起源与进化
缅甸琥珀研究为蜘蛛起源和演化提供关键证据
中国科学院南京地质古生物研究所王博研究员和黄迪颖研究员分别领衔的两个国际科研团队，独立研究了保存于1亿年前缅甸琥珀中的“怪物蜘蛛”——应氏奇美拉蛛（Chimerarachne yingi），为了解蜘蛛的起源和演化提供了关键证据，相关成果以背靠背两篇论文的形式同时发表于《自然一生态学与进化》。蜘蛛是自然界中最常见的动物之一，属于节肢动物蛛形纲，是种类极其丰富的捕食性动物，在陆地生态系统中扮演重要角色。此次发现的应氏奇美拉蛛标本来自于1亿年前白垩纪，该标本的最特别之处是具有一条细长的尾须，超过身体的1.5倍长，具有70多节，每一节都有一圈细长的刚毛。
古基因组揭开人类的史前史
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所分子生物学实验室付巧妹研究员等全面阐述了史前时期现代人群遗传演化的主要特征，以古基因组洞察现代人的史前史为题撰文发表于Trends in Genetics。文章阐述了过去几年来发现的史前人类的演化谱图，重点展开对农耕文化出现之前距今7500～4.5万年间现代人的遗传演化研究，获得许多比较有意思的结果。例如：7500年前的欧洲人还是深色皮肤，蓝眼睛在1.4万年前才开始出现；发现西班牙距今7500年的个体，不仅携带欧洲人深色皮肤基因，而且拥有蓝眼睛的基因：现今大洋洲的部分人群与丹尼索沃人之间有亲近性。
甜瓜属异源多倍体化进化中可能出现的新现象
南京农业大学陈劲枫教授团队对甜瓜属人工异源四倍体及其亲本进行研究，发现甜瓜属人工异源四倍体存在叶片延迟成熟的特异表型，表现在叶面积与光合能力增长缓慢、叶绿素与类胡萝卜素含量偏低以及库一源转化异常等方面，研究论文发表于The Plant Journal。异源多倍体化是植物进化的主要动力之一。在该人工异源四倍体中，叶绿素的生物合成关键基因HEMA1、HEME2和POR表现为较亲本显著下调表达的非加性表达特征，推测叶绿素生物合成受阻为其叶绿素缺乏的主要因素。基因克隆证实来自双亲的部分同源基因在异源四倍体中均得以保留，并在异源四倍体中存在融合了双亲基因序列的HEMA1嵌合基因。
特殊土壤生境植物适应性进化研究进展
中国科学院华南植物园康明研究员领导的团队采用简化基因组测序的群体基因组学研究方法，检测了遗传漂变和歧化选择对于大齿报春苣苔的基因组分化的影响，研究论文发表于Genome Biology and Evolution。大齿报春苣苔种群遗传多样性较低、有效群体小、强烈的瓶颈效应及显著的距离隔离，表明遗传漂变可能是该物种重要的进化驱动力。冗余分析揭示土壤生境及气候因素显著影响了基因组变异。环境因子比空间地理因素更大程度地影响了基因组变异。这些结果暗示局部适应极大地促进了群体遗传分化。SNP与环境关联及异常位点分析鉴定到31个可能受歧化選择的SNP位点，其中，26个SNP显示与土壤适应性相关基因有关。
中国被子植物区系进化历史研究进展
中科院植物研究所陈之端研究组与南京林业大学、美国佛罗里达大学和澳大利亚国家标本馆的科研人员合作，通过重建中国被子植物的系统发育树和时间树，结合物种分布数据，揭示了中国被子植物系统发育多样性形成的时空格局，相关论文发表于《自然》。中国约66%的被子植物属是在中新世以后出现的；在过去的3000万年中，草本植物比木本植物经历了更加快速的分化。从空间上看，中国东部和西部植物的分化格局存在显著差异：东部的被子植物属平均分化时间较早，系统发育离散，系统发育多样性较高；而西部的植物属则正好相反。中国西部是许多草本植物的分化中心，而中国东部对草本植物起到了“博物馆”的保存效应。
