高分卫星真“高分”

2019年3月21日，我国高分辨率对地观测系统重大专项（以下简称高分专项）的两颗卫星一一高分五号、六号卫星正式投入使用。自2010年批准启动实施以来，高分专项已成功发射六颗卫星，数据源不断丰富。

作为国内光谱分辨率最高的卫星，高分五号还是国际上首次实现对大气和陆地进行综合观测的全谱段高光谱卫星。有了高光谱分辨率这项技能的加持，高分五号在环境监测上更加“火眼金睛”。比如，卫星在进行水体监测时，没有高光谱手段，很难区分水体里的水草和水华，给出的反馈是同一类物质。分辨率提高后，高分五号卫星能够精确感知雾霾、臭氧、二氧化氮、二氧化硫等大气主要污染物的分布、变化和运输过程，让污染气体无处遁形。高分五号卫星还能准确鉴别饮用水源地、重点湖库的水质情况，及时跟踪内陆水体蓝藻、绿藻、黄藻等藻类污染物的生长变化，为水体保护和污染防治提供解决方案。在轨测试期间，高分五号还成功地监测了北京局部地区高温、青藏高原冰川群和积雪分布等情况，并为2018年雅鲁藏布江米林滑坡堰塞湖、印尼海啸等国内外灾害及时提供了应急观测服务。

高分六号的特别之处则在于新增了两个红边波段传感器，是我国第一颗具备红边波段传感器的卫星。正是因为有了这两个红边波段传感器，高分六号被誉为“中国农业一号卫星”。在高分六号之前，高分卫星的遥感数据已经应用于农业。但是，作物生长时间一般较短，对卫星监测的时效性要求较高，而且我国地域广阔，作物类型多样，种植结构复杂，作物监测内容较多，此前的遥感数据不能完全满足要求。

周清波介绍，高分六号在轨测试期间，他们重点对该星新增波段的应用效果进行了测试。测试结果表明，增加红边等波段后，卫星影像的颜色更加丰富多彩，增强了不同地表覆盖，特别是不同作物类型和不同生长状态之间的差异的识别能力。而且，在作物类型识别、作物长势诊断、果园等农用地监测中，精度都有不同程度的提高。比如，土地覆盖监测和秋收作物识别的总体精度分别提高了15%和9%以上。

高分六号投入使用后，与高分一号卫星组网，对我国陆地区域的重访时间由4天缩短为2天，时间分辨率提高一倍，极大提高了遥感数据的获取规模和时效。目前，科研人员利用高分六号的新增波段，改进了作物识别、农田洪涝灾害监测、土地沙化调查、积雪覆盖监测等技术方法和模型，并已用于2018年的玉米和大豆面积监测、安徽洪涝灾害作物损失评价、部分地区果园和设施农业分布调查等工作。

高分五号、六号投入使用后，极大缓解了我国对国外卫星遥感数据的依赖，也有效弥补国内外已有中高空间分辨率多光谱卫星资源的不足，提升国产遥感卫星数据的自给率和应用范围。不过，“目前来看，可用的国内外卫星数据还远不能满足应用的需求，在覆盖能力、重访能力方面还很不足。”赵少华指出，我们还需要更多的环境专用载荷，需要更多的卫星一起组网，提高监测水平。此外，赵少华还强调，高效使用数据是卫星应用成效发挥的重要环节。针对很多新型载荷，我们需要更多地加强其应用算法的研究。

工业和信息化部副部长、国防科工局局长、国家航天局局长张克俭表示，今年年底，我国还将发射高分七号卫星，全部完成天基系统的建设任务，高分专项的重点将转向应用体系的建设上，进一步健全高分专项的共享渠道、畅通高分数据应用的高速公路，不断丰富和完善高分数据应用产品体系，使越来越多的遥感数据应用产品服务于国内，并走向国际。。

（有删改）

大发现时代的“生命组学”

近代自然科学的重大突破，都是基于近代数学的发展。古希腊毕达哥拉斯学派的突出贡献，开启了自然科学的第一个大发现时代。该学派最早证明了勾股定理。地理学的“大发现时代”爆发于短短的40年，却影响了世界数百年的格局。十五、十六世纪之交，以地球说为理论指导，借助于指南针和罗盘的发明，地球上不为文明世界所知的地域和航线不断被发现。地理学大发现所引起的观念革命与它所带来的经济后果一样巨大，为近代科学革命开启了批判的理性天窗。

二十世纪被称为基因的世纪，“基因”几乎主宰了上个世纪生命科学的神话。1900年，德佛里斯、科林斯、切马克各自独立重现孟德尔遗传定律。1910-1930年，摩尔根发现基因连锁定律，绘制第一个染色体的基因连锁图，出版了《遗传的物质基础》与《基因论》，建立了完整的基因遗传理论体系。至1953年沃森和克里克提出了DNA双螺旋模型，并指出：碱基特异性配对可能是遗传物质复制的基础，碱基排列顺序可能就是携带遗传信息的密码。这些革命性猜想是DNA双螺旋模型的精要所在，一经提出，迅即带动了生物科学史上最惊心动魄、人类文明史上最波澜壮阔的、划时代的分子生物学的兴起。它揭示了万古遗传之谜及其遗传密码，揭示了统一万千生命世界的中心法则，产生了比“创世上帝”更伟大的基因工程。这段历史进程，毫无疑问，是生命科学领域一个典型的大发现时代。

