“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年已成功(gong)舉辦(ban)16屆,旨(zhi)在宣傳我國重大基礎研究科學進展(zhan),激勵廣大科技工作者的科學熱情(qing)和奉獻精神,在2020年(nian)度中(zhong)國(guo)科學十大進展中(zhong)新冠(guan)肺炎疫情(qing)取得突(tu)出進展、嫦(chang)娥五號首次實現月(yue)面自動采樣返回等10項重大科學(xue)進(jin)展(zhan),從31項候選(xuan)進展中脫穎而出(chu),一(yi)起(qi)來了解下吧。
面對突(tu)如其來的新(xin)冠肺炎疫情(qing),我國科學家取得了一系(xi)列突(tu)出(chu)進(jin)展,為打(da)贏(ying)疫情(qing)防控阻擊戰提供了重要的科學支撐(cheng),在(zai)病原(yuan)學和(he)流(liu)行病學方(fang)(fang)面,第(di)一時(shi)間分離鑒(jian)定(ding)出(chu)新(xin)冠病毒毒株并向世界衛生組織(zhi)共(gong)享了病毒全(quan)(quan)基因(yin)組序列;在(zai)檢測(ce)試(shi)(shi)劑(ji)(ji)研(yan)發(fa)和(he)動物(wu)模型方(fang)(fang)面,在(zai)疫情(qing)之初(chu)迅速研(yan)發(fa)了新(xin)冠核酸診(zhen)(zhen)斷試(shi)(shi)劑(ji)(ji),并研(yan)發(fa)了免(mian)疫檢測(ce)試(shi)(shi)劑(ji)(ji);在(zai)藥物(wu)和(he)臨床救治方(fang)(fang)面,揭示了新(xin)冠臨床特(te)征,在(zai)沒有特(te)效藥的情(qing)況(kuang)下(xia),實行中(zhong)西(xi)醫結合,先后推出(chu)八版全(quan)(quan)國新(xin)冠肺炎診(zhen)(zhen)療方(fang)(fang)案,篩選(xuan)出(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(yan),并獲批附(fu)條件上市(shi),我(wo)國(guo)科(ke)學家通過(guo)不(bu)懈努力和(he)無私奉獻,通過(guo)嚴謹(jin)高效的科(ke)研工作,為我(wo)國(guo)取得抗(kang)擊新冠肺炎(yan)疫情斗爭重大戰略(lve)成果提供(gong)了強大科(ke)學支撐。
作為我(wo)國(guo)復雜度(du)最高(gao)、技(ji)術跨度(du)最大的航天(tian)(tian)系統(tong)工(gong)程,嫦娥(e)五號(hao)首次(ci)完(wan)成了地(di)外天(tian)(tian)體(ti)(ti)采樣(yang)(yang)與封裝(zhuang)、首次(ci)地(di)外天(tian)(tian)體(ti)(ti)表面(mian)起飛(fei)、首次(ci)無人(ren)月球軌道交會對接與樣(yang)(yang)品(pin)轉(zhuan)移、首次(ci)月地(di)入(ru)射并(bing)攜帶月球樣(yang)(yang)品(pin)高(gao)速再入(ru)返(fan)回(hui)地(di)球等我(wo)國(guo)航天(tian)(tian)史上多個重大技(ji)術突破,最終實現了我(wo)國(guo)首次(ci)地(di)外天(tian)(tian)體(ti)(ti)采樣(yang)(yang)返(fan)回(hui)。歷(li)經23天,嫦娥五號闖過地月(yue)轉移、近月(yue)制(zhi)動、環月(yue)飛行、月(yue)面著(zhu)陸(lu)、自動采樣、月(yue)面起飛、月(yue)軌交會對(dui)接、再入返回等多個難關,成(cheng)功攜帶月(yue)球樣品(pin)返回地球,完(wan)成(cheng)了這(zhe)次意義(yi)非凡的(de)太空(kong)之(zhi)旅,是中國航天向前邁進的(de)一大步。
