本期导读
· 海洋动力过程与气候变化
地形导致的亚中尺度湍流对南大洋翻转环流的贡献
地形β螺旋和黑潮向岸入侵
新研究提出潮汐周期有助于预测火山爆发
科学家证实洋流循环与全球气候变化之间的关联性
超细气溶胶粒子可能导致更猛烈的风暴
· 海洋生态环境演变与保护
沿海海水可吸收更多的二氧化碳
CO2泄漏彻底改变西西里岛附近海底生态系统
· 海底过程与油气资源利用
首次揭秘全球最大的深水富硅（SiO2）岩浆火山喷发
加拿大和基尔亥姆霍兹海洋研究中心揭开了南非成矿机制之谜
· 海洋生命过程与资源利用
MircoRNA调节鱼类弹状病毒增殖研究取得进展
规模化制备bryostatin 1及其类似物新合成方法及在治疗潜伏HIV方面的应用
震惊！在海洋中发现一类新的病毒
· 海洋技术与装备
加拿大为发展海洋经济推进DeepSense计算机平台建设
美国科研人员受海洋贻贝启发造就能自我修复的生物材料
海洋动力过程与气候变化
地形导致的亚中尺度湍流对南大洋翻转环流的贡献
海洋的经向翻转环流调节着热量、碳和营养物质的运输和存储。穿越南极绕极流进入混合层的上升流，以及海表浮力强迫对水团的影响，被认为是使翻转环流闭合的关键过程。基于高分辨率断面观测，Ruan等人(2017)指出在德雷克海峡南部，下层绕极深层水(LCDW)与倾斜的地形相作用产生狭窄而强烈的底边界流。观测发现在该底边界处具有较强的侧向浮力梯度、增厚的底混合层、加强的混合及性质明显改变的水团，这证实了地形生成的亚中尺度湍流增强了近底的混合，导致了在斜坡地形处上升流的发生。类似的作用过程还发生在南极绕极流流经的其他区域，因此该研究认为这样的作用过程对南大洋翻转环流的闭合可能存在着重要影响。
德雷克海峡南部一垂直于等深线方向断面处的(a)位温、(b)Richardson数、(c)侧向浮力梯度、(d)Ertel位涡、(e)两个不同水团(绿色对应d中PV>0)、(f)底混合层深度的分布。
原文题目：Contribution of topographically generated submesoscale turbulence to Southern Ocean overturning
来源：https://www.nature.com/articles/ngeo3053
原文来源：https://www.nature.com/articles/s41467-017-01595-0
地形β螺旋和黑潮向岸入侵
中国科学院海洋研究所尹宝树团队的杨德周研究员等人与Woods Hole海洋研究所黄瑞新教授等人于2018年1月在Geophysical Research Letters合作发表题为《地形β螺旋和黑潮向岸入侵》的文章。文章首次提出了边界流入侵陆架的地形β螺旋动力学理论。世界大洋和边缘海的物质和能量交换对近海动力环境和生态系统具有重要影响，长期以来大洋水入侵陆架边缘海的形式及其支撑理论一直是国际上悬而未决的重要科学问题。该理论回答和解决了这一科学问题并填补了大洋环流理论和陆架动力学理论之间长期缺失的一环。该理论在世界大洋具有普适性，即当大洋边界流遇到强烈变化的地形时，都会产生地形β螺旋，从而引起边界流入侵分支在垂向的螺旋状结构（如图所示），其也为边界流分叉提供了一种全新的理论解释。研究成果对更深入理解大洋对陆架动力环境和生态环境的变化影响具有重要的科学意义和应用价值。
陆坡处陡峭的地形使流动具有强烈的非线性，研究陆架环流与大洋环流的相互作用面临着巨大的挑战，黑潮入侵东海问题困扰了科学家很多年。通过观测、理论推导和数值模拟，文章提出了地形β螺旋及其生成机制：在西边界流与陆架边缘相撞产生的强烈上升流区域，向陆架入侵海流在垂直方向上发生了气旋或反气旋偏转，并给出了其理论表达式，该偏转为深层大洋水入侵陆架提供了一个动力通道，因其产生与地形梯度有关，作者将其命名为地形β螺旋。该理论表明在边界流与陆架发生相撞的区域，地形β螺旋调控边界流向边缘海的入侵方向，同时其也为边界流分叉提供了一种重要的理论解释。
与Ekman螺旋相似，地形β螺旋也是一种在世界大洋普遍存在的一种螺旋，其可以用来预测强西边界流的分叉和入侵路径，更重要的是该机制表明边界流的深层水能够比表层水入侵到更浅的近岸区域。深层水的温度、盐度、营养盐等与近岸水显著不同，因此深层水入侵可能会对沿岸动力和生态环境产生重要影响。
该成果将大洋环流理论与陆架动力学理论密切联系起来，对理解全球大洋与边缘海的相互作用做出了重要的贡献。该研究成果势必会吸引更多海洋科学家的目光，从而促进西边界流与边缘海相互作用的深入研究，更深入地理解陆架动力环境和生态环境的变化。
