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二〇二〇年国内国际十大科技新闻揭晓解读也来了!
作者:52 发布日期:2021-01-13

2020年注定是不平凡的一年。科技界的重磅新闻,像雪片一样飞落眼前,折射出这个时代的光亮。

12月27日,由科技日报社主办、部分两院院士和媒体人士共同评选出的2020年国内、国际十大科技新闻揭晓。

入选的2020年国内十大科技新闻分别是:抗击新冠彰显中国科技力量;中国史前人群迁徙与族源之谜揭开;天问一号开启火星探测之旅;北斗导航系统全面建成;五中全会《建议》专章部署科技创新;微分几何学两大核心猜想20多年后终获证;嫦娥五号月球挖土1731克;华龙一号并网发电成功;“奋斗者”号载人深潜10909米;“九章”量子计算机问世引发世界关注。

1抗击新冠 彰显中国科技力量

2月5日,武汉大学中南医院重症医学科主任彭志勇(左)走进隔离病房准备救治患者。新华社发(钟南轩摄)

汹汹而来的新冠病毒,被科学打败了。抗击新冠疫情,是新中国成立70年来,疾病防控科技一次实力大展示。

疫情发生后,中国科学家在短时间内,就迅速搞清了这是一种新型冠状病毒,第一时间向全球共享病毒的全基因组测序结果。全国专家第一时间奔赴武汉,根据疫情发展不同阶段,确定科研攻关重点,科研、临床、防控严密配合,产学研协同发力。科技部第一时间会同卫健委等12个部门和单位成立科研攻关组。中国科技界快速有效的努力,有力支撑了疫情防控战。世界卫生组织总干事高级顾问实地考察后说:科技驱动是中国防控措施的一大特点。

中国第一时间向全球通报疫情信息,分享新冠病毒全基因组序列和新冠病毒核酸检测引物探针序列信息,为全球抗疫提供了基础。科技部等部门3批共计16个应急攻关项目,围绕病毒溯源、药物研发、疫苗研发、检测试剂以及试验动物模型部署,让抗疫队伍坚实地一步步走向胜利。

为快速研发针对新型冠状病毒的疫苗,提高成功率,中国并行推进多个技术,实现了疫苗研发前所未有的快进度,已在多个国家和地区上市。在安全、有效的前提下,中国疫苗研发做到了最大限度缩短流程。在多个领域领先世界。

全国抗击新冠肺炎疫情表彰大会上,四位科技工作者获得国家勋章和国家荣誉称号,这象征中国科技人的努力得到了最充分的认可。

2中国史前人群迁徙与族源之谜揭开

八九千年前,活动在中国土地上的人群,与现在的中国人是什么关系?5月《科学》杂志发表的中科院一项论文,利用古代DNA测序,揭开了有关中国南北方史前人群格局、迁移与混合的若干秘密。依靠新发展的DNA捕获与复原技巧,过去难以取得的尤其是南方湿热环境下不易保存的遗传物质,吐露出了不少真言。

通过测序山东、内蒙古、福建等地11个遗址的25个9500—4200年前的个体,中国科学家研究发现,在9500年前,一南一北有两个明显不同的族群。至晚在8300年前,南北人群就开始融合了;4800年前趋向强化融合,至今仍在延续。

沿着黄河流域直到西伯利亚东部草原的人群,从9500年前起都携有一种古北方成分;而中国大陆沿海及台湾海峡两岸人群,至少从8400年前起携有一种古南方成分,这两种成分截然不同。八千多年以来,南北差异在逐渐缩小。现在任何一地的汉族,都是这两大人群的混血儿,混合比例也没什么南北差异。

现今广泛分布于台湾海峡、东南亚和太平洋岛屿的南岛语系人群,起源于中国南方的福建及毗邻,也可以追溯到8400年前。这一人群,按照最新的基因分析,并不是以前一些学者怀疑的几万年前就来到中国的古人群。

3天问一号开启火星探测之旅

对宇宙千百年来的探索与追问,是中华民族矢志不渝的航天梦想。

7月23日,我国首次火星探测任务天问一号探测器由长征五号遥四运载火箭从文昌航天发射场发射升空,飞行2000多秒后,成功送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国自主开展行星探测的第一步。

