金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所研究员刘建国研究团队在孟加拉扇区沉积物运输研究领域取得重要进展。该团队利用在孟加拉扇区获取的沉积岩芯，通过沉积物年代测试、粒度测试、粘土矿物组合测试、锶钕同位素测试等多代理方法，重建了过去16000年以来的沉积物运输过程，并揭示了活跃通道在喜马拉雅河流向深海沉积过程中的关键作用。该研究成果已发表在Quaternary Science Reviews期刊上，论文作者包括金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所博士生Md Hafijur Rahaman Khan（中文名苏曼）、研究员刘建国、助理研究员黄云、研究员陈忠、博士生Ananna Rahman。孟加拉扇区作为全球最大的海底扇区之一，其沉积物运输过程对于理解区域气候和构造历史具有重要意义。研究团队通过分析沉积岩芯，使用端元分析（EMA）方法估计不同粒度端元的变化，结合粘土矿物分析及Sr-Nd同位素分析，确认了沉积物主要来源于恒河-布拉马普特拉（G-B）系统。研究发现，在距今约9100年前，活跃的河道系统在将沉积物从河流输送到深海方面发挥了关键作用，显著地塑造了孟加拉扇的结构。然而，自9100年以来，活动峡谷的影响开始减弱，海平面的迅速上升降低了其向深海输送沉积物的能力。到距今7000年时，它们的作用完全消失，泥沙分散主要受季风水流控制，季风洋流成为孟加拉扇系统内泥沙输运的主导力量。该研究还揭示了沉积物沉积模式如何随着季风变化和构造活动的变化而变化，展现了孟加拉地区气候变化、沉积动力学和地质演化相互关联的过程。了解恒河-雅鲁藏布江水系的历史演变，可以为未来气候场景及其对沿海和海洋系统的潜在影响提供重要参考。随着海平面继续上升和季风模式的转变，孟加拉扇可能会经历重大变化，进而影响该地区的生态系统、渔业和人口。研究为我们提供了一个关于孟加拉扇区沉积物运输和沉积模式的全新视角。研究工作得到国家自然科学基金、金沙威尼斯欢乐娱人城南海海洋研究所专项基金、以及国家自然科学基金委共享航次的支持。图1孟加拉湾的地理环境和水文图2 沉积物随时间的扩散模式相关论文信息：Khan,M.H.R.,Liu,J.*,Huang,Y.*,Chen,Z.,Rahman,A.,2024. The role of active channels in sediment transport to the Bengal Fan and their implications for climate and sediment source changes since 16 ka. Quaternary Science Reviews 345,109024.文章链接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2024.109024
自然界中迁徙行为到底是增强还是抑制病毒传播，其背后的机制尚不清晰。在哪些条件下，宿主运动能够抑制病毒的传播？如果运动真能有效抑制病毒的传播，是否宿主跑得够快，就能淘汰、清除病毒呢？普遍观点认为，宿主的运动会加速病毒的传播。但也有生态学研究表明，宿主的运动对病毒传播起到抑制作用，北美帝王蝶就是一个典型例证。观察显示，那些进行长距离迁徙的帝王蝶相较于不迁徙的同类，感染寄生虫病的风险显著降低。基于这一现象，生态学家提出了“迁徙淘汰”假说，认为迁徙行为有助于淘汰掉病毒感染者从而维持群体健康。自然界中迁徙行为到底是增强还是抑制病毒传播，其背后的机制尚不清晰。在哪些条件下，宿主运动能够抑制病毒的传播？如果运动真能有效抑制病毒的传播，是否宿主跑得够快，就能淘汰、清除病毒呢？