生命科学就只有发论文吗？（ 130902 ） 闵应骅 生命科学如今很火。生物信息学用信息科学技术研究基因序列。反过来，生命科学能不能帮助解决信息科学中的问题呢？本文用信息存储的革命为例，企图来说明这一点，未知可否？欢迎批评 . 以我这个外行看来， 1990 年开始的人类基因组计划，就像美国发动的一场运动，各大国都参与，中国也承担了 1% 的任务。大批雄壮的科研队伍开进来，搞信息科学的人也加入来帮忙解读这本天书。大量生命科学的文章， NSC 的文章，影响因子达到几十。这些文章我们外行看不懂，但这些研究很热门，引用次数就多。信息科学方面文章的影响因子真是望尘莫及。外行人看到，现在可以做亲子鉴定，可以有转基因食品，但离医治癌症还不知道差多远。更多的是 paper ，那么，这方面的创新研究难道只能停留在纸面上吗？ 最近， CACM 发表一篇新闻“信息存储新途径”，引用了今年一月《自然》杂志上的两篇文章，介绍欧洲生物信息学研究所集中搞 DNA 存储，而 MIT 搞分子存储。 存储技术是信息技术的关键。几十年来，磁存储和固态存储一直是当前信息存储的基础。其性能包括存储量、存储密度、存储速度、存储寿命、读写可靠性等。而现在的个人存储设备已经接近其物理极限，改进余地已经没有多少油水了。正需要革命性的创新。人们注意到： DNA 存储信息已有 35 亿年。 DNA 表示为四种成分的序列： A ， G ， C ， T ，可以翻译成二进制。非生命的 DNA 包含 54898 个数据块，每一个存储在单个的蛋白丝上。用 3D 打印机把该序列打印到 DNA 丝上，从而建造了一个实在的存储装置。用一本书做试验，编码这本书，写进去，读出来。该书的 10 亿个复印件就嵌入到了玻璃杯或小真空管的底部。 DNA 能够存大量数据，但 DNA 的制造过程比较慢，而且昂贵，也许光写入更现实一些。摩尔定律每年只改进 1.5 倍，而 DNA 测序技术现在每年增长 10 倍。所以，有人预计， 5 年以内此项技术即可商业化。这些写入和读出系统可以像计算机的 USB 接口一样，借助于计算机。但这种存储技术，目前来看，作为日常使用尚不适宜，而对于长期保存却非常有意义。这种数据在没有电的情况下可以存储 50 万年。而且取消膨大的存储网络，有利环保。现在的存储媒体，譬如 CD ， DVD 等等都有格式的变化问题和相容性的问题，千年以后，即使数据还存在，但是人们已经没有读出的工具了。英国欧洲生物信息学院的科学家们编码 DNA ，写入马丁 . 路德 . 金的 26 秒讲演，一个照片，一篇学术文章和 154 首莎士比亚的十四行诗。该 DNA 干燥在一块玻璃板上。研究人员可以 99.99% 的精确度读到这些数据。改正一个小故障以后，他们可以得到 100% 。不但要能读写，而且要建立适当的元数据和索引系统。不但能存千年，而且能被正确地指向相应的文件、装置或系统。斯坦福大学的科学家在研究用大肠杆菌中的活性 DNA 存储数字编码。这将有助于研究癌症、老化和有机体发育。 另一个方向是分子数据存储。 MIT 一个研究组研究分子存储。他们发现一种方法用分子组装成超分子，这种组装已经由加尔各答的印度科学教育和研究所组装成功。这种超分子捆绑着两类不同的原子：石墨烯片，包括碳原子和锌原子的薄片。当这些原子放置在磁性表面上时，磁化的超分子约 1 纳米大小，其存储密度达到每平方英寸 1000 兆兆字节（目前的硬盘小于每平方英寸 1 兆兆字节）。研究人员把一个分子材料薄膜放在 铁磁体电极 上，再在上面加第二个铁磁体电极。当一个电极的磁取向改变时，系统的电导性将有急剧的增加或减少。这两个状态就表示二进制码的 0 和 1 。 MIT 的研究人员发现，电导性的这两种跳跃，即使铁磁体电极只有一个，而不是一对，也会令人惊奇地出现。只有一个铁磁体电极的分子电导性的改变就可以极大地简化分子存储器的制造。存储密度 1000 倍的增加将改变从数据中心到个人计算机的所有装置。 iPhone 里同样大小的存储器，其容量不知道要大多少倍。当然还有大量工作要做。譬如科学家希望分子有两个稳定且非易失性的状态。现在是在 -9 华氏度，即约 -27.8 摄氏温度下工作的。要能在室内外普通温度下工作才能商业化。而且，这电导性的变化至少要从现在的 20% 提高到 50% 才行。也许需要 10 年，以及材料发明和制造技术的进步。 我不知道我们国内在这方面的研究是否有安排。我们高谈大数据，却只谈软件，基础设施建设，不谈下一代的存储设备，眼光就不够远大。我们往往是国外提出一个方向就跟进，较少有真正创新的方向。如果国外仅仅是一个 idea ，与我们处在同一个起跑线上，我们原创的东西就会多。当然，有我们自己全新的 idea 更好。这样的立项才真需要有眼光的评审。不要老盯着“我那份申请书怎么没通过呀？”。
本文精选了 3 月份中国作者发表在 Wiley 优秀生命科学期刊上的 23 篇文章，其中 Stem Cells 1 篇、 Ecology Letters 1 篇、 Global Change Biology 5 篇、 Journal of Pineal Research 2 篇、 Molecular Ecology 2 篇、 New Phytologist 4 篇、 Pigment Cell Melanoma Research 1 篇、 Plant Cell and Environment 3 篇、 Plant Journal 4 篇。 -------------------------------------------------------------------------------------------- 其他学科： Wiley化学材料学优秀期刊(A) Wiley化学材料学优秀期刊(B) Wiley医学类优秀期刊 -------------------------------------------------------------------------------------------- 一、 Stem Cells Transforming Growth Factor β1 Signal is Crucial for Dedifferentiation of Cancer Cells to Cancer Stem Cells in Osteosarcoma 作者： Haixia Zhang( 中山大学 ), Haotong Wu( 中山大学 ), Junheng Zheng( 中山大学 ), Pei Yu( 中山大学 ), Lixiao Xu( 中山大学 ), Pan Jiang( 中山大学 ), Jin Gao(James Cook University), Hua Wang( 中山大学 ), Yan Zhang( 中山大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 二、 Ecology Letters Suppression of terpenoid synthesis in plants by a virus promotes its mutualism with vectors 作者： Jun-Bo Luan ( 浙江大学 ), Dan-Mei Yao( 浙江大学 ), Tong Zhang( 浙江大学 ), Linda L. Walling(University of California, Riverside), Mei Yang( 浙江大学 ), Yu-Jun Wang( 浙江大学 ), Shu-Sheng Liu( 浙江大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 三、 Global Change Biology Environmental changes impacting Echinococcus transmission: research to support predictive surveillance and control 