日报记者刘茵
2月27日，科技部高技术研究发展中心发布了2020年中国科学十大进展。嫦娥五号首次实现月面自动采样返回，奋进号创造中国载人深潜新纪录，取得10项重大科学进展，从31项候选进展中脱颖而出。
根据票数，2020年中国科学十大进展分别是:
中国科学家在积极应对新冠肺炎疫情方面取得了显著进展。
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。
揭示人类遗传物质传递的关键步骤
研制了一种具有超高压电学性能的透明铁电单晶。
2020年珠穆朗玛峰高度测定
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3亿年的生物多样性进化史。
多器官衰老标志物及干预靶点的深度分析
实验观察到化学反应中的量子干涉现象。
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下面就跟随我们，逐一了解这十大发展吧。
中国科学家在积极应对新冠肺炎疫情方面取得了显著进展。
面对突如其来的新冠肺炎疫情，中国科学家认真贯彻习近平总书记关于疫情防控的重要讲话和一系列重要指示精神。在中央疫情防控领导小组和国务院联防联控机制的统筹部署下，团结协作取得了一系列突出进展，为打赢疫情防控战争提供了重要科学支撑。
在病原学和流行病学方面，首次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。深化病毒持续传播途径研究，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检测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。建立了小鼠和猴感染新冠肺炎的动物模型，为药物筛选、疫苗研发、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，实行了中西医结合。八版国家新冠肺炎诊疗方案相继推出，筛选出临床有效的中西医及“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。提出了建设方舱医院、开展大规模核酸检测、大数据溯源等科学防控方案，提高了治疗率和治愈率，降低了感染率和死亡率。
在疫苗和中和抗体研发方面，研发灭活疫苗、病毒载体疫苗、蛋白亚单位疫苗、核酸疫苗等。是同时进行的。腺病毒载体疫苗在国际上率先完成ⅰ期临床试验，灭活疫苗在国际上率先完成ⅲ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，形成抗病毒鸡尾酒式中国抗体组合方案。
通过不懈努力和无私奉献，以及严谨高效的科学研究，中国科学家为中国抗击新冠肺炎疫情的重大战略成果提供了强有力的科学支持。
新型冠状病毒灭活疫苗
嫦娥五号首次实现月面自动采样返回。
11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、月球着陆、月面采样打包、月面起飞、月地轨道交会对接和样本转移、入射月球、月面转移、再入返回和回收等飞行阶段。嫦娥五号返回器历时23天，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆月球样品。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平代表党中央、国务院、中央军委致电祝贺探月工程嫦娥五号任务圆满成功。
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多项重大技术突破，如地外天体采样与打包、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、首次月球事件与月球样本高速再入返回地球，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圆满成功，标志着我国探月工程三步走规划的圆满完成，是我国航天事业的一大进步，将有助于深化人类对月球成因和太阳系演化历史的科学认知。
嫦娥五号探测器
“奋进”号创下中国载人深潜新纪录。
“奋进”号全海深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研究任务，于2016年下水。2020年6月，奋进号完成了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10月10日，“奋进”号起航前往马里亚纳海沟进行第二阶段海试。在此期间，它完成了13次下潜，其中11人24人参加了8次万米以上深度的深潜试验。2020年11月10日8时12分，“奋进”号创下了中国载人深潜10909米的纪录。
中国造船厂702所是奋进号研制的牵头单位，在潜水器总体设计、关键技术研发、一体化建造和试验验证等方面发挥了核心作用，建立了全海深载人深潜装备自主设计技术体系，构建了稳定可靠的高标准、标准化试验、检测和应用体系。潜水器总体设计与优化、系统调试与仿真、深海作业等关键技术进一步取得重大突破。在国际上首次攻克了高强度高韧性钛合金材料的制备和焊接技术，自主可控万米级浮力材料凝固成型新工艺。潜航动力、螺旋桨、水声通信、智能控制等核心技术进一步提升。
“奋进”号是世界上唯一能同时搭载3人多次往返全海域的载人深潜设备。它的研制成功和海试，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测和研究，体现了我国在海洋高技术领域的综合实力。是中国深海科技探测的重要里程碑。
“奋进”号全海深载人潜水器
揭示人类遗传物质传递的关键步骤
DNA复制是人类遗传物质在细胞间准确传递的基础。人们不知道在高等生物中识别DNA复制起始位点的具体过程，这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DNA复制起始位点识别和调控的精细机制。在这项研究中，发现组蛋白变体H2A。z可通过结合组蛋白甲基化转移酶SUV420H1，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通路具有较强的复制活性，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细胞中的这种调节机制后，T细胞的免疫激活也被抑制。
