DNA数据存储的科研概况国际对比与分析

全球数据量快速增长,成为数字经济发展的核心引擎,但传统数据存储介质受到功耗、体积、成本等限制,难以满足不断增长的数据存储需求。以脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)分子作为存储介质的新型存储方式引起了国内外高度重视,世界主要国家均对其研究进行了顶层规划,部署了一系列重要科研计划。但是,DNA数据存储作为一个新兴交叉研究领域,其发展的“源”与“流”仍存在需要深入分析的问题。针对该问题,从信息、半导体与合成生物学交叉融合的角度深入挖掘DNA数据存储发展的源头,对近年来国际上主要国家与地区在DNA数据存储领域的发展规划进行分析归纳,梳理国内外的科研项目规划布局,尤其是美国“半导体合成生物学联盟”推动的基础研究项目、美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)与美国情报高级研究计划局(Intelligence Advanced Research Projects Activity,IARPA)推动的面向应用的集中攻关项目、欧盟的地平线2020计划以及我国的重点研发计划等。通过比较可发现,美国主要采用政府部门主导、应用目标导向的研究模式,欧盟与我国在“十三五”期间及时跟进;我国在“十四五”期间设立了重点研发计划“生物与信息融合(BT与IT融合)”,致力于推动DNA数据存储等领域的发展,实现DNA数据存储发展带动生化仪器乃至生物经济、数字经济的发展。探索DNA数据存储发展的“源”和“流”,为从事该领域的研究者识别真正制约该领域发展的“真问题”提供参考,也为科技管理部门研判DNA数据存储的国际发展趋势提供参考。     

旧石器技术研究法之应用——以观音洞石核为例

中国旧石器材料数量众多,表现出一定的地域特色,在世界旧石器考古学领域占有重要地位.研究表明,类型学在解读与提取石器所包含的人类技术行为信息方面的能力有较大的局限性,而且中国旧石器时代的一些石制品的形态和组合与欧洲和近东常常难以直接对比,对器物的分类定名也存在交流上的困难.由法国学者开创发展起来的史前石器技术研究理论和方法在分析形态特征的同时,通过关注支配石器工业生产体系的技术机制和逻辑规则,对深入细致地探讨史前人类的认知特征和技术行为可以发挥重要作用,也能为石器工业甚至跨地域文化之间的比较提供基础.本文对贵州观音洞遗址的石核标本为例进行了技术分析,说明其在研究中国旧石器材料上的可行性,特别是信息提取上的优势.     

科技考古研究范式之思考

范式自20世纪60年代创立以来,已普遍使用于多个科学研究领域,并于七八十年代引入至考古学。目前,国内外学界对考古学的研究范式有不少讨论,但对科技考古的研究范式的认知仍属空白。本文在简要介绍科学研究范式和考古学研究范式的基础上,首次提出了科技考古研究的3种范式,即科技范式、考古范式、科技考古融合范式,详细阐述了3种研究范式的理论、方法、实践等。此外,本文还指出：科技范式是推动科技考古研究发展的“发动机”,考古范式是掌控科技考古研究方向的“方向盘”,而科技考古融合范式则是协调科技考古各研究领域的“中控台”,真正让科技与考古融为一体。最后,笔者还对在科技考古研究范式下如何构建研究人员的知识体系提出了一些看法。     

元基因组学及其在转化医学中的应用

微生物群落遍布于人体的每个角落,与人共生并对人体健康产生重要和深刻的影响。与人类共生的全部微生物的基因组总和称为“元基因组”或“人类第二基因组”。研究人体微生物群落及相关元基因组数据,对转化医学领域的基础研究和临床应用具有重要的价值。通过对生物医学相关的高通量元基因组数据进行分析,不仅能为基础医学研究向医学临床应用转化提供新思路和新方法,而且具有广阔的应用前景。基于新一代测序技术产生的数据,元基因组分析技术和方法能够弥补以往人体微生物先培养后鉴定方法的缺陷,同时能有效鉴定和分析微生物群落的组成及功能,从而进一步探究和揭示微生物群落与机体生理状态之间的关系,为解决许多医学领域的难题提供了全新的切入角度和思维方法。文章系统介绍了元基因组研究的现状,包括元基因组的方法概念和研究进展,并以元基因组在医学研究中的应用为着眼点,综述了元基因组在转化医学方面的研究进展,进一步阐述了元基因组研究在转化医学应用领域中具有的重要地位。     

