2020年中国十大科学进展是什么?

2月27日,科技部高技术研究发展中心(基础研究与管理中心)发布2020年中国十大科学进展,即中国科学家在积极应对新冠肺炎疫情方面取得突出进展,嫦娥五号首次实现月面自动采样返回,奋进号创下中国载人深潜新纪录,揭示人类遗传物质转移关键步骤,研制出具有超高压电特性的透明铁电单晶,2020年测量珠穆朗玛峰高度;

古老的基因组揭示了近万年来中国人口的进化和迁徙历史,大数据以迄今为止最高的精度描绘了地球生物多样性3亿年的进化历史,深入分析了多器官衰老的标志物和干预靶点,实验观察了化学反应中的量子干涉现象。

1,中国科学家积极应对新冠肺炎疫情,取得突出进展。

面对突如其来的新冠肺炎疫情,中国科学家认真贯彻落实国家领导人关于疫情防控的重要讲话和一系列重要指示,在中央疫情应对领导小组的统筹部署和国务院联防联控机制下,团结协作,取得了一系列突出进展,为打赢疫情防控战提供了重要科学支撑。

在病原学和流行病学方面,第一时间分离鉴定了新冠肺炎株,并与世界卫生组织共享了该病毒的全基因组序列,为诊断技术的快速进步和药物疫苗的研发奠定了基础;阐述了新冠肺炎侵入细胞的关键机制。继续深化病毒传播途径研究,为优化防控策略提供科技支撑;对我国防控措施的效果进行了定量评价。

在检测试剂和动物模型的研发方面,新冠肺炎核酸诊断试剂和免疫分析试剂在疫情初期得到快速发展,为病原体检测提供了有力支持;构建了小鼠和猴感染新冠肺炎病毒的动物模型,为药物筛选、疫苗研制和病毒传播机制研究提供了支持。

在药物和临床治疗方面,揭示了新冠肺炎的临床特点。在没有特效药的情况下,实行中西医结合,先后推出8版国家新冠肺炎诊疗方案,筛选出临床有效的中西医结合及“三药三方”等治疗方法,被多个国家借鉴;分析了新冠肺炎和关键蛋白的结构,揭示了一批中西药的作用机理。提出了建立避难所医院、开展大规模核酸检测、大数据溯源等科学防控方案,提高了入院率和治愈率,降低了感染率和死亡率。

在疫苗和中和抗体、灭活疫苗、病毒载体疫苗、蛋白亚单位疫苗、核酸疫苗等方面的研发。是同时开发的。腺病毒载体疫苗在全球率先开展1期临床试验,灭活疫苗在全球率先开展3期临床试验,获准有条件上市;鉴定并创造一系列针对新冠肺炎刺突蛋白S和受体结合域RBD的中和性单克隆抗体,形成抗病毒鸡尾酒中国抗体组合方案。

中国科学家通过不懈努力、无私奉献和严谨高效的科学研究,为中国抗击新冠肺炎疫情取得重大战略成果提供了有力的科学支撑。

2.嫦娥五号首次实现月面自动采样返回。

165438+10月24日,嫦娥五号探测器在海南文昌航天发射场发射,由长征五号运载火箭直接送入地月转移轨道。此后,探测器经历了地月转移、近月制动、绕月飞行、绕月着陆、月球采样和封装、月球起飞、月球轨道交会对接和样本转移、月球入射、月球转移和再入回收等飞行阶段。嫦娥五号返回器历时23天,安全降落在内蒙古四子王旗预定区域。

作为中国复杂程度最高、技术跨度最大的航天系统工程,嫦娥五号首次完成了中国航天史上的几项重大技术突破,如地外天体采样与封装、地外天体表面首次起飞、无人月球轨道首次交会对接与样本转移、首次带月球样本月面入射与高速再入,最终实现了中国首次地外天体采样与返回。

嫦娥五号月球表面自动采样返回任务的成功完成,标志着中国探月工程三步走规划的圆满结束,这是中国航天事业的一大进步,将有助于深化人类对月球起源和太阳系演化历史的科学认识。

3.奋斗者创下中国载人深潜新纪录。

“奋斗者”号深海载人潜水器研制是我国“十三五”深海关键技术与装备领域的重大任务,于2016启动。2020年6月,Struggler完成总装集成和水池测试。2020年7月,奋进号完成第一阶段海试,共下潜17次,最大下潜深度4548米。

