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4月(yue)(yue)29日(ri)(ri)(ri)，“天(tian)和”核心(xin)艙(cang)發射升空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)并順利抵(di)達(da)軌道，標志(zhi)著我國“天(tian)宮(gong)”空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)在軌組建(jian)工(gong)作(zuo)全(quan)面展(zhan)開。6月(yue)(yue)17日(ri)(ri)(ri)，神(shen)舟十二號載(zai)人飛(fei)(fei)船將3名航天(tian)員送入“天(tian)和”核心(xin)艙(cang)，航天(tian)員隨后(hou)開展(zhan)了3個月(yue)(yue)的太空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)任(ren)務，并于9月(yue)(yue)17日(ri)(ri)(ri)順利返回(hui)。10月(yue)(yue)16日(ri)(ri)(ri)，神(shen)舟十三(san)號載(zai)人飛(fei)(fei)船發射升空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)，“天(tian)和”核心(xin)艙(cang)再次(ci)迎來(lai)3名航天(tian)員，這(zhe)是空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)關鍵技術驗證階(jie)段的最后(hou)一(yi)次(ci)飛(fei)(fei)行任(ren)務。中國空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)預計于2022年年底前建(jian)成，由一(yi)個核心(xin)艙(cang)和兩(liang)個實驗艙(cang)組成。空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)開啟常態化(hua)運行后(hou)，將有(you)3名航天(tian)員作(zuo)為(wei)一(yi)個乘組長(chang)期駐(zhu)留，定期輪(lun)換。此(ci)外，隨著國際空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)的退役(yi)時間(jian)(jian)臨近，中國的“天(tian)宮(gong)”空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)很(hen)有(you)可能在未來(lai)成為(wei)唯(wei)一(yi)可用的空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)間(jian)(jian)站(zhan)。

入選理由：火星探測季進入全新階段。

2021年5月(yue)22日，我國(guo)首次(ci)(ci)火(huo)星(xing)(xing)(xing)探(tan)(tan)測(ce)任(ren)務“天問一號(hao)(hao)”著陸(lu)(lu)巡視器(qi)攜(xie)帶(dai)的(de)火(huo)星(xing)(xing)(xing)車“祝融(rong)號(hao)(hao)”安全駛離著陸(lu)(lu)平臺，到達火(huo)星(xing)(xing)(xing)烏托邦平原表面，開(kai)(kai)始(shi)巡視探(tan)(tan)測(ce)。這(zhe)意味著中國(guo)成為了首個一次(ci)(ci)完(wan)成繞、落、巡三大(da)任(ren)務的(de)國(guo)家。美(mei)國(guo)“毅(yi)力”號(hao)(hao)火(huo)星(xing)(xing)(xing)車也(ye)于2021年2月(yue)直接進入火(huo)星(xing)(xing)(xing)大(da)氣層(ceng)，并成功著陸(lu)(lu)。4月(yue)，在(zai)(zai)“毅(yi)力”號(hao)(hao)的(de)注視下，“機智”號(hao)(hao)無人(ren)機完(wan)成了在(zai)(zai)火(huo)星(xing)(xing)(xing)的(de)首次(ci)(ci)飛(fei)行。與(yu)此(ci)同時，阿聯酋的(de)“希(xi)望(wang)”號(hao)(hao)探(tan)(tan)測(ce)器(qi)也(ye)成功進入火(huo)星(xing)(xing)(xing)軌道，開(kai)(kai)始(shi)拍攝火(huo)星(xing)(xing)(xing)圖(tu)像。3臺火(huo)星(xing)(xing)(xing)探(tan)(tan)測(ce)器(qi)已經(jing)紛(fen)紛(fen)抵(di)達目標地點并開(kai)(kai)始(shi)正常工作，未來它們將傳回大(da)量(liang)與(yu)火(huo)星(xing)(xing)(xing)相關(guan)的(de)重要信息。

