入選理由：國際空間站退役后，“天宮”將成為唯一可用空間站。

2021年(nian)4月29日，“天(tian)(tian)和(he)”核(he)心(xin)艙發射升空(kong)(kong)(kong)(kong)并順利(li)抵達(da)軌(gui)道，標志著(zhu)我(wo)國(guo)(guo)“天(tian)(tian)宮”空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)(zhan)(zhan)在軌(gui)組(zu)建工作全(quan)面展(zhan)開(kai)。6月17日，神舟十二號(hao)載人(ren)飛(fei)船將3名航(hang)天(tian)(tian)員送入“天(tian)(tian)和(he)”核(he)心(xin)艙，航(hang)天(tian)(tian)員隨(sui)后開(kai)展(zhan)了(le)3個月的(de)太空(kong)(kong)(kong)(kong)任(ren)務，并于9月17日順利(li)返回。10月16日，神舟十三號(hao)載人(ren)飛(fei)船發射升空(kong)(kong)(kong)(kong)，“天(tian)(tian)和(he)”核(he)心(xin)艙再次迎來3名航(hang)天(tian)(tian)員，這是(shi)空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)(zhan)(zhan)關(guan)鍵技術驗(yan)證(zheng)階段(duan)的(de)最后一(yi)(yi)次飛(fei)行(xing)任(ren)務。中(zhong)國(guo)(guo)空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)(zhan)(zhan)預計于2022年(nian)年(nian)底前建成(cheng)，由一(yi)(yi)個核(he)心(xin)艙和(he)兩個實(shi)驗(yan)艙組(zu)成(cheng)。空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)(zhan)(zhan)開(kai)啟常態(tai)化運行(xing)后，將有3名航(hang)天(tian)(tian)員作為一(yi)(yi)個乘組(zu)長期駐留，定期輪換。此外，隨(sui)著(zhu)國(guo)(guo)際(ji)空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)(zhan)(zhan)的(de)退役(yi)時(shi)間(jian)(jian)臨(lin)近，中(zhong)國(guo)(guo)的(de)“天(tian)(tian)宮”空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)(zhan)(zhan)很(hen)有可(ke)能在未來成(cheng)為唯一(yi)(yi)可(ke)用的(de)空(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)(zhan)(zhan)。

入選理由：火星探測季進入全新階段。

2021年(nian)5月22日(ri)，我(wo)國首(shou)次火星探測(ce)(ce)任務“天(tian)問一號(hao)”著陸(lu)巡(xun)視(shi)(shi)器攜帶的(de)(de)火星車(che)“祝融(rong)號(hao)”安全駛離(li)著陸(lu)平臺(tai)，到達火星烏托邦平原(yuan)表面，開(kai)始(shi)巡(xun)視(shi)(shi)探測(ce)(ce)。這意味(wei)著中國成為了(le)首(shou)個(ge)一次完(wan)成繞、落、巡(xun)三大任務的(de)(de)國家。美國“毅(yi)力”號(hao)火星車(che)也于2021年(nian)2月直接進(jin)入(ru)火星大氣層，并成功(gong)著陸(lu)。4月，在“毅(yi)力”號(hao)的(de)(de)注視(shi)(shi)下，“機智”號(hao)無人機完(wan)成了(le)在火星的(de)(de)首(shou)次飛行。與此同時，阿聯酋的(de)(de)“希望”號(hao)探測(ce)(ce)器也成功(gong)進(jin)入(ru)火星軌道(dao)，開(kai)始(shi)拍(pai)攝(she)火星圖像(xiang)。3臺(tai)火星探測(ce)(ce)器已經紛紛抵達目標地點并開(kai)始(shi)正常(chang)工作，未來它(ta)們將傳回大量(liang)與火星相關的(de)(de)重(zhong)要(yao)信息。