2020年6月65438+10月10日,奋进号起航前往马里亚纳海沟开展第二阶段海试,期间完成13次下潜,其中11人、24人参加了8次万米以上深潜试验。6月165438+10月12日8时,2020年,奋进号创下了中国载人深潜深度10909米的纪录。

奋斗者号作为世界上唯一可同时搭载3人多次往返全海域的载人深潜装备,它的研制和海试成功,显著提高了我国深海装备技术的自主创新水平,使我国能够进入世界海洋最深处开展科学探索和研究,体现了我国在海洋高技术领域的综合实力,是我国深海科技探索道路上的重要里程碑。

4.揭示人类遗传物质转移的关键步骤。

DNA复制是人类遗传物质在细胞间准确传递的基础,而人们对高等生物DNA复制起点的具体识别过程并不清楚,这也在一定程度上阻碍了人们对癌症发生发展机制的认识。

中国科学院生物物理研究所李国红团队及其合作者揭示了一种识别和调控DNA复制起始位点的精细机制。发现组蛋白变体H2A。z可通过与组蛋白甲基转移酶SUV420H1结合,促进组蛋白H4第20位氨基酸的二甲基修饰。但是,H2A。带有二甲基修饰的z核小体可以进一步募集复制起始位点识别蛋白,从而有助于识别DNA复制起始位点。

研究进一步发现,复制起始位点受H2A调控。Z-SUV420H1-H4K20me2通路复制活性强,在复制早期趋于激活。破坏了癌细胞中的这种调节机制后,癌细胞的DNA复制和细胞生长受到抑制。在破坏了T细胞中的调节机制后,T细胞的免疫激活也被抑制。

本研究阐述了H2A介导的DNA复制的一种新的表观遗传调控机制。z,为理解高等生物中DNA复制起始位点的识别提供了新的视角,为解决长期以来存在的真核细胞中DNA复制起始位点的选择和启动问题做出了重要贡献。

5.研制了一种具有超高压电性能的透明铁电单晶。

弛豫铁电单晶[Pb (Mg 1/3NB2/3) O3-PbTiO3,PMN-Pt](注:数字均为下标)具有优异的压电效应,已广泛应用于超声成像、声纳设备和微机电系统(MEMS)等领域。但自20多年前被发现以来,压电性能一直没有新的突破,且由于铁电畴壁的存在,其透过率较低,不能满足目前压电器件多功能、高灵敏度的发展需要,迫切需要新的理论和设计方法。

Xi交通大学徐卓教授研究团队揭示了弛豫铁电单晶高压电效应的起源,研制出钐掺杂的PMN-铂单晶,其压电性能超过4000 PC/N,是未掺杂单晶的2倍。

在此基础上,利用畴结构的调整消除了单晶中散射光的铁电畴壁,首次在PMN-铂单晶中获得高压电和高透光率,突破了它们难以长期存在的国际难题。与现有的透明压电单晶LiNbO3 _ 3(注:3为下标)相比,其压电系数提高了100倍,电光系数最高可提高40倍。同时具有较高的光损伤阈值和非线性光学效应。

这种透明铁电单晶可以大大提高光声成像系统在乳腺癌、黑色素瘤和血液疾病诊断中的成像分辨率,也为高性能电光调制器、光学相控阵和量子光学器件的研制提供了新的关键材料。这种具有优异电光、声光、声光电耦合效应的单晶材料有望进一步开拓更多新的应用领域。

6.2020年珠穆朗玛峰海拔的测定

珠穆朗玛峰的高度早已吸引了全世界的目光。精确测量珠穆朗玛峰的高度并向全世界公布,显示了国家的综合实力和科技水平。在2020年珠峰高程测量中,我国科学家团队综合应用多种现代测绘技术,实现了多项重大技术创新突破,实现了历史上珠峰高程的最高精度。

在这次珠峰高程测量中,北斗卫星定位技术和国产测量设备首次率先使用,国产测量设备的应用实现了重大突破。首次完成了峰顶地面重力测量,获得了人类历史上第一次珠峰峰顶重力测量结果,有助于提高珠峰高程测量的精度。科学家团队克服了珠峰极端天气和恶劣环境,首次在珠峰峰顶及其周边地区实现了1.27万平方公里的航空重力、光学和激光遥感测量的历史性突破,填补了珠峰重力数据的空白,大大提高了珠峰高程测量的精度。

与2005年珠峰高程测量相比,珠峰地区大地水准面精度提高了300%。中尼科学家团队科技合作,首次建立了基于全球高程基准的珠穆朗玛峰大地水准面。历史上第一次基于全球高程基准的珠穆朗玛峰雪面高程为8848.86米。