天问一号探测器由环绕器和着陆巡视器组成,着陆巡视器又包括进入舱和火星车。进入舱完成火星进入、下降和着陆任务,火星车配置了多种科学载荷,在着陆区开展巡视探测。

天问一号探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后,到达火星附近,通过“刹车”完成火星捕获,进入环火轨道,并择机开展着陆、巡视等任务,进行火星科学探测。

此次火星探测任务的工程目标是实现火星环绕探测和巡视探测,获取火星探测科学数据,实现我国在深空探测领域的技术跨越;同时建立独立自主的深空探测工程体系,推动我国深空探测活动可持续发展。

截至12月14日,天问一号探测器已在轨飞行144天,飞行里程约3.6亿公里,距离地球超过1亿公里,距离火星约1200万公里,飞行状态良好,已成功完成地月合照、探测器“自拍”、三次中途修正、一次深空机动、载荷自检等工作。天问一号预计明年2月中旬接近火星后,实施“刹车”制动进入环火轨道,为火星着陆作准备。

4北斗导航系统全面建成

中国北斗耀太空!

北斗全球组网示意图(动画演示)。新华社发

7月31日,中国向全世界郑重宣告,中国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统全面建成,开启了高质量服务全球、造福人类的崭新篇章。

北斗是我国迄今为止规模最大、覆盖范围最广、服务性能最高、与百姓生活关联最紧密的巨型复杂航天系统,由卫星、火箭、发射场、测控、运控、星间链路、应用验证七大系统组成。

抚今追昔,这份“成绩单”来之不易。从北斗一号工程立项开始,26载风雨兼程,几代北斗人接续奋斗、数十万建设者聚力托举,在强国复兴的伟大征程中,一次又一次刷新“中国速度”、展现“中国精度”、彰显“中国气度”,创造出无愧于党、无愧于人民、无愧于时代的辉煌业绩。

立项至今,北斗系统建设坚持“一张蓝图绘到底”,一步一个脚印踏出了自己的节奏。2000年建成北斗一号试验系统,使我国成为世界第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2012年建成北斗二号区域系统,为亚太地区提供服务。2020年建成北斗三号全球系统,实现了中国人孜孜以求的“全球梦”。

据统计,工程启动以来,在全国范围内先后调集了400多家单位、30余万名科技人员参与研制建设。陈芳允、孙家栋两位“两弹一星”元勋和几十名两院院士领衔出征。

如今,中国北斗正式登上世界舞台,站在了我国用实际行动积极推动构建人类命运共同体的“第一梯队”。

5五中全会《建议》专章部署科技创新

“科技创新被提到前所未有的高度。”龙芯之父胡伟武这样说。

“此次全会将科技的作用提升到新高度,用‘核心地位’和‘战略支撑’这样的浓墨重彩来形容。”杨卫院士这样说。

11月3日,党的十九届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》正式发布,提出:坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑,面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略,完善国家创新体系,加快建设科技强国。

把科技创新摆在各项规划任务首位,进行专章部署,这是中国共产党编制五年规划建议历史上的第一次。十九届五中全会把科技创新的地位和作用提升到前所未有的战略高度,充分体现了以习近平同志为核心的党中央对科技创新一以贯之的高度重视和战略谋划。从党的十八大实施创新驱动发展战略,到党的十九大提出创新是引领发展的第一动力,再到十九届五中全会提出加快建设科技强国,党中央对科技创新的战略方针一脉相承、与时俱进。五中全会对科技创新的重大部署在战略层面目标思路清晰,在战术层面举措具体务实,为今后一个时期科技工作指明了前进方向。

6微分几何学两大核心猜想20多年后终获证

11月8日,新华社报道,中国科学技术大学教授陈秀雄、王兵在微分几何学领域取得重大突破,率先解决了两个困扰国际数学界20多年的核心猜想——哈密尔顿—田猜想和偏零阶估计猜想。相关研究成果发表在国际顶级数学期刊《微分几何学杂志》上。

