原標(biāo)題：2018年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展揭曉 克隆猴等入選

2018年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展入選項(xiàng)目獲頒榮譽(yù)證書。（圖/中新網(wǎng)）

中國(guó)科學(xué)技術(shù)部基礎(chǔ)研究管理中心27日在北京公布了2018年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展，它們分別是：基于體細(xì)胞核移植技術(shù)成功克隆出獼猴、創(chuàng)建出首例人造單染色體真核細(xì)胞、揭示抑郁發(fā)生及*********快速抗抑郁機(jī)制、研制出用于腫瘤治療的智能型DNA納米機(jī)器人、測(cè)得迄今最高精度的引力常數(shù)G值、首次直接探測(cè)到電子宇宙射線能譜在1TeV附近的拐折、揭示水合離子的原子結(jié)構(gòu)和幻數(shù)效應(yīng)、創(chuàng)建出可探測(cè)細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)相互作用的納米和毫秒尺度成像技術(shù)、調(diào)控植物生長(zhǎng)-代謝平衡實(shí)現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展、將人類生活在黃土高原的歷史推前至距今212萬年。

2018年12月，中國(guó)科技部基礎(chǔ)研究管理中心組織召開了中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展初選會(huì)議，按照推薦科學(xué)進(jìn)展的學(xué)科分布，分成數(shù)理和天文科學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)、地球和環(huán)境科學(xué)、生命和醫(yī)學(xué)科學(xué)等4個(gè)組，邀請(qǐng)專家從推薦的科學(xué)進(jìn)展中遴選出30項(xiàng)進(jìn)入終選。終選采取網(wǎng)上投票方式，邀請(qǐng)中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士、973計(jì)劃顧問組和咨詢組專家、973計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、部分國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃負(fù)責(zé)人等2600余名專家學(xué)者對(duì)30項(xiàng)候選科學(xué)進(jìn)展進(jìn)行網(wǎng)上投票，得票數(shù)排名前10 位的科學(xué)進(jìn)展入選“2018年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”——

1. 基于體細(xì)胞核移植技術(shù)成功克隆出獼猴

2. 創(chuàng)建出首例人造單染色體真核細(xì)胞

真核生物細(xì)胞一般含有多條染色體，如人有46條、小鼠40條、果蠅8條、水稻24條等。這些天然進(jìn)化的真核生物染色體數(shù)目是否可人為改變、是否可以人造一個(gè)具有正常功能的單染色體真核生物是生命科學(xué)領(lǐng)域的前沿科學(xué)問題。中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所覃重軍和薛小莉研究組、趙國(guó)屏研究組、生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所周金秋研究組、武漢菲沙基因信息有限公司等團(tuán)隊(duì)合作，以天然含有16條染色體的真核生物釀酒酵母為研究材料，采用合成生物學(xué)“工程化”方法和高效使能技術(shù)，在國(guó)際上首次人工創(chuàng)建了自然界不存在的簡(jiǎn)約化的生命——僅含單條染色體的真核細(xì)胞。該研究表明天然復(fù)雜生命體系可以通過人工干預(yù)變簡(jiǎn)約，甚至可以人工創(chuàng)造全新的自然界不存在的生命。Nature、The Scientist等發(fā)表評(píng)論認(rèn)為，這可能是迄今為止動(dòng)作最大的基因組重構(gòu)，這些遺傳改造的酵母菌株是研究染色體生物學(xué)重要概念的強(qiáng)大資源，包括染色體的復(fù)制、重組和分離。