亚洲鳞齿鱼不是鳞齿鱼类
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所徐光辉研究员研究了我国贵州、云南2.4亿年前的兴义亚洲鳞齿鱼的解剖学特征，解决了该古鱼类半个多世纪以来令人困惑的分类学问题，提出亚洲鳞齿鱼不是鳞齿鱼类而是近鲱形类弓鳍鱼目的近亲（预言鱼目）的新观点。研究成果发表于《林奈动物学报》。亚洲鳞齿鱼代表了中国三叠纪预言鱼目最年轻的化石记录，它的重新归类证明了预言鱼目在华南海（古特提斯洋东部）至少存在400万年的演化历史。预言鱼目在华南海（古特提斯洋东部）至少存在400万年的演化历史，新的化石证据有力地证明了预言鱼目可能起源于华南的三叠纪而不是欧洲的侏罗纪。
复原志留系花瓣海百合科的演化谱系
中国科学院南京地质古生物研究所李越研究员以及合作研究者在上扬子区多个剖面兰多维列世中一晚埃隆期地层中采获千余枚花瓣海百合科化石，获得5个腕部原位愈合保存的冠部标本，综合分析了该科化石的新属种和演化谱系，研究论文发表于Journal of Paleontology。花瓣海百合科是古生代海百合动物演化史上特化的一个分支，其起源于华南板块上扬子区中奥陶世，仅在捷克可残存到早泥盆世。定量分支演化谱系分析的结果表明，花瓣海百合属在向螺旋海百合属成种过程中，腕部先是直立，之后分支出左旋和右旋，这一形态学渐变趋势脉络清晰地复原了花瓣海百合科4属的演化过程，进一步证实上扬子区是该科的起源及演化中心。
一种桔梗科半边莲属植物新种
中国科学院武汉植物园王青锋研究员和胡光万研究员等发现一种桔梗科半边莲属植物新种，研究论文发表于Phytokeys。拉丁文‘hongiana’作为该新种的种加词，该新种的中文译名定为“洪氏半边莲”。洪氏半边莲与日本特有种琉球半边莲互为姐妹群，得到很好的系统学支持。从形态学研究角度，洪氏半边莲与琉球半边莲和东南亚广泛分布的半边莲最为相似，主要区别表现在，洪氏半边莲具椭圆形至倒卵形或倒披针形的叶，叶边缘通常具波状锯齿，花萼筒长2.3～3毫米，花萼裂片5或6枚，短于花萼筒，花冠近二唇形，紫白色，下唇裂片基部有黄绿色斑点，花丝光滑，蒴果阔倒圆锥形，长7～8毫米，花期为5月～7月。
纳微材料
可拉伸扩展的多功能集成电子皮肤
中国科学院北京纳米能源与系统研究所潘曹峰研究员和王中林院士指导的研究团队，提出了一种柔性可拉伸扩展的多功能集成传感器阵列，成功地将电子皮肤的探测能力扩展到7种，实现了温度、湿度、紫外光、磁、应变、压力和接近等多种外界刺激的实时同步监测，研究论文发表于《自然一通讯》。触感电子学，俗称“电子皮肤（Electronic skin，E-skin）”，用来模仿皮肤的感觉功能，如：触觉、温度感知等功能。电子皮肤是在柔性或弹性基底上制作具备探测压力、温度或其他刺激的传感器及阵列，能够感知周围环境中的各种物理、化学、生物等信号，将有助于开发新型人机接口、智能机器人、仿生假肢等智能化系统。
仿生石墨烯压力传感器研究进展