微分几何学起源于17世纪,主要用微积分方法研究空间的几何性质,对物理学、天文学、工程学等产生巨大推动作用。“里奇流”诞生于20世纪80年代,是一种描述空间演化的微分几何学研究工具。

大到宇宙膨胀,小到热胀冷缩,诸多自然现象都可以归结到空间演化。陈秀雄与王兵团队长期研究微分几何中“里奇流”的收敛性,运用新思想和新方法,他们在国际上率先证明了“哈密尔顿—田”和“偏零阶估计”这两个提出于20世纪90年代的猜想。

据了解,两位数学家研究这两个猜想用了5年,论文篇幅长达120多页,由于篇幅浩繁、审稿周期漫长,论文从投稿到正式发表又花了6年。

《微分几何学杂志》审稿人评论认为,这篇论文是几何分析领域的重大进展,将激发诸多相关研究。菲尔兹奖获得者西蒙·唐纳森称赞说,这是“几何领域近年来的重大突破”。

7嫦娥五号月球挖土1731克

敢上九天揽月,谈笑凯歌还!

嫦娥五号回家 新华社记者 连振摄

嫦娥五号携带月球样品成功返回地球,是40多年后,再次有人类航天器重返月球并采回样品。对中国和全球航天界,这都是一项巨大的科学成就。

历经23天,嫦娥五号闯过地月转移、近月制动、环月飞行、月面着陆、自动采样、月面起飞、月轨交会对接、再入返回等多个难关,成功携带月球样品返回地球。这项任务需要非常精确的控制,技术难度很高。

中国航天科技集团研制的嫦娥五号,是中国研制的最为复杂的航天器系统之一,由轨道器、返回器、着陆器、上升器组成,包含15个分系统。在此次任务中,嫦娥五号经历11个飞行阶段,20余天的在轨飞行过程,采集1731克的月球样品返回地球。月球表面自动采样封装是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。嫦娥五号在月面选定区域着陆,使出浑身解数采集月壤,实现我国首次地外天体采样与封装。

嫦娥五号的成就再次告诉世界,中国已成为航天大国。40多年来,全球航天领域科学家一直希望能更深入地研究月壤,相信嫦娥五号的成功能帮助他们解答困惑。

8华龙一号并网发电成功

11月27日00时41分,华龙一号全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功。经现场确认,该机组各项技术指标均符合设计要求,机组状态良好,为后续机组投入商业运行奠定坚实基础,并创造了全球第三代核电首堆建设的最佳业绩。

华龙一号是我国研发设计的具有完全自主知识产权的三代压水堆核电技术,设计寿命为60年,反应堆采用177堆芯设计,堆芯采用18个月换料,电厂可利用率高达90%,创新采用了“能动和非能动”相结合的安全系统及双层安全壳等技术,在安全性上满足国际最高安全标准要求。

华龙一号全球首堆并网成功,标志着我国打破了国外核电技术垄断,正式进入核电技术先进国家行列,这对我国实现由核电大国向核电强国的跨越具有重要意义。

作为我国核电走向世界的“国家名片”,华龙一号是当前核电市场上接受度最高的三代核电机型之一,是我国核电创新发展的重大标志性成果。目前,中核集团海内外共有6台华龙一号核电机组在建,建设工程安全和质量处于良好受控状态。

“华龙一号”全球首堆福清核电5号机组并网发电将会大幅提升中国核电行业的竞争力,对优化能源结构、推动绿色低碳发展具有重要意义。

9“奋斗者”号载人深潜10909米

11月28日,“奋斗者”号完成第二阶段海试,胜利返航。新华社发(中国船舶集团供图)

载人深潜10909米后,“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试并于11月28日胜利返航。

10月10日,“奋斗者”号从海南省三亚市崖州湾南山港码头启航,前往西太平洋马里亚纳海沟海域实施万米深潜试验任务。10月27日,“奋斗者”号下潜首次突破万米,并于11月10日创造了10909米的中国载人深潜新纪录;11月13日,“奋斗者”号完成了世界上首次载人潜水器与着陆器在万米海底的联合作业,并进行了视频直播。