原文题目：Topographic Beta Spiral and onshore Intrusion of the Kuroshio Current
来源：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GL076614/full
新研究提出潮汐周期有助于预测火山爆发
（刘文浩 编译）
2018年1月24日，Science Reports杂志刊发文章《2007年鲁阿佩胡火山喷发对月球周期的敏感度》（Sensitivity to lunar cycles prior to the 2007 eruption of Ruapehu volcano）称，2007年新西兰鲁阿佩胡火山爆发时火山口附近的地震震动与每月两次潮汐力变化密切相关，因此可以利用潮汐周期的信号来提前预测火山爆发事件。
研究人员称，很多研究都集中在潮汐力是否会引发火山爆发的直接研究，但并没有直接证据。为此，研究人员转换了思路，从与潮汐力相关的可监测信号出发来验证其对火山的影响。新西兰鲁阿佩胡火山作为最受欢迎的旅游景点之一，是两座滑雪胜地所在地。因此，研究人员选择其作为研究对象进行了长期监测，以确保游客免受火山爆发的威胁。
长期监测为研究人员提供了一套连续的数据库，通过对位于火山口附近的地震传感器在12年内的监测数据资料的分析发现，这些数据反映的火山震颤大部分时期与月球周期没有关系，但在该火山2007年9月25日爆发前的三个月内，这些数据与月球周期出现了明显的相关性。在这三个月里，地震震颤的幅度随着潮汐周期出现了明显的升降。虽然震动幅度是微妙的，但是与潮汐周期的相关性强度却很大，达到了5西格玛（sigma，5西格玛＝230次失误／百万次验证）。为了了解三个月内潮汐力如何影响鲁阿佩胡火山，研究人员使用了地震震动模型（鲁阿佩胡火山的垂直管道在熔岩上升时顶部遇到坚固的岩体盖，熔岩中释放的气体在岩体盖和熔岩之间形成了气囊腔，当气囊与岩体盖发生共振时则会产生可以监测到的震动）。
模拟表明，当气穴的压力达到临界水平时（可能发生蒸汽喷发的水平），与潮汐力变化相关的不同应力则会改变震颤的幅度。这也说明整个体系中的压力情况使得火山对潮汐变化十分敏感，而这种变化恰能被捕捉到。研究人员认为，对于火山爆发前的震动监测与潮汐之间关系的监测将为火山爆发预测提供新的思路，他们也相信这种变化信号完全能被监测，潮汐信号对预测蒸汽驱动的火山爆发将成为未来长期研究的重要方向。
原文题目：Sensitivity to lunar cycles prior to the 2007 eruption of Ruapehu volcano
来源：https://www.nature.com/articles/s41598-018-19307-z
科学家证实洋流循环与全球气候变化之间的关联性
（张树良 编译）
美国德克萨斯大学奥斯汀分校研究人员日前宣布发现大西洋洋流变化与陆地降水之间的关联性，并且这种关联性已经存在数千年，这一重要发现将有助于科学家认识和理解地球历史气候过程控制要素如何影响现在以及未来气候。相关研究成果发表于2018年1月26日出版的《自然·通讯》（Nature Communications）。
大西洋表面洋流循环是全球气候系统的重要组成部分，它控制着海洋热流从热带向两极的运移。研究人员分析了2010年取自墨西哥湾海底的3套沉积岩岩心样本（从沉积岩内所保存的海洋微生物有孔虫化石中提取海洋温度与盐度数据），为认识过去4400年中影响洋流强度变化（存在30年的增强期）的因素提供了新见解。研究人员指出，如果反演在此期间洋流30年的增强过程，就可以很好地揭示过去数个世纪中气候变化的场景。
分析结果显示，同目前相比较，大西洋表面洋流循环要比小冰期时代弱很多（小冰期是指1450—1850年期间由火山活动所引发的全球变冷的气候变化事件）。研究人员认为，既然过去的历史时期相关洋流特征能够影响全球气候，那么有必要探究其是否同西半球降雨有关以及这种关联在过去历史时期的变化是如何的。为此，研究人员通过对岩心样本数据与树轮、洞穴石笋以及其他自然记录中的降水数据进行对比，已确定在过去历史时期的上述相关性；同时，将人为收集的关于上世纪墨西哥湾温度与盐度数据和西半球降雨数据进行对比，以确定当前时期的上述相关性。此外，研究人员还分析了由德国马普学会开发的专门用于预测洋流和降雨之间关系的气候模型数据。
