2018年度中国科学十大进展揭晓

2019-04-03 09:15:14 303


2019年2月27日,由科技部基础研究管理中心举办的第14届“中国科学十大进展”遴选活动结果揭晓。《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学通报》五家编辑部参与推荐科学研究进展,经两院院士、973计划顾问组和咨询组专家、973计划项目首席科学家、国家重点实验室主任、部分国家重点研发计划负责人等专家学者进行两轮投票,评选出排名前十位的科学进展。

2018年度中国科学十大进展简介

主办单位:科技部基础研究管理中心

协办单位:《中国基础科学》编辑部、《科技导报》编辑部、《中国科学院院刊》编辑部、《中国科学基金》编辑部、《科学通报》编辑部


1. 基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴


中国科学院神经科学研究所/脑科学与智能技术卓越创新中心孙强和刘真研究团队经过五年攻关最终成功得到了两只健康存活的体细胞克隆猴。体细胞克隆猴的成功是该领域从无到有的突破,该技术将为非人灵长类基因编辑操作提供更为便利和精准的技术手段,使得非人灵长类可能成为可以广泛应用的动物模型,进而推动灵长类生殖发育、生物医学以及脑认知科学和脑疾病机理等研究的快速发展。德国科学院院士Nikos K. Logothetis以“克隆猴:基础和生物医学研究的一个重要里程碑(Cloning NHP: A major milestone in basic and biomedical research)”为题发表评论认为,这项工作证明了利用体细胞核生殖克隆猕猴的可行性,打破了技术壁垒并开创了使用非人灵长类动物作为实验模型的新时代,是生物医学研究领域真正精彩的里程碑。


2. 创建出首例人造单染色体真核细胞

中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所覃重军和薛小莉研究组、赵国屏研究组、生物化学与细胞生物学研究所周金秋研究组、武汉菲沙基因信息有限公司等团队合作,以天然含有16条染色体的真核生物酿酒酵母为研究材料,采用合成生物学“工程化”方法和高效使能技术,在国际上首次人工创建了自然界不存在的简约化的生命——仅含单条染色体的真核细胞。该研究表明天然复杂生命体系可以通过人工干预变简约,甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。


3. 揭示抑郁发生及氯胺酮快速抗抑郁机制

2018年,浙江大学医学院胡海岚研究组在抑郁症的神经环路研究中,发现大脑中反奖赏中心——外侧缰核中的神经元活动是抑郁情绪的来源。他们对抑郁症的机制做出了系统性的阐释,颠覆了以往抑郁症核心机制上流行的 “单胺假说”,并为研发氯胺酮的替代品、避免其成瘾等副作用提供了新的科学依据。同时,该研究所鉴定出的NMDAR、Kir4.1钾通道、T-VSCC钙通道等可作为快速抗抑郁的分子靶点,为研发更多、更好的抗抑郁药物或干预技术提供了崭新的思路,对最终战胜抑郁症具有重大意义。


4. 研制出用于肿瘤治疗的智能型DNA纳米机器人

国家纳米科学中心聂广军、丁宝全和赵宇亮研究组与美国亚利桑那州立大学颜灏研究组等合作,在活体内可定点输运药物的纳米机器人研究方面取得突破,实现了纳米机器人在活体(小鼠和猪)血管内稳定工作并高效完成定点药物输运功能。DNA纳米机器人代表了未来人类精准药物设计的全新模式,为恶性肿瘤等疾病的治疗提供了全新的智能化策略。Nature Reviews Cancer、Nature Biotechnology等评论认为该工作为里程碑式的工作;美国The Scientist期刊将该工作与同性繁殖、液体活检、人工智能一起,评选为2018年度世界四大技术进步。


5. 测得迄今最高精度的引力常数G值

华中科技大学物理学院引力中心罗俊、杨山清和邵成刚研究组自2009年开始同时采用两种相互独立的方法——扭秤周期法和扭秤角加速度反馈法来测量G值。历经多年的艰苦努力,2018年两种方法均获得了迄今为止国际最高的测量精度,更为关键的是两个结果在3倍标准差范围内吻合。Nature期刊以“引力常数的创纪录精度测量(Gravity measured with record precision)”为题发表评论认为,这项工作是迄今为止用两种独立的方法测定引力常数的不确定度最小的结果,为揭示造成万有引力常数测量差异的原因提供了非常好的机遇,同时也为进一步测量获得引力常数的真值提供了机遇。


