群融合与基因交流历史的方法

遗传混合是人类演化的重要驱动力之一。实际上，世界上大部分人群都是混合人群，并且其混合过程随着时间的推移越来越复杂。其中最典型的混合人群有非裔美国人（African American）、拉丁裔美国人（Latino American），以及我国西北地区的维吾尔族和哈萨克族人群等。准确而高效的统计模型与算法工具，可以为解析混合人群的祖源构成、重构混合历史模型，以及阐明人类遗传多样性的产生和演化机制，提供

论坛 | 美国商业航天发展带来的启示

近年来，商业航天占航天经济的比例呈稳定上升趋势。据2021年《航天报告》，2020年全球太空经济中商业航天总量达3570亿美元，占比高达79.8%[1]。而早在2017年，美国商业航天占该国航天经济的比例已达80%左右。以卫星为例，截至2021年底，美国拥有2944颗卫星，其中商业卫星2516颗[2]，占比超过85%。随着马斯克（E. Musk）的太空探索技术公司（SpaceX）将“鼓舞四人组

知识讲堂 | 纳米盘——膜蛋白研究新平台

膜蛋白，是能够结合或整合到细胞膜或细胞器膜上的蛋白质的总称，是生物膜功能的主要承担者，是体内细胞增殖分化、能量转换、信号传导和物质运输的主要承载者。膜蛋白主要包括外周膜蛋白、整合蛋白、脂锚定蛋白三类，其中整合蛋白中的通道蛋白、受体蛋白、载体蛋白，以及各种酶等，是现代生物医学领域中重要的研究内容。然而，由于膜蛋白不溶于水，且在体外难以保持天然形态，因此极大地限制了天然膜蛋白的相关研究

科学源流 | 穆尔：得州拓扑学派奠基人

1973年，美国得克萨斯大学奥斯汀分校将新落成的数学、物理和天文学大楼命名为“穆尔楼”，这是为了纪念20世纪早期点集拓扑学的奠基人之一——罗伯特·李·穆尔（Robert Lee Moore）。在当时，有6位知名数学家为这栋大楼的落成做了报告。他们分别是：坎农（J. Cannon）、麦克米伦（D. McMillan）、查普曼（T. Chapman）、凯利（J. Kelley）、雷

科学源流 | 贝尔不等式检验简史

量子力学是构成现代物理学大厦的两大支柱之一，从根本上改变了人类对物质结构及其相互作用的理解，是久经考验、最为成功的科学理论之一，它的建立标志着人类对客观规律的认识从宏观世界深入到微观世界。它推动了小到芯片，大到航天飞机等无数前沿科技的发展。理论物理学家温伯格（S. Weinberg）在其著作《量子场论》中提到：“如果发现不服从量子力学和相对论法则的系统，那则是一场灾难。” 但是，

科学源流 | 地球态变与全球气候异常

全球气候异常近几年全球出现气候异常，一些本来寒冷的地区变得温暖了，甚至是高温天气；而一些本来温暖的地区却出现严寒天气；一些地区本是雨量充沛的，却出现严重旱灾。因为气候异常，相应引起的各种自然灾害明显增多，给人类的生产和生活带来了严重影响，也给生命财产带来严重损失，有关资料显示，2021年自然灾害造成的经济损失超过1700亿美元（约合人民币10 830亿元），导致至少1075人死

贮存·检索 | 从木乃伊到古基因组学：是什么使我们成为独一无二的人类

2022年诺贝尔生理学或医学奖授予瑞典科学家斯万特·帕博（Svante P？？bo），以表彰他在已灭绝古人类基因组和人类演化领域中的贡献。自20世纪80年代以来，帕博就致力于从遗传学角度探索人类演化历史。从发表已灭绝的古人类尼安德特人的全基因组草图，到通过古DNA发现从未被识别的已灭绝古人类——丹尼索瓦人，帕博从古人类遗骸中提取DNA并测序，为理解古人类关系提供了一种比形态学更准确有效的方法，突破

贮存·检索 | 量子纠缠、贝尔不等式和量子信息科学到底是什么

2022年诺贝尔物理学奖颁给了阿斯佩（A. Aspect）、克劳泽（J. F. Clauser）和蔡林格（A. Zeilinger）这三位科学家，以表彰他们“进行了纠缠光子的实验，确认贝尔不等式不成立，并开创了量子信息科学”。量子纠缠要理解量子纠缠的概念，先要从量子说起。量子并不是具体的粒子，而是事物最小的不可分割的基本单元。比如光是由光子组成的，我们可以把一个光子看作一个量子。同样地，一

贮存·检索 | “咔嗒”一连，化繁为简

分子的合成是一个非常具有挑战性和复杂的过程。我们不仅需要掌握如何将化合物的不同部分组合在一起，形成实际的连接，而且还需要能够以正确的方式控制所有错综复杂的原子连接，以形成需要的产物。在日常生活中，我们或多或少会接触过到一些益智玩具，例如比较有名的有“乐高”积木。当我们试图搭建一个巨大的模型时，通常会采用“模块拼接法”来完成，即首先分别搭建一些小模块，并在接口处留下与其他小模块连

贮存·检索 | 经济危机中银行核心作用的现代研究

2022年10月10日，瑞典皇家科学院宣布将今年诺贝尔经济学奖颁发给伯南克（B. S. Bernanke）、戴蒙德（D. W. Diamond）和迪布维格（P. H. Dybvig），以表彰他们“对银行和金融危机的研究”做出的杰出贡献。他们的研究成果提升了我们对银行在经济中所扮演角色的理解，同时，他们的研究发现避免银行倒闭是至关重要的，尤其是在金融危机期间。伯南克1953年出生

跟踪·扫描 | 西北工业大学光动无人机研究取得新突破

[本刊讯] 近日，西北工业大学光电与智能研究院李学龙教授课题组在光动无人机方面的研究取得突破性进展。利用智能信息传输处理和高能激光等技术，成功实现了对无人机的全天时智能视觉跟瞄和自主远程供能，开启了中国无限续航无人机的探索。近年来，中国无人机行业发展迅速，应用场景不断拓展加深。但大多数无人机的续航时间在1小时之内，工作效率低，难以在复杂耗时的任务中发挥作用。该课题组的光动无人机使用高能激光进行

跟踪·扫描 | 寒武纪生物古地理格局与多样性演变的耦合关系

[本刊讯] 中国科学院南京地质古生物研究所那琳博士、李启剑副研究员，与德国埃朗根—纽伦堡大学合作，基于PBDB数据库（https：//paleobiodb. org）4万余条寒武纪无脊椎动物化石产出记录数据，结合网络分析法，对此时期的生物古地理格局进行深入剖析，探讨了寒武纪大爆发及随后若干次生物灭绝事件如何在全球尺度对上述格局造成影响。成果2022年12月在线发表于《古生物学》（Paleobiol

跟踪·扫描 | 中国科学技术大学实数量子力学检验实验入选2022年国际物理学十大进展

[本刊讯] 2022年12月20日，美国物理学会旗下Physics网站公布2022年国际物理学领域十项重大进展，中国科学技术大学的实数量子力学检验系列实验入选。经典物理学只用实数就可以写出所有定律，仅为方便计算主观引入复数。而量子力学是否必须使用复数描述，以及虚数的基本单位i是否客观实在一直存在争议。检验复数在量子力学中的必要性的理论判据于2021年被提出。该理论测试方案是在一纠缠交换网络