新疆吐鲁番加依墓地的母婴合葬现象

新疆吐鲁番加依墓地位于吐鲁番市亚尔乡加依村南3公里的戈壁台地上,其年代大致在青铜-早期铁器时代。本文结合人类骨骼考古学、死亡考古学与临床医学的方法,对其中4例疑似的母婴合葬墓（M31、M70、M222、M224）进行了研究。通过对墓葬中遗骸的生物学信息以及埋藏位置信息的采集与分析,判断这4座墓葬中的个体关系应当为母亲和其婴儿。其中,3座墓葬中的母婴个体为分娩后死亡,1座墓葬中的母亲和胎儿个体死于孕期或者分娩过程中。造成这些个体死亡的直接原因可能是难产和产褥期疾病,营养不良和感染性疾病等因素也增加了他们的死亡风险。这4座墓葬一方面体现了古代女性生育所面临的困难,一方面体现了加依先民们对于母婴联结以及“灵魂”的认识,将母婴葬于一室不仅是对死者的关怀,更是对生者的告慰。本文的研究旨在为解读古代遗址中的母婴合葬墓提供一个新视角。     

法国著名旧石器考古学家博伊达教授来华访问并作专题报告

2008年11月7日下午,来华进行学术访问的法国巴黎第十大学史前学教授、法国大学学院院士博伊达（Eric Booeda）在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所作了一场题为《20世纪下半叶旧石器考古学研究方法的进展》的讲座。博伊达教授对20世纪下半叶旧石器考古学研究方法偏重于自然科学和人类学的两个方向进行了对比和阐述,主要以法国和美国的旧石器考古学研究为案例进行了说明,并具体分析了两种研究路线的长处与短处。     

埋藏学研究的意义

埋藏学是指专门研究生物死亡、破坏、风化、搬运、堆积和掩埋的整个过程,以及在这一过程中所受到的各种各样因素影响而发生变化的一门科学。早期的埋藏学被认为是古生物学的一个组成部分。现在的埋藏学已经超出了单纯属于古生学的范畴,渗透到考古学,尤其是史前考古领域,并牢牢地扎了根。从史前考古方面讲,当前,这一事业正在迅速发展。考古学家从遗址、地点和获得的文化遗物中要了解更多可能存在的信息,回答更多的有关古代人类生活与周围环境的     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

“自然对人类的贡献”的实现、发展趋势和启示

生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(IPBES)的目标是加强科学政策对生物多样性和生态系统服务的影响。为了更好地理解和展示IPBES目标的基本要素及其相互关系, 在千年生态系统评估(MA)的基础上, IPBES融合多种知识体系, 不断完善、创新, 逐步形成了以“自然对人类的贡献” (NCP)为核心的概念框架。本文首先梳理了NCP的发展历程, 论述了NCP与生态系统服务的关系, 指出两者均关注人类福祉, 但与生态系统服务不同的是, NCP涵盖了自然对人类生活的消极影响, 强调社会文化因素、传统知识和土著居民的地位以及人与自然共同作用的重要性。其次, 本文阐述了人与自然共同实现NCP进而影响人类良好生活质量的机制, 并分析了NCP大幅下降的全球趋势, 提出世界各国应不断推动生物多样性保护主流化, 增加国际交流与合作, 致力实现“人与自然和谐共生”的2050年愿景。最后, 本文讨论了NCP在IPBES评估和《生物多样性公约》磋商谈判中的应用前景, 为今后NCP理论研究和实践提供科学支持。     

2018年中国植物科学若干领域重要研究进展

2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。     

Bad Hair Days in the Paleolithic: Modern (Re)Constructions of the Cave Man

Although we have never seen Paleolithic humans in the flesh, we recognize them immediately in illustrations, art, cartoons, and museum displays. The familiar iconography of the "Cave Man" often depicts our early human ancestors with longish, unkempt hair. However, this conventionalized image is not congruent with available archaeological data on the appearance of Upper Paleolithic humans. The lengthy iconographic history of representations of our prehistoric humans is rather a palimpsest of beliefs about the origins of humans, "natural man," human nature, primitive humans, and the savage "Other": a history of discourses about human evolution, human language, and the place of humans in the natural world. These images are traced in their anthropological, evolutionary, and philosophical contexts from medieval art through recent scientific illustrations, art, cartoons, and murals, and their influence on the scientific interpretation of our ancestors is assessed. [Cave Man, Paleolithic, evolution, primitive, illustration]     