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，美國費米(mi)國家實驗(yan)(yan)室繆子(zi)(zi)g-2實驗(yan)(yan)的(de)(de)數(shu)據公布，實驗(yan)(yan)測到的(de)(de)繆子(zi)(zi)磁(ci)矩與理(li)論預(yu)測之(zhi)(zhi)間存在(zai)(zai)(zai)明顯的(de)(de)偏(pian)差(cha)(cha)，然而，偶(ou)然誤差(cha)(cha)導致這種偏(pian)差(cha)(cha)的(de)(de)概率僅(jin)有1/40 000。標(biao)準(zhun)模(mo)型(xing)是(shi)目前描(miao)述基本粒(li)子(zi)(zi)和(he)基本作用力的(de)(de)最佳模(mo)型(xing)，面對最新的(de)(de)實驗(yan)(yan)結果(guo)(guo)，科(ke)學(xue)家不得不思考：理(li)論與實驗(yan)(yan)結果(guo)(guo)之(zhi)(zhi)間的(de)(de)這種偏(pian)差(cha)(cha)究竟是(shi)源自(zi)標(biao)準(zhun)模(mo)型(xing)深層(ceng)次的(de)(de)誤差(cha)(cha)，還是(shi)存在(zai)(zai)(zai)標(biao)準(zhun)模(mo)型(xing)之(zhi)(zhi)外的(de)(de)作用力和(he)粒(li)子(zi)(zi)。在(zai)(zai)(zai)未來，第二、三次的(de)(de)實驗(yan)(yan)數(shu)據會逐(zhu)步公布，修(xiu)正后的(de)(de)理(li)論計(ji)算結果(guo)(guo)也(ye)會逐(zhu)步出(chu)爐。如果(guo)(guo)到時(shi)實驗(yan)(yan)數(shu)據和(he)理(li)論值(zhi)之(zhi)(zhi)間仍然存在(zai)(zai)(zai)不可忽略的(de)(de)偏(pian)差(cha)(cha)，那它很(hen)有可能會動(dong)搖(yao)現代物理(li)學(xue)大(da)廈的(de)(de)根基。

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，中國科學院(yuan)的(de)(de)研究團(tuan)隊宣布，他們從(cong)頭設計了11步反(fan)應路徑，利用無(wu)機(ji)催化(hua)劑和生(sheng)物酶，首次在(zai)全球實(shi)現了從(cong)二氧(yang)化(hua)碳(tan)到(dao)淀(dian)粉(fen)(fen)的(de)(de)全合(he)(he)成(cheng)。在(zai)自然(ran)(ran)界，植物需要(yao)通(tong)過(guo)光(guang)合(he)(he)作用把(ba)空氣中的(de)(de)二氧(yang)化(hua)碳(tan)轉(zhuan)化(hua)為淀(dian)粉(fen)(fen)，這(zhe)個過(guo)程涉及(ji)60多步反(fan)應，且(qie)只有2%左(zuo)右的(de)(de)能量轉(zhuan)化(hua)效率(lv)。這(zhe)項(xiang)研究不僅能合(he)(he)成(cheng)與天然(ran)(ran)淀(dian)粉(fen)(fen)結構幾乎一(yi)致的(de)(de)淀(dian)粉(fen)(fen)分子，還比(bi)天然(ran)(ran)合(he)(he)成(cheng)路徑更高效。它的(de)(de)能量轉(zhuan)化(hua)效率(lv)約是(shi)自然(ran)(ran)光(guang)合(he)(he)作用的(de)(de)3.5倍(bei)，淀(dian)粉(fen)(fen)合(he)(he)成(cheng)速率(lv)更是(shi)天然(ran)(ran)合(he)(he)成(cheng)的(de)(de)8.5倍(bei)。這(zhe)項(xiang)研究是(shi)從(cong)頭合(he)(he)成(cheng)生(sheng)物大分子的(de)(de)一(yi)次里程碑式突(tu)破，也(ye)是(shi)模仿甚至超越自然(ran)(ran)合(he)(he)成(cheng)機(ji)制的(de)(de)一(yi)大步。

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5月(yue)，新冠病(bing)(bing)毒德爾(er)塔(ta)毒株(zhu)被世(shi)界衛生組織（WHO）列為(wei)(wei)“受關(guan)切變異株(zhu)”（VOC），目前已擴散到(dao)超過(guo)200個國家(jia)和地區(qu)，是全(quan)球(qiu)最流行(xing)的(de)(de)新冠病(bing)(bing)毒毒株(zhu)。德爾(er)塔(ta)毒株(zhu)病(bing)(bing)毒載(zai)量高、傳播能力強(qiang)、潛伏(fu)期短，能部(bu)分逃脫抗體的(de)(de)中和反應。此外，全(quan)球(qiu)多(duo)款疫(yi)苗對(dui)德爾(er)塔(ta)毒株(zhu)的(de)(de)保護效(xiao)力均有所下降(jiang)。11月(yue)初，奧密克(ke)戎毒株(zhu)在(zai)南非(fei)被首次檢測到(dao)，不到(dao)20天后(hou)便被WHO列為(wei)(wei)VOC，截至12月(yue)中旬(xun)已蔓延到(dao)80多(duo)個國家(jia)和地區(qu)。奧密克(ke)戎毒株(zhu)刺突蛋白上存在(zai)多(duo)達(da)32處突變，其中3處可能增強(qiang)免疫(yi)逃逸能力。全(quan)球(qiu)抗疫(yi)之路仍(reng)然充滿挑戰(zhan)。