入選理由：理論與實驗結果之間的沖突，讓科學家看到了新物理的曙光。

2021年4月7日，美國費(fei)米國家實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室繆(mou)子(zi)(zi)g-2實(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)數(shu)據公布(bu)，實(shi)驗(yan)(yan)(yan)測到的(de)(de)(de)繆(mou)子(zi)(zi)磁矩與(yu)理(li)論預測之間存(cun)(cun)在明顯的(de)(de)(de)偏差(cha)(cha)(cha)，然(ran)而，偶然(ran)誤(wu)差(cha)(cha)(cha)導致(zhi)這種偏差(cha)(cha)(cha)的(de)(de)(de)概(gai)率僅有1/40 000。標準模型是目前描述基(ji)本(ben)粒子(zi)(zi)和基(ji)本(ben)作用力的(de)(de)(de)最(zui)佳模型，面對最(zui)新的(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)結(jie)果，科(ke)學家不(bu)得不(bu)思考：理(li)論與(yu)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)結(jie)果之間的(de)(de)(de)這種偏差(cha)(cha)(cha)究竟是源自標準模型深層次(ci)的(de)(de)(de)誤(wu)差(cha)(cha)(cha)，還是存(cun)(cun)在標準模型之外的(de)(de)(de)作用力和粒子(zi)(zi)。在未(wei)來，第(di)二、三次(ci)的(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)數(shu)據會(hui)逐(zhu)步(bu)公布(bu)，修正后的(de)(de)(de)理(li)論計算(suan)結(jie)果也會(hui)逐(zhu)步(bu)出爐。如果到時實(shi)驗(yan)(yan)(yan)數(shu)據和理(li)論值之間仍然(ran)存(cun)(cun)在不(bu)可(ke)忽略的(de)(de)(de)偏差(cha)(cha)(cha)，那它很有可(ke)能會(hui)動搖現代物(wu)理(li)學大廈(sha)的(de)(de)(de)根(gen)基(ji)。

入選理由：人類第一次從二氧化碳出發成功合成出淀粉。

2021年9月(yue)，中國科學院(yuan)的(de)(de)研究(jiu)團(tuan)隊(dui)宣布，他們從頭設(she)計了(le)11步反應(ying)路徑，利用無機催化(hua)(hua)(hua)劑和生(sheng)物(wu)(wu)酶(mei)，首次(ci)(ci)在(zai)(zai)全(quan)球實(shi)現了(le)從二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)到淀(dian)粉的(de)(de)全(quan)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)。在(zai)(zai)自(zi)然(ran)(ran)界，植物(wu)(wu)需要通過光合(he)(he)(he)(he)作用把空氣(qi)中的(de)(de)二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)轉化(hua)(hua)(hua)為淀(dian)粉，這(zhe)個過程涉及60多步反應(ying)，且只有2%左右的(de)(de)能量轉化(hua)(hua)(hua)效率。這(zhe)項研究(jiu)不僅(jin)能合(he)(he)(he)(he)成(cheng)與(yu)天(tian)然(ran)(ran)淀(dian)粉結(jie)構幾乎一致的(de)(de)淀(dian)粉分(fen)(fen)子，還比天(tian)然(ran)(ran)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)路徑更高效。它的(de)(de)能量轉化(hua)(hua)(hua)效率約是自(zi)然(ran)(ran)光合(he)(he)(he)(he)作用的(de)(de)3.5倍，淀(dian)粉合(he)(he)(he)(he)成(cheng)速率更是天(tian)然(ran)(ran)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)的(de)(de)8.5倍。這(zhe)項研究(jiu)是從頭合(he)(he)(he)(he)成(cheng)生(sheng)物(wu)(wu)大(da)(da)分(fen)(fen)子的(de)(de)一次(ci)(ci)里程碑(bei)式突破，也是模仿(fang)甚(shen)至超越自(zi)然(ran)(ran)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)機制的(de)(de)一大(da)(da)步。

入選理由：新冠病毒持續演化，不斷出現的新毒株影響波及全球。

2021年(nian)5月，新(xin)冠病毒(du)(du)(du)德爾塔(ta)毒(du)(du)(du)株(zhu)被(bei)世(shi)界衛生組織（WHO）列(lie)為“受(shou)關(guan)切變異株(zhu)”（VOC），目前已(yi)(yi)擴散到(dao)超過200個國家和(he)地(di)區(qu)，是全(quan)(quan)球(qiu)最流(liu)行的(de)新(xin)冠病毒(du)(du)(du)毒(du)(du)(du)株(zhu)。德爾塔(ta)毒(du)(du)(du)株(zhu)病毒(du)(du)(du)載量高、傳播(bo)能(neng)(neng)(neng)力強、潛伏期短(duan)，能(neng)(neng)(neng)部分逃(tao)脫(tuo)抗(kang)體的(de)中和(he)反應。此外，全(quan)(quan)球(qiu)多(duo)款疫(yi)(yi)苗對德爾塔(ta)毒(du)(du)(du)株(zhu)的(de)保護效力均(jun)有所下降。11月初(chu)，奧密克戎(rong)毒(du)(du)(du)株(zhu)在(zai)南非被(bei)首(shou)次檢測到(dao)，不(bu)到(dao)20天后便被(bei)WHO列(lie)為VOC，截至(zhi)12月中旬(xun)已(yi)(yi)蔓延到(dao)80多(duo)個國家和(he)地(di)區(qu)。奧密克戎(rong)毒(du)(du)(du)株(zhu)刺(ci)突蛋白(bai)上存在(zai)多(duo)達(da)32處突變，其中3處可能(neng)(neng)(neng)增強免疫(yi)(yi)逃(tao)逸能(neng)(neng)(neng)力。全(quan)(quan)球(qiu)抗(kang)疫(yi)(yi)之路仍(reng)然(ran)充滿(man)挑戰。