作为人类历史上第4艘全海深载人潜水器,为实现万米海底作业目标,“奋斗者”号研发团队历经5年艰苦攻关,在耐压结构设计及安全性评估、钛合金材料制备及焊接、浮力材料研制与加工、声学通信定位、智能控制技术、锂离子电池、海水泵、作业机械手等方面实现多项重大技术突破,核心部件国产化率超过96.5%。

“奋斗者”号研制及海试的成功,显著提升了我国载人深潜的技术装备能力和自主创新水平,推动了潜水器向全海深谱系化、功能化发展,为探索深海科学奥秘、保护和合理利用海洋资源提供了又一利器,为引导公众关心认识海洋、提升全民海洋意识、加快建设海洋强国作出了突出贡献。

10“九章”量子计算机问世引发世界关注

在一个特定赛道上,200秒的“量子算力”,相当于目前“最强超算”6亿年的计算能力!12月4日,《科学》杂志公布的中国“九章”计算机重大突破,让世界瞩目。

这台由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者研制的76个光子的量子计算原型机“九章”,推动全球量子计算的前沿研究达到一个新高度,在谷歌“悬铃木”计算机之后,再次成功实现“量子计算优越性”的里程碑式突破。

去年9月,美国谷歌公司宣布研制出53个量子比特的计算机悬铃木,对一个数学问题的计算只需200秒,而当时世界最快的超级计算机“顶峰”需要2天,因此他们在全球首次实现了量子优越性。

中国量子计算机取名“九章”,是为了纪念中国古代著名数学专著《九章算术》。实验显示,九章对经典数学算法高斯玻色取样的计算速度,比目前世界最快的超算“富岳”快一百万亿倍,从而在全球第二个实现了量子优越性。

相比悬铃木,“九章”有三大优势:速度更快,不需要很多超低温设备,在小样本和大样本上均快于超算。

近年来,中国在量子技术领域捷报频传。量子计算机的初试成功,一定会吸引更多年轻人投身到这一方兴未艾的领域。

入选的2020年国际十大科技新闻分别是:全球加速新冠疫苗研发;目前最强逆转艾滋病病毒潜伏方法发现;科学家发现宇宙物质起源之谜首个佐证;迄今最大规模人类遗传变异体目录公布;马斯克发布可实际运作的脑机接口;室温超导在超高压下首次实现;快速射电暴在银河系内起源首次确定;“阿尔法折叠”精准预测蛋白质三维结构;“基因魔剪”首次治愈两种遗传性血液病;中国嫦娥五号“揽月”而归。

1全球加速 新冠疫苗研发

美药管局批准紧急使用辉瑞新冠疫苗新华社发(德国生物新技术公司供图)

“我希望人类在凝视深渊后会变得更聪明,意识到我们是多么的脆弱。”前牛津大学热带病学教授杰里米法拉说。

新冠让超百万条鲜活生命离开了这个世界。为应对这场人类社会的重大灾难,史无前例的疫苗高速开发和测试大幕拉开了。截至12月10日,全球有162种候选疫苗正处于研发阶段,其中52种候选疫苗已经进行临床试验。《科学》杂志称,“从未有如此多的候选疫苗几乎同时开展大规模有效性试验,政府、企业、学术界和非营利组织也从未在这样短的时间里在同一种传染病上投入如此多的财力、人力和精力。”

突出的例子如美国制药企业辉瑞的疫苗研发主管凯瑟林·简森带领的团队,在破纪录的210天里推出了一支通过临床验证的疫苗;中国工程院院士、军事科学院军事医学研究院研究员陈薇领衔团队研发的“Ad5腺病毒载体疫苗”,在全球范围内第一个进入Ⅱ期临床试验,给世界人民带来希望。

在这个不寻常的2020,人们看到了首批获准用于对抗新冠肺炎的疫苗推出。而在马上到来的2021年初,数种新疫苗的有效性也将变得更加明朗。

2目前最强逆转艾滋病病毒潜伏方法发现

谈“艾”变色,根源仍是对其缺乏了解。艾滋病由人免疫缺陷病毒(HIV)引起,而HIV就是一种逆转录病毒,其无法治愈的原因,是因为目前的抗逆转录病毒治疗,都不能彻底清除HIV感染,这种病毒会在细胞中潜伏,以此方式“躲避”免疫系统。