组学的发展引领了20世纪末至今的生命科学大发现。“碱基的排列顺序就是携带遗传信息的密码”，1953年沃森和克里克在提出DNA双螺旋结构后又续写了另一空谷绝唱。1958年弗雷德里克·桑格建立蛋白质氨基酸序列测定方法，70年代又建立DNA序列分析方法，并因此两度诺奖折桂。“序列之王”桑格的卓越成就，使读写基因的信息不再是空想。人类两大先锋科技——生物科技与信息科技，通过序列实现历史性会师！1986年第一代基于荧光测序技术的DNA自动测序仪诞生，26年来DNA测序能力呈指数增长，当前的日数据产量已达Gb级，比肩计算机芯片发展的“摩尔定律”。以色谱-质谱为代表的蛋白质大规模测序技术发展之势同样不可小觑，在生物质普技术获得诺贝尔奖的2002年，一个样本可鉴定到的蛋白质尚不过几百种，而现今生物质谱一次运行可鉴定到的蛋白质竟多达数千种。

过去的20年里，DNA测序能力的迅猛增长和测序费用的急剧下降，使得“旧时王谢堂前燕”的DNA测序技术“飞入寻常百姓家”，成为生物学研究、甚至临床诊断的常用工具。以诞生不到十年的全基因组关联分析为例，目前已完成700多余种疾病和性状研究，新发现了5000余种致病基因和重要性状基因，其产出10倍于此前100年的发现，大发现时代的突出特征由此可见一斑。我国此领域虽然起步较晚，但建树也是可圈可点。如此辉煌的成就足以证明沃森10年前那句豪情万丈的预言：“未来所有生物学只有以基因组开始才有希望发展！”

（贺福初《光明日报》有删改）

美国细菌学家卡梅隆·柯里在《科学》杂志发表了研究论文，声称从5000万年前开始，以真菌为生的蚂蚁就有了自己的抗生素。研究者对一种名叫“真菌蚂蚁”的蚂蚁身上的白色斑点进行研究，发现不同“真菌蚂蚁”依靠种植不同的真菌类蘑菇来作为惟一的食物。这些蚂蚁的嘴巴和前肢上隐藏着许多细小的腺窝，里面寄生着一种能产生抗生素的细菌。这些腺窝有一些细小的孔通向蚂蚁身体外部，这样它们就可以将抗生素传播给作物。抗生素可以杀死会使作物生病的寄生虫，从而确保它们主人的食物不受破坏。

这种蚂蚁腺窝的特殊结构使得蚂蚁与作物的这种共生关系非常和谐。研究者发现，一些近缘的不种植真菌的蚂蚁身上则没有腺窝，也没有寄生菌。科学家们研究了中美洲热带丛林中的切叶蚁的生活习性。切叶蚁只种一种蘑菇，这相当于人类的单一作物制，虽然开始时产量高，但重复种几季以后很容易遭受病虫害侵袭，人类是采用轮作不同作物来解决问题的。生物学家们采用基因分析法，确定了切叶蚁所种的菌种是源于2300万年前的单一菌株，从未换过品种，却能延续至今。

这个谜由多伦多大学的C·R·居里解开了。居里对包括切叶蚁在内的22种蚂蚁进行了仔细观察。他首先发现蚂蚁的蘑菇农场偶尔也会受到一种名为Es-covopsis的霉菌感染，使蘑菇在几天内全部死光，结果是整穴蚂蚁全部饿死。但尽管如此，切叶蚁还是有办法控制这种灾难。其奥秘在于，雌蚁会排出寄生在身上的活细菌分泌出的链霉素。切叶蚁蘑菇园中那些忠于职守的蚂蚁勤于察看，一发现Es-covopsis霉菌就用随身携带的链霉素就地将之消灭，以防止其蔓延。而且这种链霉素还能刺激蘑菇的生长，真是一举两得。切叶蚁分群时，蚁后将蘑菇菌种含在口中，连同随身的会分泌链霉素的细菌带到新穴传种，所以切叶蚁的单一品种的蘑菇农场能延续至今，历经千万年而不衰。人类所用的抗生素多次使用后会使病菌产生抗药性而导致药效减弱，但蚂蚁所用的抗生素却并未使病菌产生抗药性。

卡梅隆·柯里研究小组发现，蚂蚁身上的抗生素不但是蚂蚁赖以战胜自然环境的法宝，亦是人体必需的抗生素，今后应可仿此研发新一代的抗生素，更有效地治愈人类疾病。