3. 揭示抑郁發(fā)生及*********快速抗抑郁機(jī)制

抑郁癥嚴(yán)重?fù)p害了患者的身心健康，是現(xiàn)代社會(huì)自殺問題的重要誘因，給社會(huì)和家庭帶來巨大的損失。然而傳統(tǒng)抗抑郁藥物起效緩慢(6—8周以上)，并且只在20%左右的病人中起效，這提示目前對(duì)抑郁癥機(jī)制的了解還沒有觸及其核心。近年來在臨床上意外發(fā)現(xiàn)麻醉劑*********在低劑量下具有快速(1小時(shí)內(nèi))、高效(在70%難治型病人中起效)的抗抑郁作用，被認(rèn)為是精神疾病領(lǐng)域近半個(gè)世紀(jì)最重要的發(fā)現(xiàn)。然而，*********具有成癮性，副作用大，無法長(zhǎng)期使用。因此，理解*********快速抗抑郁的機(jī)制已成為抑郁癥研究領(lǐng)域的“圣杯”，因?yàn)樗鼘⑻崾疽钟舭Y的核心腦機(jī)制，并為研發(fā)快速、高效、無毒的抗抑郁藥物提供科學(xué)依據(jù)。2018年，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院胡海嵐研究組在這一領(lǐng)域的研究取得了突破性的進(jìn)展：在抑郁癥的神經(jīng)環(huán)路研究中，該研究組發(fā)現(xiàn)大腦中反獎(jiǎng)賞中心——外側(cè)韁核中的神經(jīng)元活動(dòng)是抑郁情緒的來源。這一區(qū)域的神經(jīng)元細(xì)胞通過其特殊的高頻密集的“簇狀放電”， 抑制大腦中產(chǎn)生愉悅感的“獎(jiǎng)賞中心”的活動(dòng)。通過光遺傳的技術(shù)手段，他們直接證明韁核區(qū)的簇狀放電是誘發(fā)動(dòng)物產(chǎn)生絕望和快感缺失等行為表現(xiàn)的充分條件。針對(duì)抑郁的分子機(jī)制，該研究組發(fā)現(xiàn)這種簇狀放電方式是由NMDAR型谷氨酸受體介導(dǎo)的，作為NMDAR的阻斷劑，*********的藥理作用機(jī)制正是通過抑制韁核神經(jīng)元的簇狀放電，高速高效地解除其對(duì)下游“獎(jiǎng)賞中心”的抑制，從而達(dá)到在極短時(shí)間內(nèi)改善情緒的功效。同時(shí)，該研究組對(duì)產(chǎn)生簇狀放電的細(xì)胞及分子機(jī)制做出了更深入的闡釋。通過高通量的定量蛋白質(zhì)譜技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)抑郁的形成伴隨著膠質(zhì)細(xì)胞中鉀離子通道Kir4.1的過量表達(dá)。而Kir4.1通道對(duì)抑郁的調(diào)控植根于韁核組織中膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)元的致密包繞這一組織學(xué)基礎(chǔ)。在神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞相互作用的狹小界面中，Kir4.1在膠質(zhì)細(xì)胞上的過表達(dá)引發(fā)神經(jīng)元細(xì)胞外的鉀離子濃度降低，從而誘發(fā)神經(jīng)元細(xì)胞的超極化、T-VSCC鈣通道活化，最終導(dǎo)致NMDAR介導(dǎo)的簇狀放電。上述研究對(duì)于抑郁癥這一重大疾病的機(jī)制做出了系統(tǒng)性的闡釋，顛覆了以往抑郁癥核心機(jī)制上流行的 “單胺假說”，并為研發(fā)*********的替代品、避免其成癮等副作用提供了新的科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，該研究所鑒定出的NMDAR、Kir4.1鉀通道、T-VSCC鈣通道等可作為快速抗抑郁的分子靶點(diǎn)，為研發(fā)更多、更好的抗抑郁藥物或干預(yù)技術(shù)提供了嶄新的思路，對(duì)最終戰(zhàn)勝抑郁癥具有重大意義。Science、Scientific American等期刊對(duì)該工作進(jìn)行了新聞報(bào)道，稱“這是一項(xiàng)驚人的發(fā)現(xiàn)”。