亦因此,在长期病毒抑制治疗后清除病毒感染一直是研究的焦点。科学家们设计出了“激活并杀死”的方法,先将病毒从潜伏的受感染细胞中驱赶出来再进行清除。可惜,在今年以前,“激活”隐藏病毒的方法一直不算成功或有效。

2月份,美国的科学家们通过两种方法来逆转艾滋病病毒的潜伏,而当逆转潜伏法与适当药物相结合,显著提高了清除该病毒的概率,这种“激活”隐藏病毒的手段,是迄今最强大的潜伏逆转方法。当然,两种“激活”法要结合后续的“杀死”步骤才能完成清除功能,但其无疑为医学界进一步理解病毒维持机制打开了一扇新的大门,让艾滋病治疗研究向前迈出了“震惊的一步”。与此同时,这项成果还展示了与药理潜伏期逆转相关的概念和技术挑战。

3科学家发现宇宙物质起源之谜首个佐证

宇宙诞生于一场大爆炸。但在这一切的起点,理应产生同样数量的正反物质,而如果正反物质数量相同,它们相遇时又会彼此湮灭,仅留下光子和暗物质。宇宙演化至今,似乎仍然由物质在主导,“正反物质不对称”也成为自然界最大的谜团之一。

目前为止,最有力的说法是中微子在这幕大剧中扮演了重要角色,今年,日本T2K中微子实验国际共同研究团队为这一假说带来了重要支持:他们首次成功让“中微子振荡”现象中决定“粒子与反粒子举动差异”程度的物理量取值范围得到了限制。

这是一项历时近10年的研究。科学家们已知中微子分为电子型中微子、缪子型中微子和陶子型中微子三种类型及其相应的反中微子,这些“变色龙”能在以接近光速的速度行进时发生改变,即所谓的“中微子振荡”。T2K团队从近1021次质子打靶产生的中微子中检测到90个电子型中微子和15个电子型反中微子。数据分析表明,缪子型中微子转变成电子型中微子的概率,高于缪子型反中微子转变成电子型反中微子的概率。

实验组的结论其实尚未达到可以被称为“发现”的水平。但这一结果支持宇宙中物质起源与缪子型中微子转变成电子型中微子有关,换句话说,这或是我们研究宇宙物质起源的第一个佐证,让人类距离解开宇宙之谜又近了一步。

4迄今最大规模人类遗传变异体目录公布

生物学和医学发展之迅猛,肉眼可见。现在,科学家对很多疾病的研究可以直抵分子和基因层面,深入研究人类基因组也成为解锁诸多重大疾病病因的关键。可惜的是,在人类基因组中,绝大多数基因的功能依然未知。

揭示基因功能的一种方法,是观察基因发生突变后的结果。这些变异体往往会产生不良结果,但通常较为罕见。大规模基因测序研究则有助于考察这些功能丧失型变异体的效应,将能带来对人类生物学特征和疾病的重要见解。

今年6月,英国《自然》旗下杂志同时发表一系列报告,集中描述了对一个汇集了逾14万人样本的数据库——基因组聚集数据库的应用,其涵盖从125748个全外显子组和15708个全基因组测序数据集中,鉴定出的443769个预测的功能丧失型变异体。这是人们迄今拥有的最大规模人类遗传变异体公开目录。

尽管,科学家距离鉴定出人类全部的预测功能丧失型变异体还很遥远,但这一研究依然是我们现阶段深入认识人类基因功能、发现新疾病相关基因的宝贵资源。

5马斯克发布可实际运作的脑机接口

脑机接口技术将电极沉入大脑,再利用芯片与计算机进行通信。图片来源:CNET网站

无论你如何评价埃隆·马斯克,也应承认他一向都敢做众人所不敢之事。8月末,他为脑机接口公司Neuralink举行发布会,用“三只小猪”演示了可实际运作的脑机接口芯片和自动植入手术设备。其中一只猪已经植入脑机接口设备两个月并活蹦乱跳,另一只曾植入电极又取了出来,最后一只则未植入任何设备。