2020年11月10日8時12分,“奮斗(dou)者”號全海深載人潛(qian)水器圓滿(man)完(wan)成萬米深潛(qian)海試任(ren)(ren)務,返回三(san)亞。此次任(ren)(ren)務中,西(xi)安(an)光機所兩個(ge)科研團隊參與其(qi)中,成功助(zhu)力“奮斗(dou)者”號創下(xia)了10909米的中國載人深潛新紀錄(lu),11月13日,“奮(fen)斗者(zhe)”號(hao)和“滄(cang)海(hai)”號(hao)深海(hai)視頻著陸器開展聯(lian)合作業,并在(zai)全(quan)球(qiu)首次實現在(zai)萬米深海(hai)的電(dian)視直播。”奮(fen)斗者(zhe)”號(hao)作為當前國際(ji)唯一能(neng)同時攜帶(dai)3人多次往返全海深(shen)作業的(de)載(zai)人深(shen)潛裝備(bei),其(qi)研制及海試的(de)成功,顯(xian)著提升了(le)我國深(shen)海裝備(bei)技(ji)術的(de)自(zi)主創新水(shui)平,使我國具有(you)了(le)進入世(shi)界海洋最深(shen)處開展科學探(tan)索和研究的(de)能(neng)力(li),是我國深(shen)海科技(ji)探(tan)索道(dao)路上的(de)重要(yao)里程碑(bei)。
中(zhong)國科學(xue)院(yuan)生物(wu)(wu)物(wu)(wu)理研究所李國紅團隊及其(qi)合作者揭示了一種精(jing)細(xi)的(de)DNA復制起始(shi)位點的(de)識別調控機制。該研究發現,組蛋白變(bian)體H2A.Z能(neng)夠(gou)通過(guo)結(jie)合組蛋白(bai)甲基化轉(zhuan)移酶SUV420H1,促進(jin)組蛋白H4的第二十位氨(an)基酸發生二甲基化修(xiu)飾(shi)。而(er)帶有二甲基化修(xiu)飾(shi)的H2A.Z核小(xiao)體能(neng)進(jin)一步招募復(fu)制起始位點(dian)識別蛋白,從而幫助DNA復制起始位(wei)點的識別。該研(yan)究(jiu)闡述了一(yi)個(ge)新穎的由H2A.Z介導的DNA復制表觀遺傳調(diao)控機(ji)制,對理解高等生物DNA復制(zhi)起始位(wei)點的(de)識別提(ti)供(gong)了(le)新的(de)視角,為解決長期存在(zai)的(de)真(zhen)核細胞DNA復制(zhi)起始點(dian)選擇啟動問題(ti)做(zuo)出了重要貢獻。
西安交(jiao)大研究(jiu)團隊(dui)與(yu)美國(guo)賓夕法(fa)尼(ni)亞州立大學(xue)(xue)、澳大利(li)亞伍倫貢(gong)大學(xue)(xue)、哈(ha)爾(er)濱工業(ye)大學(xue)(xue)等單位合作,利(li)用交(jiao)變電(dian)場來(lai)極化PMN-PT鐵電(dian)晶體,從而(er)完全(quan)消除了對(dui)光有散(san)射(she)作(zuo)用的(de)鐵電(dian)疇壁,從而(er)獲(huo)得了兼(jian)具高壓電(dian)系數(>2100 pC/N)、高電光系(xi)數(220 pm/V)和理論極限(xian)透光(guang)率的鐵電(dian)晶體材料。這項研(yan)究工作所獲(huo)得的透明壓電(dian)晶體將有效地(di)推動聲-光-電(dian)多功能(neng)耦合器(qi)件(jian)的設計(ji)與開發,例如透明觸覺傳感器(qi)、具有能(neng)量(liang)收集功能(neng)的透明壓電(dian)觸摸屏、用(yong)于光聲成像的高性能(neng)透明超聲換能(neng)器(qi)等。此外,在壓電(dian)機理研究方面(mian),基于相場模擬和原位實驗表征,研究團隊還發現(xian),在PMN-PT晶(jing)體中,減小(xiao)疇(chou)壁(bi)密度(du)(或(huo)增大電(dian)(dian)疇(chou)尺(chi)寸)可(ke)使晶(jing)體壓(ya)電(dian)(dian)和(he)介電(dian)(dian)性能大幅增加(jia),挑(tiao)戰(zhan)了人們長期以(yi)來由(you)于鈦酸鋇晶(jing)體研(yan)究工(gong)作而形成的高疇(chou)壁(bi)密度(du)產生高壓(ya)電(dian)(dian)效應的傳(chuan)統認識,為(wei)今后壓(ya)電(dian)(dian)材料的設計提供(gong)了思(si)路。