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(xuan)布人工(gong)智能(neng)算(suan)法(fa)(fa)AlphaFold2開源(yuan)，隨后又與歐洲生物信息學研究所合作，公布了(le)這(zhe)套(tao)算(suan)法(fa)(fa)精(jing)準(zhun)預(yu)測(ce)的(de)(de)(de)人類(lei)蛋(dan)白(bai)(bai)組中98.5%的(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)結(jie)構(gou)，以及20種模式生物同等比例的(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)結(jie)構(gou)。AlphaFold2預(yu)測(ce)的(de)(de)(de)精(jing)準(zhun)度(du)已達(da)到原子(zi)級別，能(neng)媲美目前最精(jing)準(zhun)的(de)(de)(de)測(ce)量儀(yi)器(qi)，預(yu)測(ce)還將用時從幾(ji)個(ge)月縮短到幾(ji)天甚至數個(ge)小時。同月，由華盛頓大學等機構(gou)研發的(de)(de)(de)算(suan)法(fa)(fa)RoseTTAFold開源(yuan)，它能(neng)更好(hao)地預(yu)測(ce)蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)復合物的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)。AI蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)(zhi)結(jie)構(gou)預(yu)測(ce)算(suan)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)爆發，解決(jue)了(le)科學界的(de)(de)(de)一個(ge)關鍵難題，拓展了(le)對生命基(ji)礎(chu)物質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)認知，將極大地推動生物醫藥領域的(de)(de)(de)發展。

入選理由：各國的共同承諾，讓1.5℃的目標“活了下來”。

2021年11月13日，第26屆聯合國(guo)氣(qi)(qi)候大會(hui)（COP26）艱(jian)難落下帷(wei)幕(mu)，197個締(di)約方簽署了《格拉斯哥氣(qi)(qi)候公約》，使《巴黎協定(ding)》“全球平(ping)均氣(qi)(qi)溫升(sheng)幅(fu)控制(zhi)在1.5℃之內(nei)”的(de)(de)(de)(de)目標(biao)有可(ke)能實現。盡(jin)管(guan)未(wei)能將“1.5℃”的(de)(de)(de)(de)目標(biao)寫入公約，但與會(hui)的(de)(de)(de)(de)世(shi)界(jie)(jie)各國(guo)代表終于(yu)(yu)就《巴黎協定(ding)》第6條實施細則達(da)成共識，并承諾結(jie)束森(sen)林砍伐、逐漸(jian)減(jian)少煤炭使用等。會(hui)前(qian)(qian)，中國(guo)向世(shi)界(jie)(jie)做(zuo)出了“力爭二氧(yang)化碳(tan)(tan)排放于(yu)(yu)2030年前(qian)(qian)達(da)到峰(feng)值，2060年前(qian)(qian)實現碳(tan)(tan)中和”的(de)(de)(de)(de)承諾。邁向綠(lv)色低碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)行(xing)動不僅有助于(yu)(yu)地(di)球免(mian)遭(zao)災難性(xing)氣(qi)(qi)候變化的(de)(de)(de)(de)重擊，還為(wei)國(guo)內(nei)新能源(yuan)產業(ye)等綠(lv)色產業(ye)的(de)(de)(de)(de)發展提供(gong)了新的(de)(de)(de)(de)機遇。

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8日(ri)，加拿大CHIME射電望遠鏡(jing)公布了(le)536次(ci)新發(fa)現的(de)快速(su)射電暴(bao)（FRB）。2021年10月13日(ri)，中國(guo)天(tian)眼(yan)(yan)（FAST）宣布從(cong)重復源FRB 121102觀(guan)測(ce)(ce)(ce)到(dao)了(le)1652次(ci)FRB。兩(liang)臺(tai)望遠鏡(jing)將人(ren)類觀(guan)測(ce)(ce)(ce)到(dao)的(de)FRB數(shu)量(liang)從(cong)200余次(ci)提(ti)(ti)升(sheng)到(dao)2000多(duo)次(ci)。2020年，包括我國(guo)慧眼(yan)(yan)衛星(xing)在內的(de)觀(guan)測(ce)(ce)(ce)表明，FRB很可(ke)能(neng)(neng)(neng)起源于磁(ci)陀星(xing)。但此次(ci)FAST觀(guan)測(ce)(ce)(ce)到(dao)的(de)FRB不(bu)具周期性(xing)，且(qie)總能(neng)(neng)(neng)量(liang)接近磁(ci)陀星(xing)可(ke)用能(neng)(neng)(neng)量(liang)上(shang)限(xian)，研究(jiu)團隊認(ren)為這基本排(pai)除了(le)FRB 121102是(shi)由單一磁(ci)陀星(xing)產生的(de)可(ke)能(neng)(neng)(neng)。目前，科學家認(ren)為FRB可(ke)能(neng)(neng)(neng)具有多(duo)種起源。這兩(liang)臺(tai)望遠鏡(jing)共(gong)同提(ti)(ti)升(sheng)了(le)人(ren)類觀(guan)測(ce)(ce)(ce)FRB的(de)能(neng)(neng)(neng)力(li)，為天(tian)文學家對FRB的(de)進(jin)一步研究(jiu)鋪平了(le)道(dao)路。

