2020年， 這十大科學(xué)進(jìn)展“牛”在哪？

徐飛

1.我國科學(xué)家積極應(yīng)對新冠肺炎疫情取得突出進(jìn)展

面對突如其來的新冠肺炎疫情，我國科學(xué)家團(tuán)結(jié)協(xié)作，爭分奪秒，第一時間分離鑒定出新冠病毒毒株并向世界衛(wèi)生組織共享了病毒全基因組序列，闡明了新冠病毒入侵細(xì)胞的關(guān)鍵機(jī)制，持續(xù)深化病毒傳播途徑研究，定量評估了我國防控措施的效果;在沒有特效藥的情況下，實行中西醫(yī)結(jié)合，先后推出八版全國新冠肺炎診療方案，篩選出“三藥三方”等臨床有效的中藥西藥和治療辦法，提出了建立方艙醫(yī)院、開展大規(guī)模核酸檢測、大數(shù)據(jù)追蹤溯源等科學(xué)防控方案;同時開展了滅活疫苗、病毒載體疫苗、蛋白亞單位疫苗、核酸疫苗等的研發(fā)，形成抗病毒“雞尾酒”中國抗體組合方案。

入選理由：

我國科學(xué)家通過嚴(yán)謹(jǐn)高效的科研工作，在多個方面取得了一系列突出進(jìn)展，為我國取得抗擊新冠肺炎疫情斗爭重大戰(zhàn)略成果提供了強(qiáng)大科學(xué)支撐。

2.嫦娥五號首次實現(xiàn)月面自動采樣返回

作為我國復(fù)雜度最高、技術(shù)跨度最大的航天系統(tǒng)工程，嫦娥五號首次完成了地外天體采樣與封裝、首次地外天體表面起飛、首次無人月球軌道交會對接與樣品轉(zhuǎn)移、首次月地入射并攜帶月球樣品高速再入返回地球等我國航天史上多個重大技術(shù)突破，最終實現(xiàn)了我國首次地外天體采樣返回。

入選理由：

嫦娥五號月面自動采樣返回任務(wù)的圓滿成功，標(biāo)志著我國探月工程“繞、落、回”三步走規(guī)劃的圓滿收官，是中國航天向前邁進(jìn)的一大步，將為深化人類對月球成因和太陽系演化歷史的科學(xué)認(rèn)知做出貢獻(xiàn)。

3.“奮斗者”號創(chuàng)造中國載人深潛新紀(jì)錄

“奮斗者”號全海深載人潛水器研制是我國“十三五”深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備領(lǐng)域的重大攻關(guān)任務(wù)。2020年7月，“奮斗者”號完成第一階段海試，共計下潛17次，最大下潛深度4548米。2020年10月10日，“奮斗者”號赴馬里亞納海溝開展第二階段海試，其間共計完成13次下潛，其中11人24人次參與了8個超過萬米深度的深潛試驗。2020年11月10日8時12分，“奮斗者”號創(chuàng)造了10909米的中國載人深潛深度紀(jì)錄。

入選理由：

“奮斗者”號作為當(dāng)前國際唯一能同時攜帶3人多次往返全海深作業(yè)的載人深潛裝備，其研制及海試的成功，顯著提升了我國深海裝備技術(shù)的自主創(chuàng)新水平，使我國具有了進(jìn)入世界海洋最深處開展科學(xué)探索和研究的能力，體現(xiàn)了我國在海洋高技術(shù)領(lǐng)域的綜合實力，是我國深海科技探索道路上的重要里程碑。

4.揭示人類遺傳物質(zhì)傳遞的關(guān)鍵步驟

DNA復(fù)制是人類遺傳物質(zhì)在細(xì)胞之間得以精確傳遞的基礎(chǔ)，人們對高等生物中識別DNA復(fù)制起始位點的具體過程并不清楚，這在一定程度上也阻礙了人們對癌癥發(fā)生發(fā)展機(jī)制的理解。中國科學(xué)院生物物理研究所李國紅團(tuán)隊及其合作者揭示了一種精細(xì)的DNA復(fù)制起始位點的識別調(diào)控機(jī)制。