4. 研制出用于腫瘤治療的智能型DNA納米機(jī)器人

利用納米醫(yī)學(xué)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)人類重大疾病的精準(zhǔn)診斷和治療是科學(xué)家們追逐的一個(gè)偉大的夢(mèng)想。國(guó)家納米科學(xué)中心聶廣軍、丁寶全和趙宇亮研究組與美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)顏灝研究組等合作，在活體內(nèi)可定點(diǎn)輸運(yùn)藥物的納米機(jī)器人研究方面取得突破，實(shí)現(xiàn)了納米機(jī)器人在活體(小鼠和豬)血管內(nèi)穩(wěn)定工作并高效完成定點(diǎn)藥物輸運(yùn)功能。研究人員基于DNA納米技術(shù)構(gòu)建了自動(dòng)化DNA機(jī)器人，在機(jī)器人內(nèi)裝載了凝血蛋白酶——凝血酶。該納米機(jī)器人通過特異性DNA適配體功能化，可以與特異表達(dá)在腫瘤相關(guān)內(nèi)皮細(xì)胞上的核仁素結(jié)合，精確靶向定位腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞；并作為響應(yīng)性的分子開關(guān)，打開DNA納米機(jī)器人，在腫瘤位點(diǎn)釋放凝血酶，激活其凝血功能，誘導(dǎo)腫瘤血管栓塞和腫瘤組織壞死。這種創(chuàng)新方法的治療效果在乳腺癌、黑色素瘤、卵巢癌及原發(fā)肺癌等多種腫瘤中都得到了驗(yàn)證。并且小鼠和Bama小型豬實(shí)驗(yàn)顯示，這種納米機(jī)器人具有良好的安全性和免疫惰性。上述研究表明，DNA納米機(jī)器人代表了未來人類精準(zhǔn)藥物設(shè)計(jì)的全新模式，為惡性腫瘤等疾病的治療提供了全新的智能化策略。Nature Reviews Cancer、Nature Biotechnology等評(píng)論認(rèn)為該工作為里程碑式的工作；美國(guó)The Scientist期刊將該工作與同性繁殖、液體活檢、人工智能一起，評(píng)選為2018年度世界四大技術(shù)進(jìn)步。

5. 測(cè)得迄今最高精度的引力常數(shù)G值

牛頓萬有引力常數(shù)G是人類認(rèn)識(shí)的第一個(gè)基本物理常數(shù)，其在物理學(xué)乃至整個(gè)自然科學(xué)中扮演著十分重要的角色。兩個(gè)世紀(jì)以來，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家們圍繞引力常數(shù)G值的精確測(cè)量付出了巨大而艱辛的努力，但其測(cè)量精度目前仍然是所有物理學(xué)常數(shù)中最低的。按照牛頓萬有引力定律，G應(yīng)該是一個(gè)固定的常數(shù)，不因測(cè)量地點(diǎn)和測(cè)量方法的不同而變化。但是，當(dāng)前國(guó)際上不同研究小組用不同方法測(cè)得的G值卻不吻合。為了深入研究這一問題，華中科技大學(xué)物理學(xué)院引力中心羅俊、楊山清和邵成剛研究組自2009年開始同時(shí)采用兩種相互獨(dú)立的方法——扭秤周期法和扭秤角加速度反饋法來測(cè)量G值。歷經(jīng)多年的艱苦努力，2018年兩種方法均獲得了迄今為止國(guó)際最高的G值測(cè)量精度，更為關(guān)鍵的是兩個(gè)結(jié)果在3倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)吻合。Nature期刊以“引力常數(shù)的創(chuàng)紀(jì)錄精度測(cè)量”為題發(fā)表評(píng)論認(rèn)為，這項(xiàng)工作是迄今為止用兩種獨(dú)立的方法測(cè)定引力常數(shù)的不確定度最小的結(jié)果，為揭示造成萬有引力常數(shù)測(cè)量差異的原因提供了非常好的機(jī)遇，同時(shí)也為進(jìn)一步測(cè)量獲得引力常數(shù)的真值提供了機(jī)遇；并評(píng)價(jià)這項(xiàng)工作是“精密測(cè)量領(lǐng)域卓越工藝的典范”。

