“中國科學十大進展”遴選活動由科學技術部高技術研究發展中心(基礎研究管理中心)牽頭舉辦,至2021年(nian)已(yi)成(cheng)功舉(ju)辦16屆,旨在(zai)宣傳我國重(zhong)大(da)基礎研究科(ke)(ke)學進展,激勵廣大(da)科(ke)(ke)技工作者的(de)科(ke)(ke)學熱情和奉獻精神(shen),在(zai)2020年度中國(guo)科(ke)學十大進展(zhan)中新冠肺炎(yan)疫情取(qu)得突(tu)出進展(zhan)、嫦娥(e)五號首次(ci)實現月面自動采(cai)樣返回等10項(xiang)重大(da)科學進展,從31項候選(xuan)進展中脫穎而出,一起來(lai)了解下吧。
面(mian)對突(tu)如其(qi)來的(de)新冠(guan)(guan)肺(fei)炎疫情(qing),我國科(ke)學(xue)家取得(de)了(le)一(yi)系列突(tu)出(chu)(chu)進展,為打贏疫情(qing)防控(kong)阻擊戰提供了(le)重要的(de)科(ke)學(xue)支撐,在病(bing)原學(xue)和(he)(he)(he)流(liu)行(xing)病(bing)學(xue)方(fang)面(mian),第一(yi)時間分離鑒定(ding)出(chu)(chu)新冠(guan)(guan)病(bing)毒(du)(du)毒(du)(du)株并向(xiang)世界衛生組織共(gong)享(xiang)了(le)病(bing)毒(du)(du)全(quan)基(ji)因(yin)組序列;在檢測試劑(ji)研(yan)發(fa)和(he)(he)(he)動物模型方(fang)面(mian),在疫情(qing)之(zhi)初迅速研(yan)發(fa)了(le)新冠(guan)(guan)核酸診斷試劑(ji),并研(yan)發(fa)了(le)免疫檢測試劑(ji);在藥(yao)物和(he)(he)(he)臨床救治方(fang)面(mian),揭示了(le)新冠(guan)(guan)臨床特征,在沒有特效藥(yao)的(de)情(qing)況下,實行(xing)中(zhong)西醫結合,先(xian)后推出(chu)(chu)八版全(quan)國新冠(guan)(guan)肺(fei)炎診療(liao)方(fang)案,篩(shai)選出(chu)(chu)“三藥三方”等臨床有效的中藥西藥和治療辦法,被多個國家借鑒和使用;在疫苗和中和性抗體研發方面,滅活疫苗在全球率先開展3期臨床試驗,并(bing)獲批附條(tiao)件上市(shi),我(wo)(wo)國科學(xue)家通(tong)(tong)過不懈努(nu)力和無私奉(feng)獻,通(tong)(tong)過嚴(yan)謹高效的(de)科研(yan)工作,為我(wo)(wo)國取得抗擊新冠肺炎疫情斗爭重(zhong)大戰略成果提供了強大科學(xue)支撐。
作(zuo)為(wei)我國(guo)復雜度(du)最高(gao)、技術跨度(du)最大的航(hang)天(tian)(tian)系(xi)統工程,嫦娥五號首(shou)次(ci)(ci)完成了(le)地外天(tian)(tian)體(ti)采樣(yang)(yang)與封裝、首(shou)次(ci)(ci)地外天(tian)(tian)體(ti)表面起飛、首(shou)次(ci)(ci)無人月球軌(gui)道交會對接與樣(yang)(yang)品轉移、首(shou)次(ci)(ci)月地入射并攜帶月球樣(yang)(yang)品高(gao)速再入返(fan)(fan)回地球等我國(guo)航(hang)天(tian)(tian)史上多個重大技術突破,最終(zhong)實現(xian)了(le)我國(guo)首(shou)次(ci)(ci)地外天(tian)(tian)體(ti)采樣(yang)(yang)返(fan)(fan)回。歷經23天,嫦(chang)娥(e)五號闖過地月(yue)(yue)轉(zhuan)移(yi)、近月(yue)(yue)制動(dong)、環月(yue)(yue)飛行、月(yue)(yue)面著陸、自動(dong)采樣(yang)、月(yue)(yue)面起飛、月(yue)(yue)軌(gui)交(jiao)會對(dui)接、再(zai)入(ru)返(fan)回(hui)等多個難(nan)關,成功(gong)攜帶月(yue)(yue)球(qiu)樣(yang)品返(fan)回(hui)地球(qiu),完成了(le)這次意義非(fei)凡的太空之旅(lv),是中國航天向前邁進的一大步。