2020年12月8日,漢語和尼泊爾(er)語同時向世界說(shuo)出珠穆朗瑪峰的“新身(shen)高(gao)”—— 8848.86米,地(di)球之巔(dian)從此有了新的(de)注解,此次珠峰(feng)(feng)高程測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang),北斗衛星定位技術和(he)國(guo)產測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)裝備首次全面擔綱主力(li)(li),國(guo)產測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)裝備應用實現重(zhong)大突破,首次完成了峰(feng)(feng)頂(ding)地(di)面重(zhong)力(li)(li)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang),獲(huo)取了人類歷(li)史上第一個珠峰(feng)(feng)峰(feng)(feng)頂(ding)的(de)重(zhong)力(li)(li)測(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)結(jie)果,首次實現珠峰(feng)(feng)峰(feng)(feng)頂(ding)及(ji)周(zhou)邊區域1.27萬平方千米的(de)航空重力、光學和激光遙(yao)感測量的(de)歷史性(xing)突破(po),填補了(le)珠(zhu)峰地區重力資料空白,大幅提升了(le)珠(zhu)峰高程測量的(de)精度。與2005年珠峰(feng)高程測(ce)量相比,珠峰(feng)地區大(da)地水準面(mian)精度提(ti)升(sheng)幅度達300%。
經過(guo)多(duo)年研究(jiu)攻(gong)關,中科院古脊椎所牽(qian)頭并聯合國內(nei)多(duo)家科研機構,采用古DNA技(ji)術,從遺傳學角(jiao)度揭(jie)開了有關中(zhong)國南北方史前人群格局(ju)、遷移與混合這一重大學術問(wen)題上的若干謎(mi)團(tuan)。這一成果今(jin)天(15日)在(zai)國(guo)際學術期刊《科學》發(fa)表。依托古DNA技術,科研團(tuan)隊成功捕獲測序中國南北方(fang)11個遺址25個9500-4200年前的個體(ti)和1個300年前個體的基因組,揭示中國人群自9500年以來的(de)南北分化格局、主體(ti)連續(xu)性(xing)(xing)與(yu)遷徙融合史。作為(wei)針對(dui)中國南北方(fang)人群(qun)展開(kai)的(de)時間(jian)跨度最大的(de)系統性(xing)(xing)古基因組研(yan)究(jiu),該(gai)成果對(dui)探源華夏族群(qun)及(ji)其文(wen)化等具有重要(yao)意義。
南京大(da)學樊雋軒教授、沈樹忠院士等自(zi)建大(da)型數據(ju)庫,自(zi)主研發人工智能(neng)算法(fa),利用“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)(duo)年的海洋生物多(duo)(duo)樣性變化曲線,其(qi)分辨(bian)率較國際同類研究提高400倍。新曲線精準(zhun)刻(ke)畫(hua)出地球(qiu)生(sheng)物(wu)多樣性(xing)演變(bian)過程中(zhong)的多次重大生(sheng)物(wu)滅絕、復(fu)蘇和(he)輻射(she)事件,揭示了當時生(sheng)物(wu)多樣性(xing)變(bian)化與大氣CO2含量以及全(quan)球性氣候劇變的(de)協(xie)同(tong)關(guan)系。該(gai)研究將推動整個演(yan)化古生物學研究的(de)變革。