宁夏海原县南华山旧石器考古调查

2020年4-6月,宁夏文物考古研究所与海原县文管所组队对海原县南华山地区进行史前时期遗存专项考古调查。此次调查共发现旧石器地点27处,其中明确地层的有14处。从地层上看可大致分为18000 BP以后的马兰黄土堆积和24000-18000 BP马兰黄土下部河漫滩相堆积两期,分别以石叶-细石叶工业和小石片石器工业为代表。油坊院遗址第1地点和刘湾遗址断面上发现较厚的灰烬堆积,前者还发现有1处明显的火塘遗迹;测年数据显示,两者年代分别为22000 BP cal和11000 BP cal。此次海原县南华山地区旧石器的发现,为研究中国西北地区旧石器晚期文化提供了新的材料,为进一步探讨LGM阶段中国北方旧石器晚期的环境、文化与人群交流等问题提供了新的线索。     

晋西南旧石器考古学研究现状及其展望

晋西南古称河东,位于汾渭地堑中部,包括临汾盆地、运城盆地以及中条山南麓黄河沿岸。这里自古就是中华民族文明重要发祥地,也是研究人类起源、发展、演化的重要地区。20世纪50年代以来,考古工作者在山西地堑发现了300余处旧石器时代遗址和地点。这些发现业已证明晋西南的临汾、运城以及中条山南麓黄河沿岸,从早更新世初期直到更新世结束一直有人类在这片土地上繁衍生息。其中西侯度遗址、匼河遗址群、丁村遗址群、下川遗址群、柿子滩遗址群,代表了东亚旧石器时代人类200万年以来从能人→直立人→早期智人→晚期智人各个不同发展阶段一个完整的演化历程。因此,这里成为中国大陆一个非常重要的远古人类演化场。本文试图通过对这一区域旧石器考古的回顾,找出我们工作中的不足以及需要努力的方向,并向本地区考古学研究的开拓者贾兰坡、王建、王择义等老一辈考古学家致敬。     

La culture du Paléolithique dans la région de Jungwon en Corée

The Jungwon region is located in the central part of Korea and it is one of crucial regions for understanding of the Korean Paleolithic culture. Many Paleolithic sites have been discovered in this region, from the lower Paleolithic to the upper Paleolithic. It is of interest the remarkable variety of archeological remains such as human bones, stone tools, animal bones and paleoenvironmental artifacts. As a result, it permits us to reconstruct the subsistence of prehistoric men. This region has an important role for Korean prehistoric researches.     

Sites de surface du Paléolithique inférieur au sud-ouest de Tademaït : première approche morpho-technologique

In 2014, a mission in preventive archaeology is organized in the southwestern part of Tademaït. Archaeologists were able to confirm ancient traces of an important anthropisation of Saharan territories. The numerous discoveries of sites during the last century are confirmed by the new discoveries. The new surveys in the southwestern region of Tademaït conducted by the National Center for Archaeological Research and the GTIM oil group have led to the discovery of several prehistoric sites. Four zones (Zipper) have been selected to carry out a thorough prospection. Some sites have a rich concentration of lithic pieces on the surface, which, according to a preliminary assessment, can be attributed to the Paleolithic. The areas (Zipper 1, 2, 3 and 4) cover several km² and provide an abundant lithic industry on the surface, the exposed face of which is highly patinated and the surface laid on the ground has kept its natural appearance. This observation suggests that these sites have been little disturbed since their establishment. Continued research in the field and the (future) programming of an excavation to study a site could provide new elements of understanding of the behavior of early hominids. For the moment, we propose a morpho-technological analysis of ancient pieces reported in the Lower Paleolithic (Oldowayen and Acheulean). The approach of all the sites studied in the southwest of Tademaït offers the first elements of reading to better understand the cognitive behavior of these hominids. Our study will shed light on the probable technical similarities with peripheral sites in the central Sahara and the first observations are presented in this text.     