入選理由：

該研究闡述了一個新穎的由H2A.Z介導(dǎo)的DNA復(fù)制表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，對理解高等生物DNA復(fù)制起始位點的識別提供了新的視角，為解決長期存在的真核細(xì)胞DNA復(fù)制起始點選擇啟動問題做出了重要貢獻(xiàn)。

5.研發(fā)出具有超高壓電性能的透明鐵電單晶

弛豫鐵電單晶具有優(yōu)異的壓電效應(yīng)，已廣泛應(yīng)用于超聲成像、聲吶裝備和微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）等領(lǐng)域。然而，自其發(fā)現(xiàn)20多年以來，壓電性能就再沒有新的突破，并且由于鐵電疇壁的存在，導(dǎo)致其透光率低，無法滿足當(dāng)前壓電器件多功能、高靈敏度的發(fā)展需求，急需新的理論和設(shè)計方法。西安交通大學(xué)徐卓教授研究團(tuán)隊揭示了弛豫鐵電單晶高壓電效應(yīng)的起源，研發(fā)出了釤摻雜的PMN-PT單晶，其壓電性能超過4000pC/N，相比未摻雜單晶提高了一倍。其壓電系數(shù)比現(xiàn)有的透明壓電單晶LiNbO3提高了100倍，電光系數(shù)最大可提高40倍，同時還具有更高的抗光損傷閾值和非線性光學(xué)效應(yīng)。這種透明鐵電單晶可大幅提升光聲成像系統(tǒng)在乳腺癌、黑色素瘤和血液疾病診斷中的成像分辨率，也為研制高性能電光調(diào)制器、光學(xué)相控陣和量子光學(xué)器件提供了一種全新的關(guān)鍵材料。

入選理由：

這種具有優(yōu)異電光、聲光和聲-光-電耦合效應(yīng)的單晶材料，有望進(jìn)一步開辟更多新的應(yīng)用領(lǐng)域。

6.2020珠峰高程測定

2020珠峰高程測量，中國科學(xué)家團(tuán)隊綜合運(yùn)用多種現(xiàn)代測繪技術(shù)，實現(xiàn)多個重大技術(shù)創(chuàng)新突破，獲取了歷史上最高精度的珠峰高程成果。科學(xué)家團(tuán)隊克服珠峰地區(qū)極端氣象和惡劣環(huán)境，首次實現(xiàn)珠峰峰頂及周邊區(qū)域1.27萬平方千米的航空重力、光學(xué)和激光遙感測量的歷史性突破，填補(bǔ)了珠峰地區(qū)重力資料空白，大幅提升了珠峰高程測量的精度。中國和尼泊爾科學(xué)家團(tuán)隊開展科技合作，首次建立了基于全球高程基準(zhǔn)的珠峰地區(qū)大地水準(zhǔn)面，歷史上首次共同確定了基于全球高程基準(zhǔn)的珠峰雪面高程8848.86米。

入選理由：

珠峰高度長期以來受到全世界關(guān)注，精確測定珠峰高度并向全世界公布，彰顯了國家綜合實力和科技水平。

7.古基因組揭示近萬年來中國人群的演化與遷徙歷史

在國際古基因組學(xué)領(lǐng)域，有關(guān)東亞，尤其是中國史前人群的古基因組研究非常匱乏。中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究團(tuán)隊首次針對中國南北方史前人群展開時間跨度最大，規(guī)模性、系統(tǒng)性的古基因組研究。研究發(fā)現(xiàn)中國南北方主體人群9500年前已分化，但南、北方同期人群的演化基本是連續(xù)的，沒有受到明顯的外來人群的影響，遷徙互動主要發(fā)生在東亞區(qū)域內(nèi)各人群間;此外明確以臺灣島原住民為代表、廣泛分布在太平洋島嶼的南島語系人群，起源于中國南方沿海地區(qū)且可追溯至8400年前。