12月3日，金沙威尼斯欢乐娱人城深圳先进技术研究院合成生物学研究所傅雄飞团队在PNAS上发表最新研究成果，通过定量合成生物学手段构建了一个宿主-病毒共迁徙实验系统，发现了宿主在无方向型空间扩张迁徙（unguided range expansion)条件下，宿主运动将促进病毒传播；然而，在有方向型空间扩张迁徙运动中(navigated range expansion)，宿主运动可以抑制病毒传播，从而解释了以往人们对宿主运动对病毒传播存在两种截然相反观点的原因，并且揭示了“迁徙淘汰”的机制：在有方向型的空间扩张迁徙中，未被感染的宿主处于迁徙扩张前沿（front）的前端，而病毒感染者处于后方位置，这种空间位置的有序分布（spatial sorting)导致了病毒感染者更容易被淘汰出去。文章上线截图巧妙构建可定量、调控的细菌-噬菌体共迁徙实验系统研究人员巧妙利用实验室中常见的细菌——大肠杆菌，及其病毒——M13噬菌体，利用合成生物学手段构建了细菌-噬菌体共迁徙的实验室系统，实现了宿主运动性和病毒侵染能力等系统关键参数的定量调控，突破了传统生态研究手段的局限。研究发现，当细菌被敲除了趋化基因后，只能依靠自身生长和无序随机运动进行“无方向型空间扩张”，其迁移速度越快，噬菌体传播越广；相反，野生型的细菌拥有趋化基因，能通过化学引导进行“定向型空间扩张”，随着迁移速度的提高，噬菌体的传播范围反而越小（图1）。图 1 （A）细菌-噬菌体空间上的共传播形成一个扇形感染区。（B）无方向型空间扩张和（C）定向型空间扩张下细菌的运动性和病毒传播的关系结论显示，细菌的趋化运动是抑制病毒传播的关键。细菌的趋化运动速度越快，病毒传播范围越小，甚至感染病毒的个体能从整个迁徙群体中清除出去，即出现了生物迁徙与病毒传播之间的“迁徙淘汰”现象。论文第一作者、深圳先进院合成所助理研究员张易博士指出：过去针对病毒传播时空动力学的研究主要依赖流行病学调研等，大多数基于经验性理论，缺乏实验体系的验证。该研究借助合成生物学手段构建了宿主-病毒互相作用的微生态系统，利用数学模型预测及指导实验，深入理解了病毒随宿主空间传播的特征，为其他病毒传播问题提供了新思路和新实验手段。借助定量合成生物学手段验证：基于构建的细菌-噬菌体空间互相作用的数学模型预测结果，作者借助合成生物学手段，对宿主细菌的运动行为以及噬菌体的侵染繁殖行为进行调控（图2A），从而证实了细菌的趋化运动速度抑制病毒传播，并在运动速度比较高的情况下发生病毒从共传播状态到“迁徙淘汰”状态的相变现象（图2B）。图2 （A）细菌运动行为和噬菌体繁殖能力可定量调控的菌株设计原理图。（B）不同迁移速度和噬菌体繁殖能力下的菌株“迁徙淘汰”相变图。（C）“迁徙淘汰”的空间分选机制及（D）实验验证。研究进一步发现，当细菌群体在趋化作用下向外扩张时，会形成一个细菌数量恒定的前锋营，其通过细菌自我繁殖时同步淘汰掉位于后方的个体来实现。模型预测显示，由于病毒无法自主移动，不可运动的噬菌体总是落后于可运动的细菌，因此，前锋营中健康细菌位于前端，而感染者则位于后端并被淘汰。随着前锋营运动速度的加快，淘汰速度也相应加快，导致感染者从群体中被清除（图2C），并通过实验验证了该机制假说（图2D）。这也意味着，细菌毫无方向地“乱跑”对淘汰病毒是没有意义的，只有在有方向性的空间扩张下、宿主跑得够快才能实现“淘汰病毒”。该研究通过阐明宿主运动与病毒传播之间的复杂联系，为探讨自然界更广泛的病毒传播问题提供了新的实验模型和理论基础，将有助于在流行病学背景下更好地理解传染病的防控。通讯作者傅雄飞研究员指出：研究通过在分子层面定量调控了细菌迁移速度和噬菌体侵染能力，结合数理模型，揭示了在定向空间扩张宿主与病毒共迁移系统的时空有序结构，从而解释了群体层面生物的“迁徙淘汰”机制，实践了定量合成生物学“造物致知”的理念。同时，研究也为物理学、定量生物学、计算生物学、生态学和传染病学等多学科的交叉融合提供了示范。<!--!doctype-->