6. 首次直接探測(cè)到電子宇宙射線能譜在1TeV附近的拐折

高能宇宙射線中的負(fù)電子和正電子在其行進(jìn)過程中會(huì)很快損失能量，因此其測(cè)量數(shù)據(jù)可以作為高能物理過程的一個(gè)探針，甚至用于研究暗物質(zhì)粒子的湮滅或衰變現(xiàn)象?；诘鼗袀惪品蛸が斏渚€望遠(yuǎn)鏡陣列的間接探測(cè)獲得的電子宇宙射線能譜在1TeV(1TeV=1000GeV=1萬億電子伏特)附近存在有拐折的跡象，但其系統(tǒng)誤差很大。中國(guó)首顆天文衛(wèi)星悟空號(hào)(DAMPE)的電子宇宙射線的能量測(cè)量范圍比起國(guó)外的空間探測(cè)設(shè)備(如AMS-02、Fermi-LAT)有顯著提高，拓展了人類在太空中觀察宇宙的窗口。DAMPE合作組基于悟空號(hào)前530天的在軌測(cè)量數(shù)據(jù)，以前所未有的高能量分辨率和低本底對(duì)25GeV—4.6TeV能量區(qū)間的電子宇宙線能譜進(jìn)行了精確的直接測(cè)量。悟空號(hào)所獲得能譜可以用分段冪律模型而不是單冪律模型很好地?cái)M合，明確表明在0.9TeV附近存在一個(gè)拐折，證實(shí)了地面間接測(cè)量的結(jié)果。該拐折反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力，其精確的下降行為對(duì)于判定部分電子宇宙射線是否來自于暗物質(zhì)起著關(guān)鍵性作用。此外，悟空號(hào)所獲得的能譜在1.4TeV附近呈現(xiàn)出流量異常跡象，尚需進(jìn)一步的數(shù)據(jù)來確認(rèn)是否存在一個(gè)精細(xì)結(jié)構(gòu)。瑞典皇家科學(xué)院院士、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)秘書Lars Bergstrom教授肯定了這是首次直接測(cè)量到這一拐折。美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)Marc Kamionkowski教授評(píng)論認(rèn)為，這是年度最令人激動(dòng)的科學(xué)進(jìn)展之一。

7. 揭示水合離子的原子結(jié)構(gòu)和幻數(shù)效應(yīng)

8. 創(chuàng)建出可探測(cè)細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)相互作用的納米和毫秒尺度成像技術(shù)