清华大学微电子系任天令教授团队开展了仿生针刺随机分布结构的高灵敏度和宽线性范围石墨烯压力传感器研究，文章发表于ACS Nano。基于人体皮肤，特别是指尖对于不同大小应力的高灵敏响应特点，根据对其微结构的研究提出了相似结构的制备。通过砂纸作为模板倒模成型柔性的基底，利用氧化石墨烯在高温下还原后作为力学敏感层，制备出具有针刺形貌和随机分布的压力传感器。该传感器表现出优异的稳定性、快速响应和低探测极限，实现了在更宽线性测量范围的高灵敏度。其中针刺结构之间接触面积突变主要贡献出高的灵敏度，随机分布主要贡献宽的线性范围。
新型纳米酶用于单个活细胞包裹及保护
中国科学院长春应用化学研究所曲晓刚研究团队利用二氧化锰纳米酶用于单个活细胞的包裹和调控，研究论文发表于Angew，Chem.Int.Ed.。纳米酶是指一类具有类似生物酶催化功能的纳米材料，稳定性高、可调催化活性、低成本、易于批量制备。采用生物矿化方法，直接在活的单个酵母细胞表面矿化二氧化锰。利用二氧化锰纳米酶具有超氧化物歧化酶和过氧化氢酶特性，不仅提高细胞对诸多物理因子例如脱水和裂解酶的耐受能力，并且长时间保护细胞不受有害化学因子的损伤。在生物分子刺激去除二氧化锰后，被包裹的细胞可完全恢复生长和功能。
常温下实现石墨烯催化C-C键断裂
上海交通大学化学化工学院赵亚平教授科研团队，在常温条件下，石墨烯可催化硝酸银与乙醇反应生成氰化银，实现了乙醇C-C键的断裂，为石墨烯催化以及温和条件下实现C-C键断裂、合成新材料提供了研究基础，相关研究成果发表于《科学报告》。碳-碳键断裂和碳-氮键的形成这类反应通常会涉及高温和多个化学合成步骤。研究团队采用超临界二氧化碳技术制备的高质量无缺陷石墨烯，在室温条件下，将石墨烯乙醇分散液与硝酸银经过简单搅拌混合后，实现了乙醇碳-碳键的断裂和硝酸银中的氮-氧键断裂，并同时形成AgCN，研究团队结合系列分析表征实验结果，提出了该反应机理。
类生命机器人感知研究进展
中国科学院沈阳自动化研究所微纳米课题组刘连庆研究员、王文学研究员等与合作者通过石墨烯晶体管实现了工程化细胞的多维信息同步获取，为建立基于活体细胞的生命本征感知器件提供了研究基础，研究论文发表于Nanoscale。研究团队基于生命系統与机电系统相融合的类生命机器人研究理念，围绕类生命感知、类生命驱动和类生命智能开展相关研究。利用石墨烯电特性对细胞膜电位的高度敏感性，将光敏蛋白通道开关产生的动作电位有效转化为石墨烯微纳器件的电特性变化，一次性实现了细胞电生理状态、细胞浓度、视蛋白表达水平以及光强响应等重要信息，为类生命感知器件的实现提供了可行的技术途径。
全新性能的水分散石墨烯纳米带
华东理工大学费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心田禾院士、贺晓鹏副研究员团队与上海交通大学颜德岳院士、麦亦勇特别研究员团队合作，在水溶性低维材料的可控合成、超分子自组装及其生物技术领域的应用拓展取得进展，研究成果发表于《德国应用化学》。通过亲水性聚氧化乙烯（PEO）修饰结构精确的石墨烯纳米带，合成了一系列具备良好水分散性的石墨烯纳米带，表征了其水相中的低维超分子自组装体。基于其水分散液近红外区强吸收的特点，证实了此类结构精确的石墨烯纳米带自组装体可在近红外光的辐射下高效地将光子能转换为热能，实现了结构精确石墨烯纳米带的聚合物功能化及其水相分散。
高性能二维介孔硅纳米片负极研究进展