研究结果表明，无论在过去还是现在，大西洋表面洋流均同西半球降雨之间存在关联，该研究结果的重要性在于：不仅揭示了洋流与降雨模式之间的相互关系，而且提供了这种相互关系的不同时间尺度的数据证据。该研究证实了大西洋表面洋流循环对于降雨的重要性，进而揭示出洋流变化对全球气候模式的深远影响。
原文题目：Pronounced centennial-scale Atlantic Ocean climate variability correlated with Western Hemisphere hydroclimate.
来源：https://www.nature.com/articles/s41467-018-02846-4
超细气溶胶粒子可能导致更猛烈的风暴
（刘燕飞 编译）
2018年1月26日，《科学》（Science）发表题为《超细气溶胶粒子引发对流和降水增强》（Substantial Convection and Precipitation Enhancements by Ultrafine Aerosol Particles）的文章指出，污染空气中的超细气溶胶粒子可能导致更猛烈的风暴。
气溶胶与云的相互作用问题是当今气候预测中一个重要的科学难题。传统研究认为，富集在对流层中粒径小于50nm的超细气溶胶粒子（UAP<50）不足以影响成云过程。来自美国西北太平洋国家实验室（Pacific Northwest National Laboratory）、美国布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）、以色列希伯来大学（Hebrew University of Jerusalem）等机构的研究人员利用2014年5月“绿色海洋亚马逊观测与模拟”（Observations and Modeling of the Green Ocean Amazon）试验的观测数据，研究在相似的对流环境和不同的气溶胶环境下的气溶胶效应，并进行了高分辨率个例模拟。
亚马逊地区深对流云（DCCs）的观测数据和数值模式结果表明，在低气溶胶浓度环境下，深对流云形成过程易产生大量超饱和水汽。污染羽流中的超细气溶胶粒子促进超饱和凝结，形成更多云水并释放潜热，增加对流强度。数值模拟显示，对流强度的显著增长主要源自凝结加热的增加，上层云中冰相关过程的潜热释放为次要贡献。该研究结论与先前的冷云增长机制（cold-cloud invigoration）不同，后者未考虑气溶胶对凝结加热的影响。该研究表明了人类活动产生的超细气溶胶粒子对深对流云形成有更显著的增强作用。
原文题目：Substantial Convection and Precipitation Enhancements by Ultrafine Aerosol Particles
来源：http://science.sciencemag.org/content/359/6374/411
海洋生态环境演变与保护
沿海海水可吸收更多的二氧化碳
（裴惠娟 编译）
2018年1月31日，《自然·通讯》（Nature Communications）发表题为《大陆架作为一个可变的、不断增加的全球大气CO2的碳汇》（Continental Shelves as a Variable but Increasing Global Sink for Atmospheric Carbon Dioxide）的文章指出，沿海地区的海水吸收了更多的CO2。这一发现可以帮助科学家们了解在限制全球变暖的同时还能释放多少CO2。
了解碳在陆地、空气和水之间的循环非常关键，可以帮助预测地球在一定时间内能够承受多少温室气体排放，以保证全球变暖在可容忍的限度内。来自比利时布鲁塞尔自由大学（Université Libre de Bruxelles）、美国特拉华大学（University of Delaware）、美国德州农工大学（Texas A&M University）、瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）和美国夏威夷大学（University of Hawaii）的科研人员，利用1980—2015年大陆架二氧化碳分压（pCO2）观测的历史数据，计算沿海地区CO2浓度的全球趋势。