本研究阐明了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，为解决长期存在的真核细胞DNA复制起始问题做出了重要贡献。
DNA复制起始调控的表观遗传机制
研制了一种具有超高压电学性能的透明铁电单晶。
弛豫铁电单晶[PbO3-PbTiO3，PMN-Pt]具有优异的压电效应，已广泛应用于超声成像、声纳设备、MEMS等领域。但自发现20多年来，压电性能一直没有新的突破，铁电畴壁的存在导致其透光率低，不能满足当前多功能、高灵敏度压电器件的发展需求，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，利用畴结构的调控消除了单晶中散射光的铁电畴壁，首次在PMN-铂单晶中获得了高电压和高透光率，突破了长期以来两者难以共存的国际难题。与现有的透明压电单晶LiNbO3相比，其压电系数高100倍，电光系数最高可达40倍。同时具有较高的抗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发展提供了一种全新的关键材料。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。
高压透明铁电单晶与传统铁电单晶的比较
2020年珠穆朗玛峰高度测定
珠穆朗玛峰的高度长期以来吸引了全世界的关注。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。2020珠峰高程测量，中国科学家团队综合运用多种现代测绘技术，实现了多项重大技术创新突破，获得了历史上最高的珠峰高程精度。
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。完成了首次峰顶地面重力测量，获得了人类历史上首次珠峰峰顶重力测量结果，有助于提高珠峰高程测量精度。团队克服了珠峰极端天气和恶劣环境，首次实现了珠峰峰顶及周边12700平方公里的航空空重力、光学和激光遥感调查的历史性突破，填补了珠峰重力数据空白，极大提高了珠峰高程测量的精度。与2005年珠峰高程测量相比，珠峰大地水准面精度提高了300%。与中国尼泊尔科学家团队的科技合作，首次建立了基于全球高程基准的珠穆朗玛峰大地水准面，并在历史上首次联合确定了基于全球高程基准的珠穆朗玛峰积雪高程8848.86米。习近平主席与尼泊尔总统班达里互致信函，共同宣布珠峰最新海拔高度，赢得国际社会广泛赞誉。此外，珠峰考察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。
2020珠峰高度测量队在峰顶竖起了测量目标。
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。
在国际古基因组学领域，东亚特别是中国史前人类的古基因组学研究非常匮乏。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所傅研究团队首次对中国南北史前人类进行了规模最大、规模最大、系统的古基因组研究。通过前沿的实验方法，成功获取了中国南北11个地点25个年龄在9500-4200岁的个体和1个年龄在300岁的个体的基因组，揭示了9500年以来中国人的南北分化格局、主体连续性和迁移融合史。
研究发现，9500年前中国南北主要人口发生了分化，但南北同期人口的演变基本上是连续的，没有受到明显外来人口的影响，迁移互动主要发生在东亚地区的人口之间。另外，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，起源于中国南方沿海地区，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、进化和适应的缺失信息，为阐明中华民族的形成过程和修正东南亚人口进化模式做出了重要的科学贡献。
东北亚和东南亚不同时期人群遗传特征变化示意图
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。99%以上曾经生活在地球上的生物已经灭绝。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，由于地质历史时期地球生物多样性变化研究的时间分辨率低、生物分类粗糙，无法准确识别突发性重大生物演化事件，无法为现代地球生态系统演化研究提供重要参考。
南京大学的沈、范娟萱等联合国内外专家，创建了国际大规模数据库，自主研发了人工智能算法，并利用“天河二号”超级计算取得突破，获得了世界上首条古生代3亿多年的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变过程中的若干重大生物灭绝、复活和辐射事件，揭示了当时生物多样性变化、大气CO2含量和剧烈的全球气候变化之间的协同关系。这项研究将推动整个进化古生物学研究的变革。
古生代海洋生物多样性曲线和重要演化事件
多器官衰老标志物及干预靶点的深度分析
随着人口老龄化的加剧，深入研究老龄化问题，科学应对老龄化，是新时期国家的重要需求。围绕衰老机制和干预等核心科学问题，中国科学院研究组、中国科学院动物研究所曲靖研究组、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，在系统水平上揭示了哺乳动物多器官衰老的新生物标志物和调控靶点。
在衰老机制分析中，发现氧化还原途径的稳态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，阐述了热量限制通过调节体内各种组织的免疫炎症通路来延缓多器官衰老的新分子机制，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。
热量限制延缓多器官衰老的系统生物学研究
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，因此化学反应的本质很难被彻底理解。
中科院大连化物所的杨、、孙志刚、肖春雷院士的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，在1.9 ~ 2.2电子伏特的碰撞能量范围内，产物H2的背散射呈现明显的振荡。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仍然存在，并且可以在低能下观察到。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。
H+HD反应的两种方式
编辑:张爽
审核:王小龙