北京理工大学曹传宝教授团队、陈卓副教授等利用低成本的模板法及镁热还原过程，在硅材料上实现了二维硅纳米片的宏量制备，研究论文发表于Small。研究人员通过分子模版剂在二维硅纳米片上引入介孔，使其具有较高的比表面积。作为锂离子电池负极，与商业硅相比，循环性能有明显改善。进一步，通过均匀的碳包覆，实现了优异的储锂性能、循环稳定性及倍率性能。基于阻抗谱，扩散动力学分析及SEI膜观察，该性能的增强主要归咎于独特的二维介孔结构及碳包覆的协同作用：有效地促进了锂离子的扩散，提高界面电荷转移速率，缓解硅的体积膨胀。
印刷三维复杂微纳结构及功能器件
中国科学院化学研究所绿色印刷院重点实验室研究员宋延林课题组利用绿色纳米印刷技术，在纳米材料的精细图案化组装、印刷柔性传感器、光学器件、透明导电膜和最优微纳串线应用方面开展系列研究，研究论文发表于Advanced Materials。研究人员以液滴操控微纳结构立体成型为出发点，利用模板诱导液滴在三维空间内自发收缩，实现了单一或多材料的三维微纳结构的快速组装成型。液体自发收缩成型的过程遵循热力学最稳定状态，在连接方式上符合数学的最优连接，使液体中的纳米材料通过一步组装形成最优化结构。基于银纳米颗粒的立体微纳电路显示了在立体集成电路的潜在应用。
神经心理与脑科学
组蛋白伴侣调控神经干细胞机制
中国科学院动物研究所焦建伟研究员等揭示了组蛋白分子伴侣Nap1|1在早期胚胎脑发育过程中对神经干细胞调控的重要作用，研究论文发表于Cell Reports。大脑皮层是哺乳动物大脑中高度发达的中枢区域，负责控制认知、记忆、情感行为等重要机体功能。研究者在确定了Nap1|1胚胎脑发育过程中的表达变化及分布基础上，通过胚胎电转实验发现Nap1|1敲降后神经干细胞增殖减少，神经元分化水平增加。Nap1|1能够与SETD1A结合促进下游基因RassF10启动子上H3K4me3的水平，从而促进RassF10的表达。过表达RassF10能够挽救Nap1|1敲降造成的胚脑发育过程中细胞分布、增殖及分化的异常。
再殖小胶质细胞完全来源于残存小胶质细胞的自我增殖
中国科学院深圳先进技术研究院彭勃团队与香港大学饶艳霞医生、上海精神卫生中心袁逖飞教授合作，揭示脑内再殖小胶质细胞的起源之谜，研究论文发表于《自然-神经科学》。通过多种谱系追踪技术推翻了前人关于再殖小胶质细胞起源于Nestin阳性前体细胞分化的结论，并发现其再殖小胶质细胞完全起源于残存的小胶质细胞增殖。该现象是迄今为止在成年哺乳动物中枢神经系统内发现的最快的细胞增殖现象。此外，还通过单细胞RNA测序技术阐述了其细胞再殖的可能机理，并通过全脑RNA测序，发现了再殖小胶质细胞与原生小胶质细胞在功能学上的高度相似性。
利用微博探索家庭暴力对心理健康的短期影响
中国科学院心理研究所朱廷劭研究员等在保障用户隐私的前提下，利用微博数据测量家庭暴力受害者在家暴前后的心理健康指标，相关论文发表于Journal of Interpersonal Violence。首先通过关键词和人工筛选，在100余万微博用户中筛选出232名家庭暴力受害者。进一步研究发现，家庭暴力发生后的4周内，家庭暴力受害者已经表现出更高的抑郁程度、更高的自杀意念以及更低的生活满意度。对于不同类别的暴力受害者，研究发现受到虐待的儿童在短期内受到的心理影响更严重，亲密关系暴力的受害者在4周内表现出更高的抑郁程度，目睹家庭暴力的受害者也会表现出更高的自杀意念以及更多的敌对情绪。
脑网络组在抑郁症脑影像和认知方面新进展
