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2016年度中國科學十大進展出爐 生命科學拔得頭籌

肥胖是否會遺傳?電子開關能否小到分子級別?水的核量子效應是怎樣的???月20日,科技部基礎研究司和高技術研究發展中心聯合發佈了2016年度中國科學十大進展遴選結果,爲上述科學難題一一給出了答案。

這10項由兩院院士和“973”計劃顧問組等專家,從去年278項基礎研究進展中投票選出的成果,可以讓我們一覽過去一年中國基礎研究發展的面貌和趨勢。

生命科学拔头筹

長期以來,生命科學一直是我國基礎研究的相對薄弱環節,但近年來呈現出快速發展態勢,某些研究開始佔據優勢地位。在此次的十大科學進展中,生命科學領域的研究成果佔5席:提出基於膽固醇代謝調控的腫瘤免疫治療新方法;揭示RNA剪接的關鍵分子機制;發現精子RNA可作爲記憶載體將獲得性性狀跨代遺傳;構建出世界上首個非人靈長類自閉症模型;揭示胚胎髮育過程中關鍵信號通路的表觀遺傳調控機理。這些成果分別發表在《自然》和《科學》雜誌上。

其中3項研究瞄準遺傳調控機制。清華大學生命科學學院施一公團隊從分子層面解釋了基因組內RNA剪接的機制,破解了這一被結構生物學界譽爲“最富挑戰性”的課題,爲攻克約35%的人類已知遺傳疾病奠定了基礎。中科院生物物理研究所研究員許瑞明認爲,這一發現是生命科學領域里程碑式的貢獻,也是中國科學家對於生命科學的重大貢獻。

中科院動物研究所研究員周琪等專家通過小鼠實驗,證明了肥胖等代謝性疾病可以“記憶”在精子中遺傳給下一代,導致後代肥胖。中科院上海生物化學與細胞生物學研究所徐國良等專家揭示了胚胎髮育過程中的表觀遺傳調控機理,爲解決人類新生兒出生缺陷提供了可能機理和防治思路。而另外入選成果則開闢了腫瘤免疫治療的新領域和自閉症治療干預方法的新思路,較大地推動了惡性腫瘤和自閉症這兩項現代醫學難題的研究進程。

化学电子学成果对接产业需求

“過去一年的基礎研究成果呈現出緊密對接產業需求,更加聚焦國計民生的特點。”科技部基礎研究管理中心副主任耿建東介紹,在本次入選的十大成果中,對接產業需求的成果共有3項,其中兩項屬於化學催化劑領域,一項則歸於納米電子學。

隨着環保意識的提高,清潔能源的需求益發強烈。科學家設想將二氧化碳在常溫常壓下電還原爲碳氫液體燃料,是一種潛在的替代化石原料的清潔能源策略,它將有效降低溫室氣體的排放。中國科學技術大學謝毅和孫永福研究組所發現的新型鈷基電催化劑將這一轉化變爲可能,具有廣闊的商業化前景。清華大學教授李亞棟認爲,這一發現實現了全世界該領域科學家“夢寐以求”的目標。

中科院大連化物所包信和及潘秀蓮研究團隊則通過製備新型催化劑開創了煤制化學品烯烴的新捷徑,從源頭上回答了“能不能不用或少用水進行煤化工”的詰問,也爲我國這個烯烴消費大國大幅降低了製造成本,間接保障了我國能源安全。《科學》雜誌稱讚,這一發現將帶來工業上的巨大競爭力,被譽爲“煤轉化領域的里程碑式的重大突破”。

而來自北京大學的郭雪峯研究組則在“螺螄殼裏做道場”,研製出世界首例真實穩定可控的單分子電子開關器件,這一分子尺度電子器件的發明在未來高度集成的信息處理器、分子計算機和精準分子診斷技術等方面具有重大的應用前景。

农学物理学各有斩获

本次唯一入選的農學成果依然聚焦糧食安全。不斷提高穀物產量以保障全球糧食安全是科學家進行作物遺傳育種的長期目標,雜交水稻等作物的研發正基於此。然而,水稻產量性狀的雜種優勢的分子遺傳機制一直並不明確,成爲科學家高效培育雜交品種的一大障礙。2016年,中科院上海植物生理生態研究所韓斌和黃學輝研究組與中國水稻所楊仕華合作,在《自然》雜誌上闡釋了這一分子遺傳機制。這一發現,被譽爲“是雜交稻研究歷程以來最全面、最有優勢的一項成果”,具有很強的現實指導意義,可以指導我國這一水稻大國進行高產雜交品種育種。

而由北京大學物理學院王恩哥和江穎研究組與合作者所取得的成果——水的核量子效應,則對“氫鍵的量子成分究竟有多大”這一物質科學基本問題的首次定量解答,揭開了水的奧祕。北京大學教授謝心澄認爲,這一發現對於理解水的結構和物理特性非常關鍵,將刷新人類對於水的認識,也打開了一扇對所有富氫物質的研究大門,它突破了量子調控的侷限性,有望由此產生顛覆性的量子材料,服務量子信息產業。這一成果成爲物理學入選2016年度十大唯一一項科學進展。