中(zhong)國科學(xue)(xue)院(yuan)北京(jing)基因組(zu)研究(jiu)所張維綺研究(jiu)組(zu),同北京(jing)大學(xue)(xue)湯富(fu)酬研究(jiu)組(zu)聯(lian)合攻關,利用多學(xue)(xue)科交叉的(de)(de)方法,在系統水平上揭示了(le)哺乳動物多器官衰(shuai)(shuai)老(lao)(lao)的(de)(de)新(xin)(xin)型生物學(xue)(xue)標記(ji)物和可調控靶標。在衰(shuai)(shuai)老(lao)(lao)機制解(jie)析(xi)方面(mian),發現氧化還原通路穩(wen)態失衡(heng)是靈長類卵巢(chao)衰(shuai)(shuai)老(lao)(lao)的(de)(de)主(zhu)要(yao)分子特征,為(wei)評價卵巢(chao)衰(shuai)(shuai)老(lao)(lao)及女性生殖力下降提供(gong)了(le)新(xin)(xin)型生物學(xue)(xue)標志物,也為(wei)尋找延緩卵巢(chao)衰(shuai)(shuai)老(lao)(lao)的(de)(de)措(cuo)施及開(kai)發相(xiang)關疾(ji)病的(de)(de)干預(yu)策略(lve)提供(gong)了(le)新(xin)(xin)思路。在衰(shuai)(shuai)老(lao)(lao)干預(yu)方面(mian),闡明熱(re)量限制(“七分飽”)可通過(guo)調節機(ji)體各組織的免疫炎癥通路,延緩多器官衰老(lao)的新型(xing)分子機(ji)制,揭示了代謝干(gan)預、免疫反應與(yu)健康壽命之(zhi)間的科學(xue)聯(lian)系。
中國科(ke)學(xue)院大連化(hua)學(xue)物理研究所楊學(xue)明院士(shi)、張東輝院士(shi)、孫志剛和肖春雷研究團(tuan)隊提供了一個(ge)研究范例。他們研究發現,在(zai)H + HD→H2 + D反應中,在碰撞能量為1.9~2.2電(dian)子(zi)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'是振動量子數,j'是(shi)(shi)轉動(dong)量(liang)子(zi)數(shu))。通(tong)過(guo)拓(tuo)撲理(li)論(lun)分析(xi),發(fa)現(xian)該(gai)反(fan)應(ying)(ying)(ying)存(cun)在(zai)兩條迥然(ran)不同的反(fan)應(ying)(ying)(ying)路徑(jing)(jing),振蕩(dang)是(shi)(shi)由(you)這(zhe)(zhe)兩條路徑(jing)(jing)之間的量(liang)子(zi)力學(xue)(xue)干(gan)涉所產生的。該(gai)研究揭示了該(gai)反(fan)應(ying)(ying)(ying)在(zai)較低能量(liang)處,量(liang)子(zi)幾何相位(wei)(wei)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)仍然(ran)存(cun)在(zai),并可(ke)以被觀測到。他(ta)們(men)經(jing)過(guo)實(shi)驗(yan)裝置(zhi)的改進(jin)以及(ji)不懈的實(shi)驗(yan)研究才發(fa)現(xian)了這(zhe)(zhe)一有趣的量(liang)子(zi)干(gan)涉現(xian)象。更有意義的是(shi)(shi)通(tong)過(guo)這(zhe)(zhe)一量(liang)子(zi)干(gan)涉現(xian)象,在(zai)遠低于這(zhe)(zhe)一反(fan)應(ying)(ying)(ying)的錐形交叉(cha)點的能量(liang)可(ke)以探測到幾何相位(wei)(wei)效(xiao)應(ying)(ying)(ying),這(zhe)(zhe)對(dui)于研究幾何相位(wei)(wei)效(xiao)應(ying)(ying)(ying)在(zai)化(hua)學(xue)(xue)反(fan)應(ying)(ying)(ying)中的影(ying)響(xiang)有重要的學(xue)(xue)術意義。