研究结果表明，随着越来越多的CO2进入大气，全球海洋吸收了过多的CO2，储存了约30%来自人类活动排放的CO2。虽然海洋中CO2的数量以与大气相同的速度增加，但这些CO2的浓度在沿海海域的增长速度却越来越慢。这是因为沿海的海洋比外海浅，可以迅速将CO2转移到深海，让海洋吸收和储存更多的CO2。从这个意义上说，海洋起到了缓冲的作用，减少了大气中温室气体的积累，从而减缓了全球变暖。然而，这一过程也增加了海水的酸度，并会影响海洋生物和海洋生态系统的健康。研究人员指出，如果这一结论通过未来的观测得到证实，将意味着沿海海洋能够越来越有效地从大气中清除CO2。在全球碳循环模型和通量评估中，应该考虑到大陆架未来成为更重要的CO2排放源的可能性。
原文题目：Continental Shelves as a Variable but Increasing Global Sink for Atmospheric Carbon Dioxide
来源：https://www.nature.com/articles/s41467-017-02738-z
CO2泄漏彻底改变西西里岛附近的海底生态系统
（董利苹 编译）
2018年2月7日，《科学进展》（Science Advances）发表题为《CO2泄漏改变海底沙床的生物地球化学和生态功能》（CO2 Leakage Alters Biogeochemical and Ecological Functions of Submarine Sands）的文章指出，西西里岛附近海底CO2泄漏彻底改变了整个海底生态系统，已导致海底生态系统的功能被长期扰乱。
作为一项极具潜力的气候变化减缓技术，海底CO2捕集与封存技术（CCS）可能会提高CO2从地面逃逸到环境中的风险。来自德国马克斯普朗克海洋微生物学研究所（Max Planck Institute for Marine Microbiology）、比利时根特大学（University of Ghent）、德国不来梅大学（University Bremen）等机构的研究者分析了西西里岛（Sicilia）海岸附近的CO2泄漏对海底栖息地及其居民的影响。研究结果显示：①高CO2通量提高了碳酸盐、硅酸盐等沉积物的溶解性，使矿质营养物质增加，进而促进了小型水藻生物量的迅速增加；②尽管食物供应量得到了提高，但栖息在海底沙床上动物的生物量和多样性随着CO2浓度的增加正在大幅下降。其中，动物的生物量降低20%，大多数居住在该沙床上的原始居民因无法适应长期变化的环境条件已逐渐消失；③随着CO2的增加，海底微生物的数量没有减少，但微生物群落已转变为主要由异养菌和硫酸盐还原菌组成，微生物群落的结构和功能发生了很大变化。该研究指出，海底CO2泄漏彻底改变了整个海底生态系统，建议国际社会将CCS的环境风险考虑在内，以免对生态系统造成重大影响。
原文题目：CO2 Leakage Alters Biogeochemical and Ecological Functions of Submarine Sands
来源：http://advances.sciencemag.org/content/4/2/eaao2040/tab-pdf
海底过程与油气资源利用
首次揭秘全球最大的深水富硅（SiO2）岩浆火山喷发
海底火山活动对于现今地球岩浆产出至关重要，然而其喷发细节由于海水遮盖被隐藏，使我们对水下火山喷发的了解程度远不及对陆上火山活动的认识。最近科学家对Tonga和Marianas火山弧一带洋底火山活动的观察有助于理解深部基性端元岩浆（低硅）的喷出，但对深海高粘度、富硅岩浆的喷发因缺乏合适的研究对象而缺少对喷发年龄、持续时间、源区和水深等一系列火山活动环境的深刻认识。2018年1月10日，《科学进展》（Science Advances）杂志发表文章首次报道了新西兰Kermadec岛弧2012年Havre火山发生的有史以来最大规模深海富硅火山喷发的研究成果。
该火山活动的发现源于2012年附近海域出现的达400平方公里的浮石岩（因气孔多、比重低而浮于水面的岩石，指示水下火山喷发），并根据浮石岩范围提出该次火山喷发是至今最大规模的水下富硅火山喷发。
2015年，澳大利亚塔斯马尼亚大学（the Univerity of Tasmania）、美国伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution）、美国加州大学伯克利分校（the University of California Berkeley）、新西兰奥塔哥大学（the University of Otago）等科研院所的科学家们搭载Roger Revelle科考船，利用Sentry 自动潜水器（AUV）获得了50平方公里的海底地形图，并用远程采样器（ROV）Jason总共12次、历时250小时采集了喷出的样品，并获得了火山口及周围的海底高分辨图像。
