封面说明：南极科考中的“雪龙”号 （康世昌 摄）
现代的分子生物学工具，大部分源于对微生物操纵核酸过程的研究和模拟。CRISPR源于对微生物体内防御外源核酸入侵的免疫机制的模拟，是基因操作技术的一次革命性突破。“特约专稿”栏目由俞汉青院士等介绍CRISPR基因编辑技术在微生物中的应用及前景。
极地是生物的基因库和自然资源的储备地，是气候环境演变的航向标。2024年是中国极地科考40周年，本期 “极地科考”专题聚焦北极海冰变化、南极清洁能源利用，以及无人艇在南极科考中的应用。这些研究对理解全球气候变化、生态系统保护以及地球历史具有极其重要的意义。
《超声振动下非晶合金的液体环境焊接》一文介绍了超声振动技术和非晶合金这一绝妙搭档在复杂环境焊接领域的出色表现。疾病和衰老相互促进相互影响，是人类生存绕不开的课题，《肝脏疾病中衰老巨噬细胞和衰老中性粒细胞的研究》一文，揭示出衰老环境影响肝脏疾病进展。《肝脏和卵巢日常如何交流? 》一文阐释了肝脏和卵巢从功能到病理密不可分的联系。
“科学与艺术”栏目刊载的一篇文章展示了多重视域下玻璃的无穷魅力。“科学人物”栏目介绍了玻色的生平与物理思想，以纪念玻色诞辰130周年。
摘 要
面向微生物的CRISPR基因编辑工具的功能应用
/ 程洲华，俞汉青
成簇规律间隔短回文重复(CRISPR)系统作为一种强大且可调控的基因编辑工具，由于其精准性和灵活性，在微生物机制解析、功能强化以及检测溯源等领域中有着广阔的应用前景。其中，Cas(CRISPR associated)蛋白的特异性识别与切割(cis-cleavage)以及无差别的附属切割(trans-cleavage)，作为CRISPR系统的两大核心功能而备受关注。基于特异性识别和切割功能建立的高效微生物基因组编辑工具，实现了对微生物功能的强化，增强了其在环境保护、生态修复以及能源回收等领域的应用能力；基于其附属切割功能创制的病原微生物的快速检测方法，为病原微生物引起的疫情防控提供了技术支撑。文章着重介绍CRISPR基因编辑技术在微生物中的应用现状和发展前景。
北极海冰变化及其影响
/ 陈金雷，康世昌
在全球变暖背景下，北极冰冻圈正在发生显著变化。近几十年来，北极海冰总体呈退缩状态，面积减少、厚度减薄、体积减小，预计到21世纪中叶夏季，海冰将完全消失。北极海冰的减少对生态系统、大气环流、海洋环流、中纬度天气气候以及社会经济发展等均产生影响。北极海冰变化及其影响研究可为北极可持续发展提供重要支撑，同时也可增加中国在北极的话语权，保障中国的北极权益。
南极清洁能源利用现状及其展望
/ 张维哲，李丙瑞，窦银科，陈燕，李亚昊
伴随着南极科学考察的深入开展，南极考察活动的后勤保障引起的环境问题日益凸显，传统的以燃油为主的能源消耗结构已无法适应发展需求，而南极恶劣的自然环境和复杂的应用场景使能源供应和使用方式鲜有创新。因此，清洁能源利用技术日益成为影响南极科学考察的重要因素，迫切需要得到发展及应用。基于此，文章系统地梳理了南极清洁能源利用技术的成果，指出目前仍以燃油为主的南极能源消耗结构，阐述了各国南极科考站清洁能源的应用现状，讨论了南极清洁能源利用技术的难点，并展望了其未来发展。
无人艇在南极科考中的应用
/ 钟雨轩，刘睿轩，孔祥申，鲍凌志