真核細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞器和細(xì)胞骨架進(jìn)行著高度動(dòng)態(tài)而又有組織的相互作用以協(xié)調(diào)復(fù)雜的細(xì)胞功能。觀測(cè)這些相互作用，需要對(duì)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境進(jìn)行非侵入式、長(zhǎng)時(shí)程、高時(shí)空分辨、低背景噪聲的成像。為了實(shí)現(xiàn)這些正常情況下相互對(duì)立的目標(biāo)，中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所李棟研究組與美國(guó)霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所Jennifer Lippincott-Schwartz和Eric Betzig等合作，發(fā)展了掠入射結(jié)構(gòu)光照明顯微鏡(GI-SIM)技術(shù)，該技術(shù)能夠以97納米分辨率、每秒266幀對(duì)細(xì)胞基底膜附近的動(dòng)態(tài)事件連續(xù)成像數(shù)千幅。研究人員利用多色GI-SIM技術(shù)揭示了細(xì)胞器-細(xì)胞器、細(xì)胞器-細(xì)胞骨架之間的多種新型相互作用，深化了對(duì)這些結(jié)構(gòu)復(fù)雜行為的理解。微管生長(zhǎng)和收縮事件的精確測(cè)量有助于區(qū)分不同的微管動(dòng)態(tài)失穩(wěn)模式。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)與其他細(xì)胞器或微管之間的相互作用分析揭示了新的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)重塑機(jī)制，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)搭載在可運(yùn)動(dòng)細(xì)胞器上。而且，研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體接觸點(diǎn)可促進(jìn)線粒體的分裂和融合。中國(guó)科學(xué)院外籍院士、美國(guó)杜克大學(xué)Xiao-Fan Wang教授評(píng)論認(rèn)為，這項(xiàng)工作發(fā)展了一項(xiàng)可視化活細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器與細(xì)胞骨架動(dòng)態(tài)相互作用和運(yùn)動(dòng)的新技術(shù)，將會(huì)把細(xì)胞生物學(xué)帶入一個(gè)新時(shí)代，有助于更好地理解活細(xì)胞條件下的分子事件，也提供了一個(gè)從機(jī)制上洞察關(guān)鍵生物過程的窗口，可對(duì)生命科學(xué)整個(gè)學(xué)科產(chǎn)生重大影響。

9. 調(diào)控植物生長(zhǎng)-代謝平衡實(shí)現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展

10. 將人類生活在黃土高原的歷史推前至距今212萬年

人類的起源和演進(jìn)是重大世界前沿科學(xué)問題，國(guó)際上公認(rèn)的非洲以外最老舊石器地點(diǎn)是格魯吉亞的德馬尼西遺址，年代為距今185萬年。由中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所朱照宇、古嵴椎動(dòng)物與古人類研究所黃慰文和英國(guó)?？巳卮髮W(xué)Robin Dennell領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)13年研究，在陜西省藍(lán)田縣發(fā)現(xiàn)了一處新的舊石器地點(diǎn)——上陳遺址。研究人員綜合運(yùn)用黃土-古土壤地層學(xué)、沉積學(xué)、礦物學(xué)、地球化學(xué)、古生物學(xué)、巖石磁學(xué)和高分辨率古地磁測(cè)年等多學(xué)科交叉技術(shù)方法測(cè)試了數(shù)千組樣品，創(chuàng)建了新的黃土-古土壤年代地層序列，并在早更新世17層黃土或古土壤層中發(fā)現(xiàn)了原地埋藏的96件舊石器，包括石核、石片、刮削器、鉆孔器、尖狀器、石錘等，其年齡約126萬年至212萬年。連同該團(tuán)隊(duì)前期將藍(lán)田公王嶺直立人年代由原定距今115萬年重新定年為163萬年的結(jié)果，上陳遺址212萬年前最古老石器的發(fā)現(xiàn)將藍(lán)田古人類活動(dòng)年代推前了約100萬年，這一年齡比德馬尼西遺址年齡還老27萬年，使上陳成為非洲以外最老的古人類遺跡地點(diǎn)之一。這將促使科學(xué)家重新審視早期人類起源、遷徙、擴(kuò)散和路徑等重大問題。此外，世界罕見的含有20多層舊石器文化層的連續(xù)黃土-古土壤剖面的發(fā)現(xiàn)將為已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位的中國(guó)黃土研究拓展一個(gè)新研究方向，同時(shí)將對(duì)古人類生存環(huán)境及石器文化技術(shù)的演進(jìn)給出年代標(biāo)尺和環(huán)境標(biāo)記。澳大利亞國(guó)立大學(xué)Andrew P. Roberts教授評(píng)論認(rèn)為，這項(xiàng)轟動(dòng)性工作確立了非洲以外已知的最古老的與古人類相關(guān)的遺址的年齡及氣候環(huán)境背景，對(duì)于我們理解人類進(jìn)化有著巨大的影響，不僅是中國(guó)科學(xué)的重大成果，也是2018年全球科學(xué)的一大亮點(diǎn)。