研究团队发现Havre火山喷发历史远远比之前想象的复杂。在最近一次的喷发中，900—1220米水深的火山口就有14个。研究团队还发现他们最初认为主要产生浮石岩的火山爆裂喷发也可以喷发海底火山灰、熔岩流，并形成熔岩穹丘。海底绘图和观测发现Havre的喷出物是1980年St. Helens火山喷发的近1.5倍，其中大约75%的喷出物以浮石岩的形式浮到海面并随风和洋流漂离，其余的遍布数英里外的海底。ROV采集的样品证实了喷出物的多样性，包括比重大的熔岩、火山灰、浮到海面的浮石岩，以及一块直径达1.5m的浮石岩块。这与陆地上的火山爆裂喷发方式不同。这些样品的物理性质、化学组成正在帮助科学家们理解喷发机制，是什么原因导致了这样的火山活动，以及喷发过程和喷发物组成如何随时间演化等科学问题。
原文题目：The largest deep-ocean silicic volcanic eruption of the past century
来源：http://www.whoi.edu/news-release/a-close-up-look-at-a-rare-underwater-eruption
加拿大和基尔亥姆霍兹海洋研究中心揭开了南非成矿机制之谜
（林琦 编译）
南非的威特沃特斯兰德盆地具有地球上现今已知的最大金矿。1852年，英国勘探家Davis在南非威特沃特斯兰德盆地发现了第一座金矿，引发了日后的“南非淘金浪潮”，但其成矿机制一直不为人所知。
日前，加拿大和基尔亥姆霍兹海洋研究中心的研究团队成功地通过复杂的分析技术解开了成矿机制之谜，这一研究成果最近发表在了《Precambrian Research》杂志上。
南非威特沃特斯兰德盆地是一个海相沉积盆地，在它30亿年的地质历史中，经历过海水覆盖和河流侵蚀，也经历过多次干涸和泛滥之后又重归大海。其主要矿床位于盆地西北部的五个扇形三角洲，其中砾岩型金矿层产于三角洲顶端河流入口处。炭质岩层中的金矿层则产于三角洲尾部。总产量约占整个南非金矿床的98%。研究人员在威特沃特斯兰德盆地采集了矿产样品，通过扫描电镜和透射电镜对样品进行了高分辨率分析，经数据处理后，在这些矿物中发现了化石油。该研究的负责人、论文的第一作者Sebastian Fuchs博士表示，“这种滚烫的热液和我们如今在海底黑烟囱系统中发现的流体一样，能将溶解的金元素搬运至沉积区，形成水包油型的乳浊液。热液中的油滴促使了天然金的高效化学沉积，进而形成了结构极为复杂的金矿和铀矿。”
该研究使用的新方法使得研究毫米级与纳米级的海底颗粒物成为可能，促进我们未来在海底发现更多的未解之谜。
原文题目：The formation of gold deposits in South Africa
来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2017/04/170420113804.htm
海洋生命过程与资源利用
MircoRNA调节鱼类弹状病毒增殖研究取得进展
（林蠡，涂加钢 供稿）
鱼类弹状病毒是全球性分布的病毒类群，其传播速度快，宿主范围广，具有很强的致病性，可感染多种海水和淡水鱼类，给世界鱼类养殖业造成了重大经济损失。2017年12月11日，青岛海洋科学与技术国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室固定研究人员林蠡教授带领的仲恺农业工程学院研究团队及涂加钢副教授带领的华中农业大学水产学院团队联合在《免疫学前沿》（Frontiers in Immunology,影响因子6.429,-JCR 一区刊物）在线发表了题为《MicroRNA miR-214 inhibits snakehead vesiculovirus (SHVV) replication by promoting IFN-α expression via targeting host AMPK》的文章。文章揭示了mircoRNA-miR-214如何通过靶向宿主基因AMPK调节乌鳢水泡病毒增殖的机制，这项研究对乌鳢水泡病毒病的防控有着重要的指导意义，对其他弹状病毒，如海水鱼弹状病毒传染性造血器官坏死病毒、病毒性出血败血症病毒的致病性及防治提供参考。