入選理由：改寫了蛋白質結構研究，極大地推動對生命本質的探尋和藥物研發。

2021年7月，DeepMind宣布人工(gong)智能(neng)算(suan)法(fa)AlphaFold2開源，隨后又與歐洲生物(wu)(wu)信息學(xue)研究所合作，公(gong)布了這套(tao)算(suan)法(fa)精(jing)準預(yu)測(ce)(ce)的(de)人類蛋(dan)白組(zu)中98.5%的(de)蛋(dan)白質(zhi)結構，以及20種模式生物(wu)(wu)同等比例的(de)蛋(dan)白質(zhi)結構。AlphaFold2預(yu)測(ce)(ce)的(de)精(jing)準度已達到原子級(ji)別(bie)，能(neng)媲美目前最精(jing)準的(de)測(ce)(ce)量儀器(qi)，預(yu)測(ce)(ce)還將用時從(cong)幾(ji)個月縮(suo)短到幾(ji)天(tian)甚至數(shu)個小時。同月，由華盛頓大學(xue)等機構研發(fa)的(de)算(suan)法(fa)RoseTTAFold開源，它能(neng)更好地(di)(di)預(yu)測(ce)(ce)蛋(dan)白質(zhi)復合物(wu)(wu)的(de)結構。AI蛋(dan)白質(zhi)結構預(yu)測(ce)(ce)算(suan)法(fa)的(de)爆發(fa)，解決了科學(xue)界(jie)的(de)一個關鍵難題，拓展(zhan)了對生命基礎物(wu)(wu)質(zhi)的(de)認知，將極大地(di)(di)推動生物(wu)(wu)醫(yi)藥(yao)領域的(de)發(fa)展(zhan)。

入選理由：各國的共同承諾，讓1.5℃的目標“活了下來”。

2021年(nian)11月13日，第(di)26屆聯(lian)合國(guo)氣(qi)候(hou)大會（COP26）艱難落下帷幕，197個(ge)締約(yue)(yue)方簽署了(le)《格拉斯哥氣(qi)候(hou)公約(yue)(yue)》，使《巴黎(li)協定》“全球(qiu)平均氣(qi)溫升幅控制在1.5℃之內(nei)”的目標有(you)可能(neng)實現。盡管未能(neng)將“1.5℃”的目標寫入公約(yue)(yue)，但與(yu)會的世界(jie)各(ge)國(guo)代(dai)表(biao)終于(yu)就《巴黎(li)協定》第(di)6條實施細則達(da)(da)成共(gong)識(shi)，并承諾(nuo)結束(shu)森(sen)林砍伐、逐(zhu)漸減(jian)少煤(mei)炭使用等。會前，中國(guo)向世界(jie)做出(chu)了(le)“力(li)爭二(er)氧化(hua)碳(tan)排(pai)放于(yu)2030年(nian)前達(da)(da)到峰(feng)值，2060年(nian)前實現碳(tan)中和”的承諾(nuo)。邁(mai)向綠(lv)色(se)(se)低碳(tan)的行動不僅(jin)有(you)助于(yu)地球(qiu)免遭災難性氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)的重擊，還為國(guo)內(nei)新能(neng)源(yuan)產業(ye)等綠(lv)色(se)(se)產業(ye)的發展(zhan)提(ti)供了(le)新的機遇(yu)。