2020年11月10日8時12分,“奮斗者”號(hao)全(quan)海深(shen)載人潛水(shui)器(qi)圓滿完成(cheng)萬米深(shen)潛海試任務(wu),返(fan)回三(san)亞。此(ci)次任務(wu)中,西安(an)光機所兩個科研(yan)團隊參與(yu)其中,成(cheng)功助力(li)“奮斗者”號(hao)創下(xia)了10909米的中國載人深潛新(xin)紀錄,11月13日(ri),“奮斗(dou)者”號(hao)和“滄海(hai)”號(hao)深海(hai)視頻著陸(lu)器開展(zhan)聯(lian)合作業,并在全球首(shou)次(ci)實現(xian)在萬米深海(hai)的電視直播(bo)。”奮斗(dou)者”號(hao)作為(wei)當(dang)前國際(ji)唯一能同時攜帶3人多次往返全海(hai)(hai)深(shen)(shen)作業的載人深(shen)(shen)潛裝備(bei),其研制(zhi)及海(hai)(hai)試的成功,顯著提升了我(wo)國深(shen)(shen)海(hai)(hai)裝備(bei)技術的自主創新水(shui)平(ping),使我(wo)國具有了進入(ru)世界海(hai)(hai)洋最深(shen)(shen)處(chu)開展科(ke)學探索和研究(jiu)的能力,是我(wo)國深(shen)(shen)海(hai)(hai)科(ke)技探索道路上(shang)的重要里程碑。
中(zhong)國(guo)科學院(yuan)生(sheng)物物理研究(jiu)所(suo)李國(guo)紅團(tuan)隊及其合作者揭示了一種(zhong)精(jing)細的(de)DNA復(fu)制起始位點的識別調控機制。該研究(jiu)發(fa)現,組蛋白變(bian)體H2A.Z能(neng)夠通過結(jie)合組蛋白甲基化轉移酶SUV420H1,促進(jin)組蛋白H4的第(di)二(er)(er)十位(wei)氨基酸發生二(er)(er)甲(jia)基化(hua)修(xiu)飾(shi)。而帶(dai)有(you)二(er)(er)甲(jia)基化(hua)修(xiu)飾(shi)的H2A.Z核小體能(neng)進一步招募復(fu)制起(qi)始(shi)位點識(shi)別蛋(dan)白,從而幫(bang)助DNA復制起(qi)始位點(dian)的識(shi)別。該研究(jiu)闡述了一(yi)個新穎的由H2A.Z介(jie)導的DNA復制表觀遺(yi)傳調控機制,對理解高等(deng)生物DNA復(fu)制起始位點的識別(bie)提供了新的視角(jiao),為解(jie)決長期存在的真核細胞DNA復制起(qi)始(shi)點選擇啟動(dong)問題做出了重(zhong)要貢獻。
西安交大(da)研(yan)究團隊與美(mei)國賓夕法尼亞(ya)州立大(da)學(xue)、澳大(da)利亞(ya)伍(wu)倫貢(gong)大(da)學(xue)、哈爾濱工業大(da)學(xue)等單(dan)位合作,利用交變電場來(lai)極化PMN-PT鐵電晶體,從而完全(quan)消(xiao)除(chu)了對光有散(san)射(she)作用的鐵電疇壁,從而獲得了兼具高(gao)壓(ya)電系數(>2100 pC/N)、高電光(guang)系數(shu)(220 pm/V)和理論極限透光(guang)率的(de)鐵電(dian)晶體材(cai)料(liao)。這項(xiang)研(yan)究工作(zuo)所獲得的(de)透明(ming)壓電(dian)晶體將有效(xiao)地推動聲(sheng)-光-電(dian)多功能耦合器件的(de)設計與(yu)開發,例如透(tou)明(ming)觸覺傳(chuan)感器、具有能量收集功能的(de)透(tou)明(ming)壓電(dian)觸摸屏、用于光(guang)聲(sheng)成(cheng)像(xiang)的(de)高性(xing)能透(tou)明(ming)超聲(sheng)換能器等。此(ci)外(wai),在壓電(dian)機理研究(jiu)方面,基于相場模擬和原(yuan)位實(shi)驗表征,研究(jiu)團隊還(huan)發現,在PMN-PT晶(jing)(jing)體(ti)(ti)中,減(jian)小(xiao)疇(chou)壁密度(du)(或(huo)增大電疇(chou)尺寸)可使晶(jing)(jing)體(ti)(ti)壓(ya)電和介電性能大幅增加,挑戰(zhan)了人們長期以來(lai)由(you)于鈦酸鋇晶(jing)(jing)體(ti)(ti)研(yan)究工作而形成的(de)高疇(chou)壁密度(du)產生高壓(ya)電效應的(de)傳(chuan)統(tong)認識,為今(jin)后壓(ya)電材料的(de)設計提供(gong)了思路。