世界上大多数富水、氧化的花岗岩沿俯冲带分布（图1），这是因为俯冲板块释放的流体携带高氧逸度物质进入上覆地幔楔和地壳，导致地壳部分熔融形成的。通常认为氧化性的俯冲物质难以直接到达距离海沟很远的陆内环境，因而陆内花岗岩应当较为贫水、还原。然而，在距离海沟超过1000 km的陆内也分布着大面积的氧化性花岗岩（图1），比如华北克拉通和怀俄明克拉通等，这些氧化性花岗岩的成因尚不清楚。图1 环太平洋高氧逸度花岗岩的分布近日，金沙威尼斯欢乐娱人城广州地化所徐义刚研究员团队的博士后杨传茂等，联合长江大学夏小平教授和地质地球所杨进辉研究员等，对华北克拉通燕山造山带和辽东半岛的花岗岩进行了锆石水含量、氧逸度和Hf-O同位素以及微量元素研究。根据岩性和形成时代，这些花岗岩可分为早白垩世A型、早白垩世I型和侏罗纪I型花岗岩。结果显示，早白垩世花岗岩锆石水含量高于侏罗纪的，并且A型花岗岩水含量高于I型，侏罗纪I型花岗岩的水含量与大陆弧花岗岩水含量类似（图2）。更为重要的是，锆石水含量与氧逸度之间存在明显的正相关关系（图3A），全岩和锆石主微量元素等指标显示在同等演化程度下，早白垩世花岗岩锆石水含量也高于侏罗纪花岗岩的，这表明初始岩浆成分而非岩浆分异控制了锆石水含量，早白垩世花岗岩应当更为富水，A型花岗岩可能形成于富水条件下。另外，模拟计算显示岩浆源区需要高氧逸度物质的加入。幔源含水氧化熔/流体对华北克拉通内部花岗岩源区的水化和氧化起到了关键作用。这也得到了锆石Hf-O同位素的支持；锆石的水含量和氧逸度与εHf(t)呈正相关，而与δ¹⁸O呈负相关关系，表明花岗岩中幔源物质越多，则越富水和氧化。相比于侏罗纪，早白垩世华北陆下岩石圈地幔确实更为富水和氧化，能够为同时期花岗岩提供水和氧化性物质。古太平洋板块在侏罗纪沿岩石圈底部向西前进俯冲，温度相对较低，板片不能有效脱水。到早白垩世，板块转变为后退俯冲，俯冲角度增大，俯冲板片进入地幔过渡带，板片释放大量的水和碳酸盐等，导致上部岩石圈地幔的水化和氧化，这些富水的高氧逸度熔/流体最终流入地壳导致早白垩世花岗岩的形成。这种机制不仅解释了为何华北克拉通内部的花岗岩具有较高的水含量和氧逸度，也揭示了地幔物质对大陆岩石圈演化的重要影响。图2 不同地区和不同类型花岗岩锆石水含量对比图3 锆石水含量和氧逸度相关图和熔体水含量对氧逸度的影响相关成果近期发表于《Earth and Planetary Science Letters》。杨传茂为文章第一作者，徐义刚研究员和夏小平教授为通讯作者。该项研究成果获得了国家自然科学基金和博士后科学基金等项目的联合资助。论文信息：Chuan-Mao Yang（杨传茂），Yi-Gang Xu*（徐义刚），Xiao-Ping Xia*（夏小平），Jin-Hui Yang（杨进辉），Xiao-Long Huang（黄小龙），Christopher J. Spencer，Jin-Feng Sun（孙金凤），Ze-Xian Cui（崔泽贤），Meng-Jing Li（李梦静），Wan-Feng Zhang（张万峰），Qing Yang（杨晴），2025. Mantle induced hydration and oxidation of intracontinental granite sources in the North China Craton. Earth and Planetary Science Letters 651,119177.论文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2024.119177