入選理由：

該項成果填補(bǔ)了東方尤其是中國地區(qū)史前人類遺傳、演化、適應(yīng)的重要信息缺環(huán)，為闡明中華民族的形成過程及修正東亞南方人群演化模式作出重要科學(xué)貢獻(xiàn)。

8.大數(shù)據(jù)刻畫出迄今最高精度的地球3億年生物多樣性演變歷史

地球上曾經(jīng)生活過的生物99%以上已經(jīng)滅絕，通過化石記錄重建地球生物多樣性變化歷史是認(rèn)識當(dāng)今生物多樣性現(xiàn)狀與未來趨勢的最重要途徑之一。然而，地質(zhì)歷史時期地球生物多樣性變化研究的時間分辨率低、生物分類粗，無法精確識別突發(fā)性重大生物演變事件，也不能為近代地球生態(tài)系統(tǒng)演變研究提供重要參考。南京大學(xué)沈樹忠、樊雋軒團(tuán)隊聯(lián)合國內(nèi)外專家創(chuàng)建國際大型數(shù)據(jù)庫，自主研發(fā)人工智能算法，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3億多年的海洋生物多樣性演化曲線，時間分辨率較國際同類研究提高400多倍。新曲線精準(zhǔn)刻畫出地球生物多樣性演變過程中的多次重大生物滅絕、復(fù)蘇和輻射事件，揭示了當(dāng)時生物多樣性變化與大氣CO2含量以及全球性氣候劇變的協(xié)同關(guān)系。

入選理由：

生命起源與演化是世界十大科學(xué)之謎之一。該研究將推動整個演化古生物學(xué)研究的變革。

9.深度解析多器官衰老的標(biāo)記物和干預(yù)靶標(biāo)

隨著人口老齡化程度的日益加劇，深入研究衰老、科學(xué)應(yīng)對人口老齡化是新時代的國家重大需求。圍繞衰老的機(jī)制和干預(yù)等核心科學(xué)問題，中國科學(xué)院動物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組，中國科學(xué)院北京基因組研究所張維綺研究組，同北京大學(xué)湯富酬研究組聯(lián)合攻關(guān)，在系統(tǒng)水平上揭示了哺乳動物多器官衰老的新型生物學(xué)標(biāo)記物和可調(diào)控靶標(biāo)。在衰老機(jī)制解析方面，研究為評價卵巢衰老及女性生殖力下降提供了新型生物學(xué)標(biāo)志物，也為尋找延緩卵巢衰老的措施及開發(fā)相關(guān)疾病的干預(yù)策略提供了新思路。在衰老干預(yù)方面，闡明熱量限制（“七分飽”）可通過調(diào)節(jié)機(jī)體各組織的免疫炎癥通路，延緩多器官衰老的新型分子機(jī)制，揭示了代謝干預(yù)、免疫反應(yīng)與健康壽命之間的科學(xué)聯(lián)系。

入選理由：

這些研究成果加深了人們對器官衰老異質(zhì)性和復(fù)雜性的理解，為建立針對衰老及衰老相關(guān)疾病的早期預(yù)警和科學(xué)應(yīng)對策略奠定了重要基礎(chǔ)。

10.實驗觀測到化學(xué)反應(yīng)中的量子干涉現(xiàn)象

化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程伴隨著復(fù)雜的量子力學(xué)現(xiàn)象，但其通常難以被直接觀測到，因而化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)亦難以得到透徹的理解。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所楊學(xué)明院士、張東輝院士、孫志剛和肖春雷研究團(tuán)隊提供了一個研究范例。他們在最簡單化學(xué)反應(yīng)氫原子加氫分子的同位素（H+HD→H2+D）反應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)中新的量子干涉效應(yīng)，有助于更深入地理解化學(xué)反應(yīng)過程，豐富對化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識。

入選理由：

該項研究一方面再次揭示了原子分子因碰撞而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過程的量子性，另一方面也揭示了化學(xué)反應(yīng)的途徑是復(fù)雜的。盡管如此，簡單的體系也仍然存在科學(xué)家們認(rèn)識不到的事實。