MicroRNA是一类长约22个核苷酸的非编码RNA。其主要作用机制就是通过“种子序列”的识别，进而靶向目的蛋白的mRNA，最终调控其翻译或直接降解靶蛋白mRNA的作用。MicroRNA与病毒感染有密切的关系，病毒感染会改变宿主编码的microRNA的表达水平，反过来宿主编码的microRNA又能通过靶向宿主的基因，调节病毒增殖。实验团队通过对乌鳢水泡病毒SHVV感染SSN-1细胞后的小RNA测序分析，最终筛选出一个具有明显抗病毒作用的mircoRNA-miR-214。随后进行了一系列的靶基因验证过程，最终发现了miR-214可通过靶向宿主基因AMPK。其具体抗病毒机制为：miR-214可以靶向AMPK mRNA，下调表达AMPK蛋白，而AMPK蛋白下调表达促进IFN-α的表达，达到抑制病毒增殖的效果。本文的研究为未来鱼类弹状病毒性疾病防控提供了依据。
原文标题：MicroRNA miR-214 inhibits snakehead vesiculovirus (SHVV) replication bypromoting IFN-α expression via targeting host AMPK.
来源：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29312306
规模化制备bryostatin 1及其类似物新合成方法
及在治疗潜伏HIV方面的应用
(侯雪梅，邵长伦 编译)
有关总合草苔虫（Bugula neritina）的生物活性研究始于1968年。美国国家癌症研究所（NCI）发现，来源于墨西哥湾的该类生物有机提取物显示极强的抗癌活性。随后，海洋天然产物学家分离鉴定了活性天然产物bryostatin 1，即苔藓虫素1。然而，该化合物在自然界中的含量极微。研究人员曾在14吨总合草苔虫中分离获得18克纯品，这远远不能满足其后续的药用研究。随后，合成学家争相对这一分子进行全合成研究，但合成路线冗长、且产率很低。
近期，来自美国斯坦福大学Wender领导的研究团队构建了一种更简单、更高效的方法来合成bryostatin 1，全合成步骤由原来的57步缩减为29步。特别重要的是，该方法适合规模化制备，预计每年可合成大约20克，这足以满足临床研究的需求。研究还发现，bryostatin 1类似物，alkene和(E)-enoate能够有效治疗潜伏的HIV感染细胞。这一研究成果为以后在潜伏HIV病毒研究和对bryostatin类化合物新功能等方面的研究都具有重要的科学意义。
相关研究结果发表在2017年10月13日的Science期刊上，论文标题为《Scalable synthesis of bryostatin 1 and analogs, adjuvant leads against latent HIV》。
原文题目: Scalable synthesis of bryostatin 1 and analogs, adjuvant leads against latent HIV
来源：http://science.sciencemag.org/content/358/6360/218
震惊！在海洋中发现一类新的病毒
（王伟，于广利 编译）
海洋中获取的水样本中经常会有些占主导地位的病毒无法进行分析，这是由于常规的测试方法无法检测到这些病毒的特征。然而，在最近的一项研究中，来自美国麻省理工学院和阿尔伯特-爱因斯坦医学院的研究人员成功地分离出一些这类病毒，并对其结构和基因组进行了研究，从而补充了病毒进化过程中一个关键的缺失环节，并揭示了其在调节细菌群体中发挥的重要作用。相关研究成果于2018年1月24日在线发表在Nature期刊上，论文标题为《A major lineage of non-tailed dsDNA viruses as unrecognized killers of marine bacteria》。
麻省理工学院的博士后研究员Kathryn Kauffman、土木与环境工程教授Martin Polz、阿尔伯特-爱因斯坦医学院的Libusha Kelly教授等人通过对海洋样本进行详细分析后提出目前的细菌病毒（即噬菌体）多样性的观点存在着一个主要的盲点。他们研究发现这些新鉴定出的病毒缺乏在大多数细菌病毒表面上经常存在的“尾部（tail）”结构，而且它们具有几种不同寻常的性质，从而导致它们在之前的研究中被遗漏。为了反映这一事实，研究人员根据希腊神话中的一个很难被抓住的人物的故事，将这个新的病毒群体命名为Autolyki-viridae。不同于那些仅感染一种或两种细菌的典型病毒，这些没有尾部的病毒能够感染数十种不同的细菌类型（通常来自不同的物种），从而突显出它们的生态重要性。