南极科考对于理解全球气候变化、生态系统保护以及地球自身的历史具有极其重要的意义。随着科技进步，无人艇在南极科考中的应用也越来越广泛，无人艇能够在极端环境下开展环境探测和数据采集，为南极科考提供宝贵数据。文章首先介绍了国内外无人艇在南极科考中的应用情况，以及体现出的应用价值；然后，分析了南极科考无人艇的技术特点与未来应用推广；最后，从适应极端环境、长期海上作业、海洋环境认知等方面，对无人艇及其相关技术提出发展建议。
超声振动下非晶合金的液体环境焊接
/ 李路遥，李信，马将
焊接技术在人类发展过程中发挥着至关重要的作用。以水下焊接为代表的特种环境焊接技术对航空航天、国防和远海开采具有深远的影响，但当焊接操作需要在情况复杂的水下进行时，焊接难度大大增加。除此之外，在易燃易爆液体或极端低温等复杂环境中，焊接加工具有更重要的应用前景，如油气储存容器修复、极地和深空制造等领域，然而相关的焊接技术仍未得到有效研究。超声振动加工是一种加载频率达到上万赫兹的特殊加工方式，对于具有无序结构的非晶合金(金属玻璃) 而言，超声振动的施加能在一定程度上使其迅速“软化”。基于这一特性，我们将超声振动技术引入液体焊接领域，成功地实现了非晶合金在水、海水、酒精和液氮环境中的焊接，为极端环境制造成型提供了一种可行的策略。
肝脏疾病中衰老巨噬细胞和衰老中性粒细胞的研究
/ 刘珍妮，王华
免疫系统作为机体应对各种内外危机的防火墙，其老化会增加人的死亡率和发病率，尤其是老年人。近年来，免疫细胞衰老在疾病中的作用受到越来越多的关注。抑制免疫细胞衰老已成为延缓衰老的关键靶标。肝脏被认为是重要的免疫器官，具有丰富活跃的天然免疫细胞，其中髓系细胞(巨噬细胞和中性粒细胞)参与各种肝脏疾病的发生。衰老环境会对髓系细胞产生诸多影响，进而影响疾病的进展。文章总结了衰老巨噬细胞和衰老中性粒细胞的特征以及研究现况，以期为治疗肝脏疾病提供针对衰老免疫细胞的新方法。
肝脏和卵巢日常如何交流？
/ 许秋雨，张洁，吴铃
肝脏和卵巢都是人体内重要的器官，肝脏主要发挥物质代谢、药物解毒、蛋白分泌等功能，卵巢主要发挥分泌性激素、维持第二性征以及产生卵母细胞等功能。虽然在位置上二者并无紧密联系，但从功能到病理上，二者均有着密不可分的联系。肝脏产生的性激素结合球蛋白(SHBG)可以结合卵巢来源的雄激素，从而调控游离雄激素的浓度，帮助卵巢以及机体保持健康，而卵巢产生的雌激素也通过肝脏代谢及灭活，并且雌激素可以保护肝脏免受多种慢性疾病的影响。综上，维持肝脏和卵巢的正常功能，保持肝脏和卵巢的顺畅交流，对人体的健康大有益处。
科学•文化•艺术——多重视域下的玻璃
/ 李静
玻璃作为人工合成的材料，被制作和使用的历史已经长达近5 000年。其优异的材料特质，逐渐发展出独特的制作工艺。科学界对玻璃材料的理解在不断变化和深入，而社会民众和艺术界对玻璃则长期存在认知偏差。文章从科学、文化和艺术三个维度去审视玻璃自身，阐述玻璃作为物质存在的“玻璃态”、东西方数千年来积淀的繁杂玻璃名称和文化，以及玻璃作为艺术媒介的独特魅力。
玻色的生平与物理思想——纪念玻色诞辰130周年
/ 李再东，南雪萌，刘伍明
文章聚焦于20世纪初杰出的印度物理学家萨特延德拉•纳特•玻色(Satyendra Nath Bose, 1894—1974)的生平和物理成就。通过对全同粒子不可分辨性和概率解释的考虑，玻色发现了光子气体在量子力学中的统计规律，并由此推导出普朗克的黑体辐射公式。他的工作导致了玻色-爱因斯坦统计和玻色-爱因斯坦凝聚的发现，这些成就体现了玻色在推动量子物理发展中作出的卓越贡献。
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