作者： Jo-An M. Atkinson(University of Queensland), Darren J. Gray(University of Queensland), Archie C.A. Clements(University of Queensland), Tamsin S. Barnes(University of Queensland), Donald P. McManus(Queensland Institute of Medical Research), Yu R. Yang( 宁夏医科大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Modern maize hybrids in Northeast China exhibit increased yield potential and resource use efficiency despite adverse climate change 作者： Xiaochao Chen( 中国农业大学 ), Fanjun Chen( 中国农业大学 ), Yanling Chen( 中国农业大学 ), Qiang Gao( 吉林农业大学 ), Xiaoli Yang( 中国农业大学 ), Lixing Yuan( 中国农业大学 ), Fusuo Zhang( 中国农业大学 ), Guohua Mi( 中国农业大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Changes in satellite-derived spring vegetation green-up date and its linkage to climate in China from 1982 to 2010: a multimethod analysis 作者： Nan Cong( 北京大学 ), Tao Wang(CEA CNRS UVSQ), Huijuan Nan( 北京大学 ), Yuecun Ma( 北京大学 ), Xuhui Wang( 北京大学 ), Ranga B. Myneni(Boston University), Shilong Piao( 北京大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Consistent shifts in spring vegetation green-up date across temperate biomes in China, 1982–2006 作者： Xiuchen Wu, Hongyan Liu( 北京大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Spatial patterns and climate drivers of carbon fluxes in terrestrial ecosystems of China 作者： Gui-Rui Yu( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Xian-Jin Zhu( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Yu-Ling Fu( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Hong-Lin He( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Qiu-Feng Wang( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Xue-Fa Wen( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Xuan-Ran Li( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Lei-Ming Zhang( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Li Zhang( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Wen Su( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Sheng-Gong Li( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Xiao-Min Sun( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Yi-Ping Zhang( 中国科学院西双版纳热带植物园 ), Jun-Hui Zhang( 中科院沈阳应用生态研究所 ), Jun-Hua Yan( 中国科学院华南植物园 ), Hui-Min Wang( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Guang-Sheng Zhou( 中国科学院植物所 ), Bing-Rui Jia( 中国科学院植物所 ), Wen-Hua Xiang( 中南林业科技大学 ), Ying-Nian Li( 中国科学院西北高原生物研究所 ), Liang Zhao( 中国科学院西北高原生物研究所 ), Yan-Fen Wang( 中国科学院大学 ), Pei-Li Shi( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Shi-Ping Chen( 中国科学院植物所 ), Xiao-Ping Xin( 中国农业科学院 ), Feng-Hua Zhao( 中国科学院地理科学与资源研究所 ), Yu-Ying Wang( 中国科学院遗传与发育生物学研究所 ), Cheng-Li Tong( 中国科学院亚热带农业生态研究所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 四、 Journal of Pineal Research Melatonin treatment improves adipose-derived mesenchymal stem cell therapy for acute lung ischemia–reperfusion injury 作者： Hon-Kan Yip(Chang Gung University), Yi-Chih Chang( 厦门长庚纪念医院 ), Christopher Glenn Wallace(University Hospital of South Manchester), Li-Teh Chang(Meiho University), Tzu-Hsien Tsai(Chang Gung University), Yung-Lung Chen(Chang Gung University), Hsueh-Wen Chang(National Sun Yat-Sen University), Steve Leu(Chang Gung University), Yen-Yi Zhen(Chang Gung University), Ching-Yen Tsai(Academia Sinica), Kuo-Ho Yeh(Chang Gung University), Cheuk-Kwan Sun(Academia Sinica), Chia-Hung Yen(National Pingtung University of Science and