6. 首次直接探测到电子宇宙射线能谱在1TeV附近的拐折

我国首颗天文卫星悟空号(DAMPE)的电子宇宙射线的能量测量范围比起国外的空间探测设备(如AMS-02、Fermi-LAT)有显著提高,DAMPE合作组基于悟空号前530天的在轨测量数据,以前所未有的高能量分辨率和低本底对25GeV—4.6TeV能量区间的电子宇宙线能谱进行了精确的直接测量。悟空号所获得能谱可以用分段幂律模型而不是单幂律模型很好地拟合,明确表明在0.9TeV附近存在一个拐折,证实了地面间接测量的结果。该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力,其精确的下降行为对于判定部分电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。瑞典皇家科学院院士、诺贝尔物理学奖评奖委员会秘书Lars Bergstrom教授肯定了这是首次直接测量到这一拐折。


7. 揭示水合离子的原子结构和幻数效应

北京大学物理学院量子材料科学中心江颖、王恩哥和徐莉梅研究组与化学与分子工程学院高毅勤研究组等合作,开发了一种基于高阶静电力的新型扫描探针技术,刷新了扫描探针显微镜空间分辨率的世界纪录,实现了氢原子的直接成像和定位,在国际上首次获得了单个钠离子水合物的原子级分辨图像,并发现特定数目的水分子可以将水合离子的迁移率提高几个量级,这是一种全新的动力学幻数效应。这对离子电池、防腐蚀、电化学反应、海水淡化、生物离子通道等很多应用领域都具有重要的潜在意义。


8. 创建出可探测细胞内结构相互作用的纳米和毫秒尺度成像技术

中国科学院生物物理研究所李栋研究组与美国霍华德休斯医学研究所Jennifer Lippincott-Schwartz和Eric Betzig等合作,发展了掠入射结构光照明显微镜(GI-SIM)技术,该技术能够以97纳米分辨率、每秒266帧对细胞基底膜附近的动态事件连续成像数千幅。研究人员利用多色GI-SIM技术揭示了细胞器-细胞器、细胞器-细胞骨架之间的多种新型相互作用,深化了对这些结构复杂行为的理解。中国科学院外籍院士、美国杜克大学Xiao-Fan Wang教授评论认为,这项工作发展了一项可视化活细胞内的细胞器与细胞骨架动态相互作用和运动的新技术,将会把细胞生物学带入一个新时代,有助于更好地理解活细胞条件下的分子事件,也提供了一个从机制上洞察关键生物过程的窗口,可对生命科学整个学科产生重大影响。


9. 调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展

中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究组与合作者的研究显示,水稻生长调节因子GRF4和生长抑制因子DELLA相互之间的反向平衡调节赋予了植物生长与碳-氮代谢之间的稳态共调节。通过将GRF4-DELLA平衡向GRF4丰度的增加倾斜,可以在维持半矮化优良性状的同时提高“绿色革命”品种的氮肥利用效率并增加谷物产量。Nature期刊发表评论文章认为,该育种策略宣告了“一场新的绿色革命即将到来”。


10. 将人类生活在黄土高原的历史推前至距今212万年

由中国科学院广州地球化学研究所朱照宇、古脊椎动物与古人类研究所黄慰文和英国埃克塞特大学Robin Dennell领导的团队历经13年研究,在陕西省蓝田县发现了一处新的旧石器地点——上陈遗址。研究人员综合运用多学科交叉技术方法测试了数千组样品,建立了新的黄土-古土壤年代地层序列。上陈遗址212万年前最古老石器的发现将蓝田古人类活动年代推前了约100万年,使上陈成为非洲以外最老的古人类遗迹地点之一。这将促使科学家重新审视早期人类起源、迁徙、扩散和路径等重大问题。此外,世界罕见的含有20多层旧石器文化层的连续黄土-古土壤剖面的发现将为已经处于世界领先地位的中国黄土研究拓展一个新研究方向,同时将对古人类生存环境及石器文化技术的演进给出年代标尺和环境标记。



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