三维几何形态测量方法在石制品分析中的应用

几何形态测量方法是生物学研究中用于形态特征分析和形态比较研究的一种常用方法。其核心思想是利用空间坐标点获取研究对象的形态数据,再通过坐标数据的多元统计分析,定量探讨研究对象的形态特征及影响其形态变异的因素。近年来,随着三维扫描技术的广泛应用以及对于石制品形态特征量化分析要求的提高,基于三维模型的几何形态测量方法开始出现在相关的旧石器考古研究中。本文首先对三维几何形态测量分析方法及其在石制品研究中的应用情况进行介绍,随后具体阐述了该方法的分析流程。为便于国内学者更好地了解这一方法,本文进一步以广西百色盆地南坡山遗址发现的手斧为例,利用三维几何形态测量方法对这些手斧的几何形态特征进行了初步探讨。三维几何形态测量方法为石制品形态研究提供了新思路和新视角,有望成为今后中国旧石器考古研究中一个重要的发展方向。     

旧石器时代残留物分析:回顾与展望

残留物分析是1970年代在西方发展起来的一项功能学分析技术, 即借助自然科学的多种手段, 对工具表面加工对象残存物的提取和鉴定分析。本文对西方石制品残留物分析研究史做了回顾和综述, 简要介绍此种方法的概念、原理及相关技术问题, 同时对中国旧石器时代石制品残留物分析的前景进行了展望, 希望对相关理论和方法的引进和应用起到铺垫和促进作用。我国旧石器时代考古资源非常丰富, 残留物分析在石器功能解读、遗址环境重建、古人类行为复原和食谱分析等方面都会起到重要的作用, 成为破解很多学术疑点和难题的钥匙。     

生物信息学在昆虫学研究中的应用

随着深度测序和基因芯片技术的不断发展,基因组、转录组、表达谱数据大量积累。目前,至少有10多个昆虫的基因组已被测序,30多个昆虫的转录组数据被报道。显然,传统的生物统计学方法无法处理如此海量的生物数据。量变引发质变,生物数据的大量积累催生了一门新兴学科,生物信息学。生物信息学融合了统计学、信息科学和生物学等各学科的理论和研究内容,在医学、基础生物学、农业科学以及昆虫学等方面获得了广泛的应用。生物信息学的目标是存储数据、管理数据和数据挖掘。因此,建立维护生物学数据库、设计开发基于模式识别、机器学习、数据挖掘等方法的生物软件,以及运用上述工具进行深度的数据挖掘,是生物信息学的重要研究内容。本文首先简要介绍了生物信息学的历史、研究现状及其在昆虫学科中的应用,然后综述了昆虫基因组学和转录组学的研究进展,最后对生物信息学在昆虫学研究中的应用前景进行了展望。     

老龙洞史前遗址初步研究

本文记述了老龙洞史前遗址研究初步成果．在对石、骨、角制品的一般性质论述基础上,指出这一组合具有自身的一些特点,并有着文化上的广泛联系;依遗物和哺乳动物化石对其年代也作了初步讨论。初步研究结果表明,它是中国西南地区,特别是云南近年来发现的一处重要的包括旧石器时代晚期文化层在内的史前洞穴遗址,为研究中国南方旧石器时代晚期文化类型的多样性提供了一个重要的地点和一批有意义的文化遗物。     

Geographically contrasting biodiversity reductions in a widespread New Zealand seabird

Unravelling prehistoric anthropogenic impacts on biodiversity represents a key challenge for biologists and archaeologists. New Zealand's endemic Stewart Island Shag (Leucocarbo chalconotus) comprises two distinct phylogeographic lineages, currently restricted to the country's south and southeast. However, fossil and archaeological remains suggest a far more widespread distribution at the time of Polynesian settlement ca. 1280 AD, encompassing much of coastal South Island. We used modern and ancient DNA, radiocarbon dating, and Bayesian modelling, to assess the impacts of human arrival on this taxon. Our analyses show that the southeast South Island (Otago) lineage was formerly widespread across coastal South Island, but experienced dramatic population extinctions, range retraction and lineage loss soon after human arrival. By comparison, the southernmost (Foveaux Strait) lineage has experienced a relatively stable demographic and biogeographic history since human arrival, retaining much of its mitochondrial diversity. Archaeological data suggest that these contrasting demographic histories (retraction vs. stability) reflect differential human impacts in mainland South Island vs. Foveaux Strait, highlighting the importance of testing for temporal and spatial variation in human‐driven faunal declines.