Technology) -------------------------------------------------------------------------------------------- Melatonin influences proliferation and differentiation of rat dental papilla cells in vitro and dentine formation in vivo by altering mitochondrial activity 作者： Jie Liu, Hongyu Zhou, Wenguo Fan, Weiguo Dong, Shenli Fu, Hongwen He, Fang Huang( 中山大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 五、 Molecular Ecology High diversity and widespread occurrence of mitotic spore mats in ectomycorrhizal Pezizales 作者： R. A. Healy(University of Minnesota), M. E. Smith(University of Florida), G. M. Bonito(Duke University), D. H. Pfister(Harvard University), Z. -W. Ge( 中国科学院昆明植物研究所 ), G. G. Guevara(Instituto Tecnológico de Cd. Victoria), G. Williams(Duke University), K. Stafford(Duke University), L. Kumar(University of Minnesota), T. Lee(University of Minnesota), C. Hobart(University of Sheffield), J. Trappe(Oregon State University), R. Vilgalys(Duke University), D. J. McLaughlin(University of Minnesota) -------------------------------------------------------------------------------------------- Impact of climate changes from Middle Miocene onwards on evolutionary diversification in Eurasia: Insights from the mesobuthid scorpions 作者： Cheng-Min Shi, Ya-Jie Ji, Lin Liu, Lei Wang, De-Xing Zhang ( 中科院动物所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 六、 New Phytologist Epigenetic modification contributes to the expression divergence of three TaEXPA1 homoeologs in hexaploid wheat (Triticum aestivum) 作者： Zhaorong Hu, Zongfu Han, Na Song, Lingling Chai, Yingyin Yao, Huiru Peng, Zhongfu Ni, Qixin Sun( 中国农业大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- SlNAC1, a stress-related transcription factor, is fine-tuned on both the transcriptional and the post-translational level 作者： Weizao Huang( 四川省农业科学院 ), Min Miao( 四川大学 ), Joanna Kud(University of Idaho), Xiangli Niu( 合肥工业大学 ), Bo Ouyang( 杭州农业大学 ), Junhong Zhang( 杭州农业大学 ), Zhibiao Ye( 杭州农业大学 ), Joseph C. Kuhl(University of Idaho), Yongsheng Liu( 四川省农业科学院 ), Fangming Xiao(University of Idaho) -------------------------------------------------------------------------------------------- Molecular evolution and expression divergence of the Populus polygalacturonase supergene family shed light on the evolution of increasingly complex organs in plants 作者： Zhi-Ling Yang( 中科院植物所 ), Hai-Jing Liu( 中科院植物所 ), Xiao-Ru Wang(Ume University), Qing-Yin Zeng( 中科院植物所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Jasmonate and ethylene signaling mediate whitefly-induced interference with indirect plant defense in Arabidopsis thaliana 作者： Peng-Jun Zhang( 浙江省农业科学院 ), Colette Broekgaarden(Wageningen University and Research Centre), Si-Jun Zheng(Wageningen University), Tjeerd A. L. Snoeren(Wageningen University), Joop J. A. van Loon(Wageningen University), Rieta Gols(Wageningen University), Marcel Dicke(Wageningen University) -------------------------------------------------------------------------------------------- 七、 Pigment Cell Melanoma Research Hermansky–Pudlak syndrome: pigmentary and non-pigmentary defects and their pathogenesis 作者： Ai-Hua Wei( 首都医科大学附属北京同仁医院 ), Wei Li( 中国科学院遗传与发育生物学研究所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 八、 Plant, Cell Environment Chloroplast ultrastructure regeneration with protection of photosystem II is responsible for the functional ‘stay-green’ trait in wheat 作者： P. G. LUO( 四川农业大学 ), K. J. DENG( 