Kauffman解释说当前的病毒-细菌相互作用的环境模型是基于仔细研究那些含尾部的噬菌体构建出的，因此可能会错过自然界中病毒-细菌相互作用的某些重要方面。Polz解释，尽管在实验室中研究的大多数病毒具有尾部，但是在海洋中的大多数病毒是没有尾部的。因此，这些研究人员决定研究小部分无尾部病毒，它们感染一类被称作弧菌（Vibrio）的细菌。在经过大量测试后，他们发现其中的一些病毒感染了异常多的细菌宿主。在对Autolykiviridae的一些代表性病毒进行测序之后，这些研究人员发现他们的基因组与其他病毒完全不同。一方面，它们的基因组非常短：大约有1万个碱基，而典型的含尾部的病毒有4～5万个碱基。
在测序获得这些新的序列信息后，这些研究人员通过梳理数据库，发现这类病毒存在于很多地方。这项研究还证实了由于样本在实验室中通常采用的处理方式，导致这些病毒往往在数据库中存在代表性不足的问题。他们开发的从环境样本中获取这些病毒的方法能够帮助科学家们避免在未来的研究中丢失这些信息。此外，Kauffman说，人们通常采用的测试病毒活性的方法是先利用病毒样本感染细菌，随后在一天之后检查这些样本，以便寻找已被杀死的细菌斑的迹象。但是这些特殊的非尾部病毒往往缓慢地发挥作用，而且被杀死的细菌区域要到几天之后才会出现，因此在大多数研究中，它们的存在从未被人们注意到。这类新的病毒可能是特别广泛分布着的。Polz说：“我们不认为它们仅存在于海洋中。”比如，这些病毒甚至可能在人类生物群落中普遍存在，而且它们可能在主要的生物地球化学循环（如碳循环）中发挥作用。
这些发现的另一个重要方面是Autolykiviridae经证实是一种古老的病毒谱系的成员，这种病毒谱系具有特定类型的包裹病毒DNA的蛋白外壳。尽管这种病毒谱系已知在动物和原生生物中是多样化的，包括感染人类的腺病毒和感染藻类的巨病毒（giant virus），但是很少发现这一类感染细菌的病毒（噬菌体）。美国南加州大学海洋生物学教授Jed Fuhrman称这项研究为我们进一步理解病毒在海洋中的作用开辟了新的途径。他说：“从实际意义上说，这也表明我们如何改变一些常用的方法来捕获这些病毒，并用于各种研究。我认为这是这个领域的重大进展。”
原文题目：A major lineage of non-tailed dsDNA viruses as unrecognized killers of marine bacteria
文章来源：https://www.nature.com/articles/nature25474
参考资料：Kathryn M. Kauffman, Fatima A. Hussain, Joy Yang et al. A major lineage of non-tailed dsDNA viruses as unrecognized killers of marine bacteria. Nature, Published online: 24 January 2018, doi:10.1038/nature25474
海洋技术与装备
加拿大为发展海洋经济推进DeepSense计算机平台建设
（刘学 编译）
2018年2月2日，加拿大大西洋沿岸地区机遇组织（Atlantic Canada Opportunities Agency，ACOA）宣布，通过其业务发展计划（Business Development Program）向达尔豪西大学提供接近600万美元以建立DeepSense计算机平台，并为其运营提供5年的资金支持，旨在帮助发展区域海洋经济。加上之前IBM加拿大公司、达尔豪西大学和Ocean Frontier Institute的资助，目前，DeepSense项目的资助金额达到1795万美元。
DeepSense支持行业相关的密集大数据分析项目，将推动海洋领域的新商机。该项目还将创建一批具备行业发展所需技能的高素质人才库，进一步提升加拿大作为海洋强国的声誉。
原文题目：Diving Deep with Big Data to Grow the Ocean Economy