这次发布会引起空前关注。因为被植入芯片的实验猪,向全世界展示了神经信号的读取和写入,研究人员可以通过芯片传导出来的信息看到猪的脑电图。马斯克在2016年就曾透露过其人脑与机器交互的想法,能够看出,与去年原型首次亮相时相比,现在该技术与实现马斯克的雄心壮志的距离要近得多。

但需注意到,Neuralink芯片成功与否,其实并不完全取决于技术,还将取决于其能否说服人们“开头颅、插芯片”,并试图“篡改”人类自己的神经冲动。

不过,马斯克本人和该公司都表明,他们主要研究方向或将是医疗领域,即利用脑机接口来帮助人类对抗记忆力衰退、颈脊髓损伤以及癫痫、抑郁、帕金森等神经系统疾病。如果它们的安全性和可靠性可以让科学家、医生以及许许多多患者们信服,那这一技术无疑将真正造福人类。

6室温超导在超高压下首次实现

1911年,一名荷兰物理学家发现,当温度降低至4.2K(约-268.95℃)时浸泡在液氨里的金属汞的电阻会消失。这是超导现象,我们距离其首次被发现已过百年。

超导不仅仅意味着零电阻,还可以完全抗磁性,这让超导体在传输过程中几乎没有能量耗损,每平方厘米超导材料上还能承载更强的电流。可惜,目前大多数超导体仅在接近绝对零度的温度下工作。正是这一限制,具有如此优异性能的材料并没有像许多人想象的那样彻底改变世界。

10月,一个美国团队报告创造出一种有机源氢化物材料,首次在高达15摄氏度的温度下观察到室温超导现象。此前研究表明,富氢材料在高压下可以将超导温度提高至-23℃左右。此次科学家将实现零电阻的温度提高到了15℃,这是在2670亿帕斯卡压力下的一个光化学合成三元含碳硫化氢系统中实现的。

开发在室温下没有电阻和磁场驱逐的超导材料,是凝聚态物理学追求的目标,新成果不但打破诸多障碍,还将为许多潜在应用铺路。可以说,经过一个世纪的找寻,人类向创造出具有最优效率电力系统的目标迈出了重要一步。

7快速射电暴在银河系内起源首次确定

磁陀星艺术概念图。图片来源:ESO/L. Cal ada

这是一段时间仅仅数毫秒的射电脉冲。有天文学家认为,它可能只是两颗恒星碰撞时产生的噪音,另有一些人更乐意相信,这是来自外星人的信息,由高等地外文明的技术“外泄”造成。

它名为快速射电暴,自2007年第一次被发现以来身上迷雾一重叠一重。其物理起源未知,但能量极大,无法忽视。尽管付出了很多努力,科学家也一直在发展相关理论,但从未能理解快速射电暴背后的物理学原理,连确定起源也存在着巨大挑战——它持续时间实在是太短了,天文学家很难对其定位。

而11月,英国《自然》杂志发表的3篇论文称,科学家首次确定了一个快速射电暴在银河系内的起源:多个卫星及地面望远镜探测到的这些无线电波的明亮脉冲显示,它们来自银河系内的一颗磁星。

这是第一个探测到无线电波以外辐射的快速射电暴,且是第一个在银河系中被发现的,同时也是第一个与被称为磁星的恒星残留物有关的快速射电暴,证明了磁星可以是快速射电暴的起源。该发现得益于加拿大和美国团队对快速射电暴的持续关注,以及中国500米口径球面射电望远镜(FAST)对这一天空区域的重要监测结果。