电子科技大学 ), X. Y. HU( 四川农业大学 ), L. Q. LI( 四川农业大学 ), X. LI( 四川农业大学 ), J. B. CHEN( 四川农业大学 ), H. Y. ZHANG( 四川农业大学 ), Z. X. TANG( 四川农业大学 ), Y. ZHANG( 电子科技大学 ), Q. X. SUN( 中国农业大学 ), F. Q. TAN( 四川农业大学 ), Z. L. REN( 四川农业大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- A novel protein kinase involved in Na+ exclusion revealed from positional cloning 作者： S. J. ROY(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide), W. HUANG(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide), X. J. WANG( 兰州大学 ), A. EVRARD(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide), S. M. SCHMCKEL(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide), Z. U. ZAFAR(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide), M. TESTER(Australian Centre for Plant Functional Genomics and the University of Adelaide) -------------------------------------------------------------------------------------------- OsARF16, a transcription factor, is required for auxin and phosphate starvation response in rice (Oryza sativa L.) 作者： CHENJIA SHEN( 浙江大学 ), SUIKANG WANG( 浙江大学 ), SAINA ZHANG( 浙江大学 ), YANXIA XU( 浙江大学 ), QIAN QIAN( 中国农业科学院 ), YANHUA QI( 浙江大学 ), DE AN JIANG( 浙江大学 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- 九、 The Plant Journal Gene family evolution in green plants with emphasis on the origination and evolution of Arabidopsis thaliana genes 作者： Ya-Long Guo( 中科院植物所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Wheat centromeric retrotransposons: the new ones take a major role in centromeric structure 作者： Baochun Li( 中国农业科学院 ), Frédéric Choulet(Genetic Diversity and Ecophysiology of Cereals), Yanfang Heng( 中国农业科学院 ), Weiwei Hao( 中国农业科学院 ), Etienne Paux(Genetic Diversity and Ecophysiology of Cereals), Zhao Liu( 中国农业科学院 ), Wei Yue( 中国农业科学院 ), Weiwei Jin( 中国农业大学 ), Catherine Feuillet(Genetic Diversity and Ecophysiology of Cereals), Xueyong Zhang( 中国农业科学院 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- Oryza sativa actin-interacting protein 1 is required for rice growth by promoting actin turnover 作者： Meng Shi( 中科院植物所 ), Yurong Xie( 中科院植物所 ), Yiyan Zheng( 中科院植物所 ), Junmin Wang( 浙江省农业科学院 ), Yi Su( 湖南农业大学 ), Qiuying Yang( 中科院植物所 ), Shanjin Huang( 中科院植物所 ) -------------------------------------------------------------------------------------------- C2-mediated decrease in DNA methylation, accumulation of siRNAs, and increase in expression for genes involved in defense pathways in plants infected with beet severe curly top virus 作者： Li-Ping Yang1, Yuan-Yuan Fang( 中科院微生物研究所 ), Chun-Peng An( 中科院微生物研究所 ), Li Dong( 中科院微生物研究所 ), Zhong-Hui Zhang( 中国科学院遗传与发育生物学研究所 ), Hao Chen( 中国科学院遗传与发育生物学研究所 ), Qi Xie( 中国科学院遗传与发育生物学研究所 ), Hui-Shan Guo( 中科院微生物研究所 ) --------------------------------------------------------------------------------------------
欧洲显微学会（EMS）最近公布了2012年EMS优秀论文奖获奖名单，一共有28篇优秀论文获奖。其中的这28篇论文的研究领域分别是“仪器和技术发展”，”材料科学“，”生命科学“三大领域。 得奖名单是： 1。仪器和技术发展：宇宙大爆炸“断层摄影术作为一种新的路由原子分辨率电子断层扫描。作者：Dirk Van Dyck, Joerg R Jinschek Fu-Rong Chen; Nature 486, 243-246 (2012) 2。材料科学：环形电浆的本征模的在低聚物Nanocavities为可见，作者：Burcu Ögüt, Nahid Talebi, Ralf Vogelgesang, Wilfried Sigle, and Peter A van Aken; Nano Letters 12, 5239-5244 (2012) 3。生命科学：虚拟纳米显微产生的超大规模的高分辨率电子显微镜图，作者：Frank GA Faas, M Cristina Avramut, Bernard M van den Berg, A. Mieke Mommaas, Abraham J Koster, and Raimond BG Ravelli; Cell Biology 198, 457-469 (2012)
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