中国科学院自动化研究所脑网络中心隋婧研究员、四川大学华西医院马小红教授等合作，将miR-132与多模态脑影像联合起来分析影像与表观遗传学之间关联及其潜在的神经机制，集中从功能、解剖、结构多角度验证与抑郁症密切相关的前额叶-边缘系统均与miR-132的异常表达有关，研究论文发表于BRAIN。与无监督的融合方法相比，有监督的学习模型更加具有目标导向性，因为它利用先验信息来指导多模态融合，因此能够从庞大复杂的数据中准确的挖掘出感兴趣的目标成分。未用药的抑郁症中高表达的miR-132与前额叶——边缘系统降低的fALFF和灰质体积都有关，并且该模式还与抑郁症的注意力和执行功能相关。
神经心理与脑科学
人脑动态功能网络连接模式能够鉴别个体并预测其认知功能
北京师范大学贺永课题组揭示了人脑动态功能网络连接模式的个体特异性及其认知功能，研究论文发表于Human BrainMapping。采用了人脑连接组计划（Human Connectome Project）的公开数据库（包含105名被试的高时空分辨率的静息态功能磁共振成像数据），基于滑动窗方法构建了每个被试的全脑动态功能连接网络，从连接强度、稳定性和变异性三个动态测度系统刻画了脑动态功能网络的连接模式。采用人脑动态连接组学分析框架揭示了人脑动态功能网络连接模式是人脑的一种内在的稳定特质，并且具有个体特异性及认知意义，为在健康和疾病群体中开展人脑动态连接组学个体化研究提供了理论依据和方法学支持。
压力应激强化视觉恐惧信号处理的神经环路机制
中国科学院脑科学卓越创新中心深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所王立平研究团队，开展压力应激强化视觉恐惧信号处理的神经环路机制研究，研究论文发表于Current Biology。在压力应激下，位于脑干的蓝斑核团（locus coeruleus，LC）被激活；光遗传学技术特异性调控LC中的去甲肾上腺能神经元，能诱发出动物的焦虑样行为，当恐惧信号袭来时，动物表现出更加显著的逃跑反应。进一步验证发现，这一类神经元投射到了上丘（superior coiliculus，SC），并通过SC核团的去甲肾上腺能受体对视觉恐惧信号处理过程进行调控，加剧了动物的逃跑反应。
体细胞克隆猴研究
中国科学院神经所孙强研究员率领以博士后刘真为主的团队，利用体细胞成功克隆猴“中中”“华华”，标志着中国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代，研究成果发表于Cell。自从1997年“多莉羊”体细胞克隆成功后，许多哺乳类动物的体细胞克隆也相继成功，但与人类相近的灵长类动物（猕猴）的体细胞克隆一直是没有解决的难题。科学家使用体细胞在体外有效地做基因编辑，准确地筛选基因型相同的体细胞，然后用核移植方法产生基因型完全相同的大批胚胎，用母猴载体怀孕出生一批基因编辑和遗传背景相同的猴群。這是制作脑科学研究和人类疾病动物模型的关键技术。
寨卡病毒感染神经细胞的新机制
复旦大学生物医学研究院/上海市公共卫生临床中心双聘教授徐建青团队对寨卡病毒入侵神经细胞的关键分子进行研究，揭示了寨卡病毒感染神经细胞的新机制，研究论文发表于《自然一微生物学》。2015年底在南美洲爆发寨卡病毒疫情，该病毒感染可导致新生儿小头畸形和其他严重神经系统疾病，被世卫组织宣布为全球关注的突发公共卫生事件。研究证实AXL分子在寨卡病毒感染神经细胞中的作用机制，主要是通过STAT1/STAT2通路调控SOCS1分子表达，进而抑制I型干扰素信号应答，最终促进寨卡病毒在宿主细胞中复制。研究结果为研发新型有效的寨卡病毒防御技术提供了生物学靶点。