中外团队合作发现氧气含量控制寒武纪大爆发过

2019-11-02 03:09栏目:生命科学
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中外团队合作发现氧气含量控制寒武纪大爆发过程
通过对全球近3万篇高被引论文进行分析
15大城市科技创新策源点出炉
中科院大连化物所:科技成果转化发展历程的几个脉络

发生在5.4亿年前的寒武纪大爆发,是生物演化史上最重要的事件之一,现生动物的绝大多数门类在很短的时间里“突然”出现,奠定了显生宙生物演化的基础。是什么原因导致了这次大爆发?大爆发的过程又是什么样的?由中国科学院南京地质古生物研究所(以下简称南京古生物所)朱茂炎研究员和英国伦敦大学学院Graham Shields教授领导的中英俄国际合作团队,通过对西伯利亚寒武纪早期碳酸盐岩地层的碳、硫同位素研究,揭示了大气和海洋的氧气含量控制着寒武纪大爆发的过程。相关成果于5月6日在线发表在英国《自然》杂志子刊《自然-地球科学》(Nature Geoscience)。早在2006年,朱茂炎团队就提出了阶段性辐射和灭绝的寒武纪大爆发过程模型,并发现动物早期演化的阶段性辐射和灭绝过程,与海水碳同位素的异常变化存在耦合关系。但是,这种相关性之间的具体原因和机制一直不明。朱茂炎指出,俄罗斯西伯利亚是解决这一科学问题的关键地区,因为该地区的寒武纪早期地层剖面不仅化石丰富,更重要的是由一套连续的碳酸盐岩沉积序列构成,记录了该时期全球海水碳同位素的完整演化过程,从而为揭示该时期包括碳、硫同位素等海水化学变化与生物演化过程之间的相关性提供了可靠研究材料。朱茂炎团队通过与俄罗斯同行合作,于2008年在西伯利亚开展了野外工作,采集了一套珍贵的寒武纪早期碳酸盐岩地层样品。随后,由来自南京古生物所、南京大学,英国伦敦大学学院、利兹大学、兰卡斯特大学、牛津大学和俄罗斯莫斯科国立大学的科学家组成的中英俄合作团队,在详细的地层学和生物化石多样性演化研究的基础上,对这套样品开展了系统的碳、硫同位素实验分析和数学模型计算,获得了令人兴奋的研究结果。生物地球化学循环模型计算表明,该地区海水碳、硫同位素在寒武纪早期距今5.24亿年至5.14亿年期间发生了五次同步变化,其变化幅度反映了大气和浅海中氧气含量的变化幅度。而距今5.14亿年之后碳、硫同位素的不同步变化则反映了海水的普遍缺氧。综合生物地层资料研究表明,在寒武纪早期距今5.24亿年至5.14亿年之间的一千万年时间内,也就是寒武纪大爆发的高峰时期,海水碳和硫同位素值发生的同步波动的次数和幅度,与动物化石多样性变化的次数和幅度在时间上高度吻合。而在距今5.14亿年之后的大约两百万年间,碳和硫同位素之间的变化则是不同步的,碳同位素保持明显的负异常,硫同位素频繁波动。巧合的是,这一时间内发生了全球性寒武纪动物群的大灭绝。朱茂炎告诉《中国科学报》:“这一研究首次采用定量模型论证了动物的寒武纪大爆发的幕式过程受控于大气和海洋的氧气含量变化,而发生在距今5.14亿年左右的寒武纪动物群大灭绝事件是海水缺氧造成的。”此外,该研究也从实验方法学上证实,碳酸盐岩中微量硫酸盐硫同位素也可以很好地用于示踪古代海水硫的循环。相关论文信息:DOI:10.1038/s41561-019-0357-z图片 1

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■葛树杰黄向阳张宇 张晨

70年来,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)科技成果转化的质量和成就始终名列前茅、称誉全国,其中凝聚了几代科研人员的严谨求学、努力拼搏和不懈追求。当我们这些曾经的和现任的科技处长以服务管理者的身份,从70年的发展历程尤其是知识创新工程和“率先行动”以来的发展历程,审视大连化物所波澜壮阔的发展史中科技成果转化这波浪潮时,可以从中窥探到科技成果转化的几个脉络,它们既揭示了大连化物所科技成果转化形态的变化,也展示了科技成果转化制度的完善过程,更展现了化物所人探索前行,不断丰富和完善科技成果及知识产权转化机制的过程。

脉络一:从技术成果转化走向广泛的四技合同服务和产业转化

上世纪,大连化物所的重大研究创新基本以技术项目成果的形式进行保护和开发。随着我国专利制度和知识产权制度逐步建立,以及研究所知识创新工程全面实施,成果转化主要通过两种形式开展:一是“四技”(技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务)合同服务,其中包含产学研合作、行业合作等;二是参股合作研究或参股产业化。

这个时期主要的措施和办法有:一是面向国民经济主战场,承担国家重大科技攻关项目,解决国民经济建设中急需或长远发展所面临的科技问题,如天然气综合利用、膜分离和膜反应技术等科技攻关项目;二是以市场为导向,瞄准企业急需的核心技术,开展委托研究和合作研究课题,以“四技”合同的形式进行技术开发和服务,如干气制乙苯技术、甲氰菊酯农药技术等;三是产学研结合加强行业合作,通过成立产学研联合体,承担企业急需的研究和开发项目,特别是进入知识创新工程以来,大连化物所与中石油集团公司、中石化集团公司、中国烟草公司,在石油化工、石油炼制、烟草等方面开展了深度合作,取得很大成绩;四是组建工程中心,将科研成果孵化成为有市场竞争力的产品,通过组建“国家催化工程中心”和“膜技术国家工程中心”,为大连化物所开展成果转化活动创造了良好的基础;五是以“产权明晰、规模发展”为指导思想,在清洁能源、无公害农药等领域组建成立一系列高技术产业化公司。

在这个过程中,大连化物所一直坚持从机制建设和组织管理上创造有利环境,制定了一系列的规章制度和激励办法来推进成果转化工作。

脉络二:从技术成果鉴定走向全面知识产权管理

自1984年我国实施专利制度以来,大连化物所从“七五”科技攻关开始,就持续地开展专利申请工作,在科研工作者中涌现出一大批既懂研究工作又懂专利保护的发明人。知识创新工程以来,又在全面知识产权管理方面积极探索,先后开展国家知识产权局专利试点、产权办公室运营、专利包转化、专利战略研究等,取得了促进科技创新成果转化的积极效果。

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