2020年12月8日,漢(han)語(yu)和尼泊爾語(yu)同時向世界說出珠穆朗瑪(ma)峰的“新身(shen)高”—— 8848.86米,地(di)球之巔從此有了新(xin)的(de)注解,此次(ci)珠(zhu)峰(feng)高程測(ce)量,北斗衛星(xing)定位技術和國產測(ce)量裝備(bei)首次(ci)全面擔(dan)綱主力,國產測(ce)量裝備(bei)應用實現(xian)重(zhong)(zhong)大突破(po),首次(ci)完成了峰(feng)頂(ding)地(di)面重(zhong)(zhong)力測(ce)量,獲取(qu)了人類歷史上第(di)一個珠(zhu)峰(feng)峰(feng)頂(ding)的(de)重(zhong)(zhong)力測(ce)量結果,首次(ci)實現(xian)珠(zhu)峰(feng)峰(feng)頂(ding)及周邊區域1.27萬平方千米的航空重力(li)、光學和激光遙感(gan)測量的歷史性突破,填補了(le)珠(zhu)峰地區(qu)重力(li)資料(liao)空白,大(da)幅提升了(le)珠(zhu)峰高程測量的精度(du)。與(yu)2005年(nian)珠峰(feng)高程(cheng)測量(liang)相比,珠峰(feng)地(di)區大地(di)水準面精(jing)度(du)提升幅度(du)達(da)300%。
經過(guo)多年研究攻關,中科(ke)院古(gu)脊椎所(suo)牽(qian)頭并聯(lian)合國內多家(jia)科(ke)研機構,采用(yong)古(gu)DNA技術,從遺傳學角度揭開了有關中國南(nan)北(bei)方(fang)史(shi)前(qian)人群格局、遷移與混合這一重大學術問題上的若干(gan)謎(mi)團(tuan)。這一成果(guo)今天(15日)在國(guo)際學術期刊(kan)《科學》發(fa)表。依(yi)托古(gu)DNA技術,科(ke)研團(tuan)隊成功捕獲測序中(zhong)國(guo)南北(bei)方11個遺址25個9500-4200年前的個體和1個300年前(qian)個體(ti)的基因組,揭示中國人(ren)群自9500年以(yi)來的(de)(de)南(nan)北分化格(ge)局、主體連續性與遷(qian)徙(xi)融(rong)合(he)史。作(zuo)為針(zhen)對中國南(nan)北方人群展開的(de)(de)時間跨度(du)最大的(de)(de)系統性古(gu)基因(yin)組研(yan)究,該成(cheng)果對探源(yuan)華夏族群及(ji)其文(wen)化等具有(you)重要意義。
南京大學樊(fan)雋(jun)軒教授(shou)、沈樹(shu)忠院士等自(zi)建大型數據庫,自(zi)主研發人(ren)工智能(neng)算法,利(li)用(yong)“天河二號”超算取得突破,獲得了全球第一條高精度的古生代3億多(duo)年的(de)海洋生物多(duo)樣(yang)性變化曲線,其分辨率較國際同類研(yan)究提(ti)高(gao)400倍。新(xin)曲線精準刻畫出地球生物(wu)多(duo)樣(yang)性演變(bian)過程中的多(duo)次重(zhong)大生物(wu)滅絕(jue)、復蘇(su)和輻射(she)事件,揭示了當時生物(wu)多(duo)樣(yang)性變(bian)化與大氣(qi)CO2含量以及(ji)全球性(xing)氣候(hou)劇(ju)變的協同關系。該研究將推動整個演化古生物學研究的變革。
中國(guo)科學(xue)院北(bei)京(jing)基因組研究(jiu)所(suo)張維綺研究(jiu)組,同北(bei)京(jing)大學(xue)湯富酬研究(jiu)組聯合攻關,利用多學(xue)科交(jiao)叉的(de)方法,在系統水平上(shang)揭示了(le)哺(bu)乳動物(wu)(wu)(wu)多器官衰(shuai)老(lao)(lao)的(de)新(xin)型生(sheng)物(wu)(wu)(wu)學(xue)標記物(wu)(wu)(wu)和(he)可(ke)調控靶標。