此外,珠峰调查获得的丰富观测数据将为珠峰地区的生态环境保护与恢复、自然资源管理、地质研究与调查、地壳运动监测、气候变化、冰川冻土研究等提供宝贵而详实的第一手资料。

7.古老的基因组揭示了近万年来中国人口的进化和迁移历史。

在国际古基因组学领域,对东亚特别是中国史前人类的古基因组学研究很少。中国科学院古人类研究所古脊椎动物所傅研究团队首次对中国南北史前人群进行了规模最大、规模最大、系统的古基因组研究,通过前沿实验方法成功获取了中国南北11遗址9500-4200年前25个个体和300年前1个个体的基因组,揭示了9500年以来中国人群的南北分化格局

研究发现,9500年前中国南北主要人口发生了分化,但同一时期南北方人口的演变基本是连续的,没有受到明显外来人口的影响。迁移相互作用主要发生在东亚的种群之间。此外,明确以台湾省岛原住民为代表,广泛分布于太平洋诸岛的南岛语族人,起源于中国南部沿海地区,最早可追溯到8400年前。这一成果填补了东方特别是中国史前人类遗传、进化和适应方面的重要信息空白,为阐明中华民族的形成过程和修正东亚南部种群的进化模式做出了重要的科学贡献。

8.大数据以迄今为止最高的精度描绘了地球3亿年的生物多样性进化史。

生命的起源和进化是世界十大科学之谜之一。曾经生活在地球上的生物99%以上已经灭绝。通过化石记录重建地球上生物多样性变化的历史,是了解生物多样性现状和未来趋势的最重要途径之一。然而,由于时间分辨率低和生物分类粗糙,对地质历史时期地球生物多样性变化的研究无法准确识别突发性重大生物演化事件,也无法为现代地球生态系统演化研究提供重要参考。

南京大学沈、范娟萱团队联合国内外专家,创建了国际大型数据库,自主研发了人工智能算法,并利用“天河二号”超级计算机取得突破,获得了世界首条古生代3亿多年海洋生物多样性高精度演化曲线,时间分辨率比国际同类研究高400多倍。

新曲线准确描绘了地球生物多样性演化过程中的许多重大灭绝、恢复和辐射事件,揭示了当时生物多样性变化与大气CO2含量(注:2为下标)和全球气候剧变之间的协同关系。这项研究将推动整个进化古生物学研究的改革。

9、深入分析多器官衰老标志物和干预靶点。

随着人口老龄化程度的日益加剧,深入研究老龄化问题,科学应对人口老龄化,是新时期国家的重要需求。围绕衰老的机制和干预等核心科学问题,中国科学院动物研究所研究组和曲靖研究组、中国科学院北京基因组研究所研究组、北京大学唐研究组联合攻关,运用多学科方法,在系统水平上揭示哺乳动物多器官衰老的新生物标志物和可控靶点。

在衰老机制分析中,发现氧化还原途径失衡是灵长类动物卵巢衰老的主要分子特征,这为评价卵巢衰老和女性生育能力下降提供了新的生物学标记,也为寻找延缓卵巢衰老的措施和开发相关疾病的干预策略提供了新思路。

在衰老干预方面,阐述了热量限制(“七分饱”)通过调节机体各组织的免疫炎症通路,延缓多器官衰老,揭示了代谢干预、免疫反应与健康寿命的科学关系。这些研究成果加深了人们对器官衰老异质性和复杂性的认识,为建立衰老和衰老相关疾病的预警和科学应对策略奠定了重要基础。

10,实验观察到化学反应中的量子干涉现象。

化学反应的过程伴随着复杂的量子力学现象,但通常很难被直接观察到,因此很难彻底理解化学反应的本质。

中科院大连化物所的杨、、孙志刚、肖春雷研究团队提供了一个研究实例。他们发现,在H+HD→H2+D反应中,产物H2(v'= 2,j'= 3)的后向散射在1.9 ~ 2.2 eV的碰撞能量范围内(其中v '为振动量子数,j '为转动量子数)出现显著振荡。

通过拓扑理论分析,发现该反应存在两条完全不同的反应路径,振荡是由这两条路径之间的量子力学干涉引起的。这项研究揭示了量子几何相位效应在低能下仍然存在,并且可以被观测到。这与众所周知的Aharonov-Bohm效应非常相似,它清楚地揭示了化学反应的量子本质。