入選理由：特效藥為對抗疫情再添利器。

2021年11月，全球首(shou)款口服抗(kang)(kang)(kang)新(xin)(xin)冠病(bing)毒(du)藥(yao)(yao)物(wu)molnupiravir在英國獲(huo)批。同月，輝(hui)瑞公(gong)司公(gong)布(bu)了其開發的(de)(de)口服抗(kang)(kang)(kang)新(xin)(xin)冠病(bing)毒(du)藥(yao)(yao)物(wu)的(de)(de)臨床效果。這(zhe)兩款作用機制不同的(de)(de)藥(yao)(yao)物(wu)均能抑制病(bing)毒(du)增殖(zhi)，極(ji)大地降低了患者住院和(he)死亡的(de)(de)風險。12月8日(ri)，安(an)巴韋(wei)單(dan)抗(kang)(kang)(kang)與羅米司韋(wei)單(dan)抗(kang)(kang)(kang)（BRII-196/BRII-198）聯合用藥(yao)(yao)方案獲(huo)得中國國家藥(yao)(yao)品監督管理局(ju)應急批準，成(cheng)為我國首(shou)個獲(huo)批的(de)(de)自主(zhu)知識(shi)產(chan)權新(xin)(xin)冠病(bing)毒(du)中和(he)抗(kang)(kang)(kang)體(ti)聯合治療(liao)方案。這(zhe)類藥(yao)(yao)物(wu)可以通(tong)過(guo)阻(zu)止(zhi)病(bing)毒(du)吸附細(xi)胞，阻(zu)斷病(bing)毒(du)增殖(zhi)。相比“老藥(yao)(yao)新(xin)(xin)用”的(de)(de)方案，不斷涌現的(de)(de)新(xin)(xin)款特效藥(yao)(yao)的(de)(de)靶向性(xing)更(geng)強、療(liao)效更(geng)好、安(an)全性(xing)更(geng)高，在疫(yi)苗之外，也為抗(kang)(kang)(kang)擊新(xin)(xin)冠疫(yi)情提供了新(xin)(xin)的(de)(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(yue)，美國(guo)索爾克研(yan)究(jiu)(jiu)所和(he)昆(kun)明理(li)工(gong)大學(xue)等(deng)機構的(de)(de)科學(xue)家培養(yang)(yang)出了首(shou)個(ge)人(ren)(ren)猴(hou)嵌合(he)體(ti)(ti)胚(pei)(pei)(pei)胎(tai)(tai)。他們將人(ren)(ren)的(de)(de)擴展多能干(gan)細胞(bao)(bao)(bao)注入132個(ge)食蟹(xie)猴(hou)的(de)(de)早期囊胚(pei)(pei)(pei)內培養(yang)(yang)，胚(pei)(pei)(pei)胎(tai)(tai)最(zui)長存活了20天。這項(xiang)研(yan)究(jiu)(jiu)和(he)另(ling)一項(xiang)將人(ren)(ren)多能干(gan)細胞(bao)(bao)(bao)和(he)成纖(xian)維(wei)細胞(bao)(bao)(bao)轉化成人(ren)(ren)早期胚(pei)(pei)(pei)胎(tai)(tai)的(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)一起，極大地(di)沖擊了人(ren)(ren)類胚(pei)(pei)(pei)胎(tai)(tai)體(ti)(ti)外培養(yang)(yang)的(de)(de)“14天規(gui)則(ze)”。相關研(yan)究(jiu)(jiu)不僅在(zai)學(xue)術界(jie)引起了大量討論(lun)(lun)，也在(zai)社會上(shang)引發了關于科研(yan)倫理(li)規(gui)范的(de)(de)激烈(lie)討論(lun)(lun)。在(zai)經過多輪的(de)(de)商討和(he)權衡后，國(guo)際干(gan)細胞(bao)(bao)(bao)研(yan)究(jiu)(jiu)學(xue)會于5月(yue)首(shou)次放寬(kuan)了這一規(gui)則(ze)限(xian)制，提出對于培養(yang)(yang)人(ren)(ren)類胚(pei)(pei)(pei)胎(tai)(tai)超過2周的(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)需(xu)進行(xing)多輪審核，來決(jue)定終止時(shi)間。