在衰(shuai)老(lao)(lao)機制解析方面(mian),發現氧化(hua)還原通路(lu)(lu)穩態失衡是靈(ling)長類卵(luan)(luan)巢(chao)衰(shuai)老(lao)(lao)的(de)主要分子特征,為評價卵(luan)(luan)巢(chao)衰(shuai)老(lao)(lao)及女性生(sheng)殖(zhi)力下降提供了(le)新(xin)型生(sheng)物(wu)(wu)(wu)學(xue)標志物(wu)(wu)(wu),也為尋找(zhao)延緩卵(luan)(luan)巢(chao)衰(shuai)老(lao)(lao)的(de)措(cuo)施及開(kai)發相關疾病(bing)的(de)干預策略提供了(le)新(xin)思路(lu)(lu)。在衰(shuai)老(lao)(lao)干預方面(mian),闡明熱(re)量限制(“七分(fen)飽”)可(ke)通過調節機(ji)體各組織的免(mian)疫炎癥通路,延緩多器官衰老(lao)的新型分(fen)子機(ji)制,揭示了代(dai)謝干預、免(mian)疫反應與健康(kang)壽命之間(jian)的科學聯系。
中國科學院(yuan)(yuan)大連化學物理(li)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)所楊學明院(yuan)(yuan)士(shi)、張(zhang)東輝院(yuan)(yuan)士(shi)、孫志剛和肖春雷(lei)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)團隊(dui)提(ti)供了(le)一個研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)范例。他們研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)發現,在(zai)H + HD→H2 + D反應(ying)中,在碰撞能(neng)量為1.9~2.2電子伏的范圍內,產物H2(v'= 2,j'= 3)的后向散射呈現顯著的振蕩(其中v'是振動量子(zi)數,j'是轉動量(liang)子(zi)數)。通過(guo)拓撲(pu)理論分析,發(fa)現(xian)(xian)該反(fan)(fan)(fan)應存在(zai)(zai)兩(liang)條迥然(ran)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應路(lu)徑(jing),振蕩是由這(zhe)兩(liang)條路(lu)徑(jing)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)力學干涉(she)(she)所產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)。該研究揭示了該反(fan)(fan)(fan)應在(zai)(zai)較低能量(liang)處,量(liang)子(zi)幾(ji)何相(xiang)位(wei)效(xiao)(xiao)(xiao)應仍(reng)然(ran)存在(zai)(zai),并可(ke)以被觀(guan)測(ce)到。他們經過(guo)實(shi)驗(yan)裝置的(de)(de)(de)(de)改進以及不懈(xie)的(de)(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)研究才(cai)發(fa)現(xian)(xian)了這(zhe)一(yi)有趣的(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)干涉(she)(she)現(xian)(xian)象(xiang)。更有意義的(de)(de)(de)(de)是通過(guo)這(zhe)一(yi)量(liang)子(zi)干涉(she)(she)現(xian)(xian)象(xiang),在(zai)(zai)遠低于(yu)這(zhe)一(yi)反(fan)(fan)(fan)應的(de)(de)(de)(de)錐(zhui)形交叉點的(de)(de)(de)(de)能量(liang)可(ke)以探測(ce)到幾(ji)何相(xiang)位(wei)效(xiao)(xiao)(xiao)應,這(zhe)對于(yu)研究幾(ji)何相(xiang)位(wei)效(xiao)(xiao)(xiao)應在(zai)(zai)化學反(fan)(fan)(fan)應中(zhong)的(de)(de)(de)(de)影響有重要的(de)(de)(de)(de)學術意義。