来源：https://www.canada.ca/en/atlantic-canada-opportunities/news/2018/02/diving_ deep_withbigdatatogrowtheoceaneconomy.html
美国科研人员受海洋贻贝启发造就能自我修复的生物材料
（刘士凯 编译）
2017年10月27日的《科学》（Science）杂志报道了美国科研人员设计的一种新型聚合材料。这种聚合物富有弹性且坚固，有望造就一类新型塑材，能牢固地粘合在不同的材料上，比如木头和金属，甚至在损坏的时候能自我修复。这一设计的灵感来源于海洋贻贝，一类世界上最具粘韧性的生物，能在被海浪冲击的情况下依靠足丝牢牢地固定在光滑的岩石上。
聚合物通常由长链的链分子组成，可以被拉伸并恢复到原来的形状，就像橡皮筋一样。长期以来，材料科学家一直依赖于几种制造聚合物的方法。最常见的方法是在不同的聚合物链之间建立一种称为共价键的化学连接，将看起来像一束分离的意大利面链变成一个松散的三维网格。这样的聚合物可以变得很坚硬，因此能够防止被分开，但它们通常都不够坚韧：当被拉得太紧时，就会断裂，就像橡皮筋拉得太远一样。第二种方法是对分离的聚合物链施加以正负电荷，然后结合在一起，形成一个松散的网络。这些材料可以比共价键绑定的聚合物更加灵活，而且由于不同电荷之间的连接可以在分开后重新连接，基本上可以恢复到原来的形状。
贻贝能够制造出兼具共价键和带电离子键的天然聚合物网络（足丝），具备二者的优点。近年来，研究人员开始模仿这种方法。他们把称作catechols的带负电荷的化学基团加入到软的、凝胶状具有共价连接的聚合物中，当再向聚合物的溶液中加入带正电的铁原子时，每一个铁原子都会在分离的聚合物链上捕获多个邻近的catechols，从而产生额外的连接，帮助强化软凝胶。
论文的通讯作者加州大学圣巴巴拉分校(University of California, Santa Barbara)的材料科学家梅根•瓦伦丁(Megan Valentine)说，现在面临的问题是，当在水中制造这些聚合物时，液体会使凝胶像海绵一样膨胀。这使它们几乎从一开始就完全扩大了；如果被拉动，就不能伸展得更远，只会断裂。因此，瓦伦丁和她的同事们开始研究改进这种方法用于干燥的聚合物。她们首先使用一种凝胶聚合物，其具有一个松散的共价键，称为聚乙二醇(PEG)。当合成PEG时，她们将catechol基团添加到单个的聚合物链中。在通常设备中，catechol可以很容易地与空气或水中的氧气反应。为了防止这种情况发生，瓦伦丁和她的同事们暂时用封端基团盖住catechol。在强化聚合物之前，再通过加入了酸，去除封端基团。然后，注入少量的铁原子，这些铁原子通过PEG进行扩散，每个铁原子与多个catechol反应，从而添加了第二网络的链接。最后，研究人员将聚合物烘干并进行了测试，在10月27日的《科学》杂志（http://science.sciencemag.org/con-tent/358/6362/502）上报道说，这种干聚合物的硬度比原来的PEG提高了100—1000倍，并且在断裂之前，它的弹性足以吸收大量的能量。这使得之前的凝胶状材料变成了一种坚固而柔软类似皮革的材料。虽然这种特殊的聚合物不是市场上最强或最柔韧的塑材，但增加二次网络会产生一种变化，而这种变化很少发生在对聚合物进行单一的改变时。
没有参与此项研究的巴黎工业大学材料科学家Costantino Creton说，在刚度方面有这样的改善是很了不起的。现在的问题是，同样的策略是否可以加强其他聚合物。宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的材料科学家卡伦•温尼(Karen Winey)对此持乐观态度，认为这种策略可以应用到其他聚合物中。对此，瓦伦丁补充说，她们已经在探索将该方法应用到其他聚合物中。然而，她强调新材料能够承受正常PEG材料所不能承受的力量，已经证明其在制造坚固的生物材料方面的应用价值，比如制造人工肌腱或机器人关节，以帮助防止磨损。
原文题目：Material inspired by ocean mussels could lead to self-healing plastics
来源：http://www.sciencemag.org/news/2017/10/material-in-spired-ocean-mussels-could-lead-self-healing-plastics