8“阿尔法折叠”精准预测蛋白质三维结构

一个有50年历史的老问题,“阿尔法折叠”改变了游戏规则。

人工智能(AI)的功劳。名为“阿尔法折叠”的AI攻克了生物学领域一项重大难题:预测蛋白质如何从线性氨基酸链卷曲成3D形状以执行任务。

人体每一种蛋白质都包含几十到几百种氨基酸,这些氨基酸的顺序决定了它们之间的作用,赋予蛋白质复杂的三维形状,进而决定了蛋白质的功能。几十年来,研究人员利用X射线晶体学或低温电子显微镜等实验技术来破译蛋白质的三维结构,但这种方法可能需要数月甚至数年,且未必见效。目前,在生命体内发现的2亿多个蛋白质中,只有17万个蛋白质的结构被破解。

在今年的“蛋白质结构预测关键评估”中,“阿尔法折叠”在满分100的比赛中的中位分数为92.4,预测最具挑战性的蛋白质的平均得分为87,比次优预测高出25分。它甚至擅长预测嵌入细胞膜的蛋白质结构,而细胞膜正是许多人类疾病的核心,以往的X射线晶体学很难对其展开研究。

这一技术成就被认为将改变结构生物学和蛋白质研究的未来:实验学家将能使用精确结构预测来理解不透明的低温电磁数据;药物设计者也可借此迅速厘清新冠病毒等危险病原体中每种蛋白质的结构,从而更快研发出相关药物。

9“基因魔剪”首次治愈两种遗传性血液病

这是CRISPR基因编辑技术临床首次证实可有效治疗遗传疾病。

镰刀型红细胞贫血和β-地中海贫血,是两种常见的基因缺陷性疾病,其共同特点是由于珠蛋白基因的缺陷使血红蛋白中的珠蛋白肽链有一种或几种合成减少或不能合成,从而产生无效的血红蛋白。目前常见的治疗方法是输血或输入铁螯合剂,很可惜这些方法容易出现中毒现象;利用造血干细胞移植本是一个根治之法,但匹配的捐赠者很可能匮乏,移植后的并发症也随时会发生。正因此,基因治疗从分子水平上纠正治病基因的表达,成为病人的新希望。

今年年底,美国研究人员宣布他们用CRISPR技术对患者的骨髓干细胞进行基因编辑后,两名β—地中海贫血患者和一名镰状细胞疾病患者,不再需要输血。

最新的报告表明,患者的治疗时间长达17个月,现在正在产生大量胎儿血红蛋白,并且再没有经历过每几个月发作一次的疼痛。这一次,“基因魔剪”实现了精准靶向治疗,为未来基因缺陷性疾病的成功治愈提供了可能。当然,CRISPR这一技术在疾病领域的应用,才刚刚开始。

10中国嫦娥五号“揽月”而归

嫦娥五号进入近圆形环月轨道飞行三维模拟动画图。新华社发

12月19日,中国嫦娥五号任务月球样品正式交接。中国首次地外天体样品储存、分析和研究工作拉开了序幕。

嫦娥五号任务是“探月工程”的第六次任务,也是中国航天迄今为止最复杂、难度最大的任务之一。其有着非常重要的意义——实现中国开展航天活动以来的四个“首次”:首次在月球表面自动采样;首次从月面起飞;首次在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接;首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

美国《科学》杂志对此予以高度关注。该杂志报道中指出,嫦娥五号是中国一系列雄心勃勃探月计划的最新行动,它在月表着陆后,从月表铲取一些月壤样品,还钻探到月表之下2米采集月壤岩芯,这些样本将有助于科学家进一步厘清月球的年龄,而且是“自1972年人类最后一次执行登月任务40多年后再次从月球带回岩石样本”。

在科研领域,疫情的影响让很多研究放慢了脚步,但关乎人类自身、关乎尖端探索的事业从未搁置,我们依然看到这些消息振奋着人心,冲刷着认知,浇筑着希望。

希望仍在。变局中我们前所未有地认识到,携手同行是这样重要,一切的不安惶恐终究只是过客,对前行者来说,头顶不熄的科技之光永照星河。

无垠的太空,漆黑的海底,勇气与困惑,拼搏与不易,即便相隔甚远,我们也能真切感知。时代风起云涌,人类情感相通,我们见证和投入,我们旁观和亲历。这一年的结尾,我们祈祷明年会更好。



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