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      浙江日報:浙大3篇論文接連亮相國際頂級期刊 探究昆蟲“戀愛” 細看“時間晶體”
      發布日期:2022-07-28 12:06 瀏覽次數: 字體:[ ]

      昆蟲“談個戀愛”還得受外來基因調控?看不見摸不著的時間,也有與食鹽晶體相似的特征?一種新型催化體系,可令煤制烯烴的效率大幅提升?連日來,浙江大學的3個突破性成果接連亮相國際頂級期刊《細胞》《自然》《科學》,顯示我省基礎研究發展獲得新進展。

      眾所周知,基因是由父母到子女一代一代垂直傳遞的。然而,浙大農業與生物技術學院昆蟲科學研究所沈星星研究員、黃健華研究員團隊與美國范德堡大學合作發現,許多微生物在與昆蟲共生時,會悄悄將其基因傳遞給昆蟲。而在這些“外來者”的隊伍里,有一種基因對昆蟲求偶起到重要作用——沒了它,雄性昆蟲將拒絕“戀愛”,執著“單身”。

      這些外來基因之所以能無視傳統遺傳法則,在生物進化樹上神出鬼沒,是因為它擁有一項獨特的本領:像猴子那樣,從一根樹枝跳到另一根樹枝。也就是說,它的轉移是跨不同生物物種之間的水平轉移。也因此,它們被叫作水平轉移基因。

      據《細胞》報道,浙大科學家從218個高質量的昆蟲基因組和近50萬個基因樣本中,共鑒定獲得1410個“外來”基因,并利用基因編輯技術這把“剪刀”,把十字花科害蟲小菜蛾上來源于李斯特菌的基因LOC105383139剪去,獲得了他們想要的突變體。

      “我們驚奇地發現,相比較野生型小菜蛾,突變體小菜蛾后代數量減少了約70%,但是它們的生長發育,如體長、取食、生殖器官等均未受到影響。”黃健華說,研究人員發現突變體小菜蛾雄蟲對雌蟲的求偶欲望顯著降低,也就是說,一旦缺少這個基因,雄蟲求偶能力就急劇下降。

      這一研究是世界首次報道“外來者”基因影響生物繁殖能力。“這種導致昆蟲后代數量急劇降低的機制,可以應用于生物農藥的制作,對于尋找害蟲控制的新靶標和關鍵環節具有重要而深遠的現實意義。”沈星星說。

      在《自然》上,浙大物理學院王震研究員、王浩華教授團隊與清華大學等單位合作,在浙大杭州國際科創中心量子計算創新工坊自研的“天目1號”超導量子芯片上首次采用全數字化量子模擬方式展示了一種全新的物質——拓撲時間晶體。

      我們日常熟悉的晶體,比如食鹽、礦石等,構成它們的原子在空間排列上是呈一定的周期性變化的;而時間晶體試圖把“晶體”的特征拓展到時間維度,它在時間上也呈現一定的周期性變化。

      通過全數字化量子模擬,研究團隊首次成功模擬了一個26個“準粒子”組成的鏈狀拓撲時間晶體,通過調制系統擾動,實驗成功刻畫該拓撲相與平庸熱化相的邊界。這就有點類似于一排小朋友聽著耳機轉圈圈,即使音樂的節奏變了,仍可以觀察到一頭一尾兩個小朋友存在穩定的“默契”,周期性地呈現某種呼應。

      與此同時,浙大化學工程與生物工程學院肖豐收教授、王亮研究員團隊與中國科學院精密測量科學與技術創新研究院攜手,在《科學》上發表了一種新型催化體系,可令煤制烯烴的效率大幅提升。

      烯烴,可用來制備合成橡膠、塑料等重要化工產品。肖豐收說,在一定溫度環境下,使用催化劑以合成氣(主要來自煤炭和生物質氣化)為原料制備烯烴是一種被廣泛應用的生產工藝,這一反應過程存在反應溫度高、效率不足等問題。團隊獨辟蹊徑,將超疏水材料聚二乙烯基苯與經典鈷基催化劑物理混合,在250℃下,實現合成氣制烯烴的轉化效率提升一倍,同時保持71.4%的碳氫化合物為低碳烯烴產物。

      浙大科研院相關負責人表示,2021年以來,該校以第一和通訊作者單位在《細胞》《自然》《科學》三大刊上發表論文20篇,較往年取得明顯進步,科技創新能力進一步提升。

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