入選理由：快速射電暴研究進入下一階段，中國天眼貢獻顯著。

2021年6月(yue)8日(ri)，加拿大CHIME射電(dian)望遠(yuan)鏡(jing)公布了536次(ci)新(xin)發現(xian)的快(kuai)速射電(dian)暴（FRB）。2021年10月(yue)13日(ri)，中國天眼（FAST）宣布從(cong)重復源FRB 121102觀(guan)(guan)測(ce)到(dao)(dao)了1652次(ci)FRB。兩臺望遠(yuan)鏡(jing)將(jiang)人類(lei)觀(guan)(guan)測(ce)到(dao)(dao)的FRB數量從(cong)200余次(ci)提升到(dao)(dao)2000多(duo)次(ci)。2020年，包括(kuo)我國慧眼衛(wei)星(xing)在內(nei)的觀(guan)(guan)測(ce)表(biao)明，FRB很(hen)可能起(qi)源于磁(ci)陀(tuo)星(xing)。但此次(ci)FAST觀(guan)(guan)測(ce)到(dao)(dao)的FRB不具(ju)周期性(xing)，且總能量接(jie)近磁(ci)陀(tuo)星(xing)可用能量上限，研(yan)究(jiu)團隊認為(wei)這(zhe)(zhe)基(ji)本排除了FRB 121102是由單一磁(ci)陀(tuo)星(xing)產生的可能。目前，科學(xue)(xue)家(jia)認為(wei)FRB可能具(ju)有多(duo)種起(qi)源。這(zhe)(zhe)兩臺望遠(yuan)鏡(jing)共同提升了人類(lei)觀(guan)(guan)測(ce)FRB的能力，為(wei)天文學(xue)(xue)家(jia)對(dui)FRB的進一步(bu)研(yan)究(jiu)鋪平了道路。

入選理由：特效藥為對抗疫情再添利器。

2021年11月(yue)(yue)，全球首(shou)款(kuan)口服(fu)抗新冠病毒(du)(du)(du)藥(yao)物(wu)molnupiravir在英(ying)國(guo)獲批。同(tong)月(yue)(yue)，輝(hui)瑞公司公布了(le)其開發的(de)口服(fu)抗新冠病毒(du)(du)(du)藥(yao)物(wu)的(de)臨床效果。這兩(liang)款(kuan)作用(yong)(yong)機制(zhi)不同(tong)的(de)藥(yao)物(wu)均能抑制(zhi)病毒(du)(du)(du)增殖，極(ji)大地降低了(le)患(huan)者(zhe)住院和(he)死亡的(de)風險(xian)。12月(yue)(yue)8日，安(an)(an)巴韋單抗與羅米司韋單抗（BRII-196/BRII-198）聯合用(yong)(yong)藥(yao)方案獲得中國(guo)國(guo)家藥(yao)品監督管(guan)理局應急(ji)批準，成為我國(guo)首(shou)個獲批的(de)自主知(zhi)識產權新冠病毒(du)(du)(du)中和(he)抗體聯合治療方案。這類(lei)藥(yao)物(wu)可以(yi)通過阻止(zhi)病毒(du)(du)(du)吸附細胞，阻斷病毒(du)(du)(du)增殖。相比“老藥(yao)新用(yong)(yong)”的(de)方案，不斷涌(yong)現的(de)新款(kuan)特效藥(yao)的(de)靶(ba)向性更強、療效更好、安(an)(an)全性更高，在疫苗(miao)之(zhi)外(wai)，也為抗擊新冠疫情提供了(le)新的(de)希望。

入選理由：由于潛在的倫理問題，嵌合體胚胎研究引發了激烈討論。

2021年4月，美(mei)國索爾克研(yan)究(jiu)所和(he)昆明理工大學(xue)等機構的(de)科(ke)學(xue)家培(pei)(pei)養(yang)出了(le)首(shou)個人(ren)猴嵌合體(ti)胚胎(tai)(tai)。他(ta)們將人(ren)的(de)擴展多能干細(xi)胞(bao)(bao)注入132個食蟹猴的(de)早期囊胚內培(pei)(pei)養(yang)，胚胎(tai)(tai)最長存活了(le)20天(tian)(tian)。這項研(yan)究(jiu)和(he)另一項將人(ren)多能干細(xi)胞(bao)(bao)和(he)成(cheng)纖維細(xi)胞(bao)(bao)轉化成(cheng)人(ren)早期胚胎(tai)(tai)的(de)研(yan)究(jiu)一起(qi)(qi)，極大地沖擊(ji)了(le)人(ren)類(lei)胚胎(tai)(tai)體(ti)外培(pei)(pei)養(yang)的(de)“14天(tian)(tian)規則(ze)”。相關研(yan)究(jiu)不僅在(zai)學(xue)術界引起(qi)(qi)了(le)大量討論，也在(zai)社會(hui)上引發了(le)關于科(ke)研(yan)倫理規范的(de)激(ji)烈討論。在(zai)經過多輪的(de)商討和(he)權(quan)衡后，國際干細(xi)胞(bao)(bao)研(yan)究(jiu)學(xue)會(hui)于5月首(shou)次(ci)放寬了(le)這一規則(ze)限(xian)制，提出對于培(pei)(pei)養(yang)人(ren)類(lei)胚胎(tai)(tai)超過2周的(de)研(yan)究(jiu)需進行多輪審核，來決定終止時間。