人造葉綠體、基因魔剪、最強(qiáng)黑洞合并……速來(lái)了解2020世界十大科技進(jìn)展
今天（1月20日）上午，中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院院士評(píng)選出2020年世界十大科技進(jìn)展。中國(guó)工程院黨組成員、秘書長(zhǎng)，中國(guó)工程院院士陳建峰發(fā)布了這十大進(jìn)展。
一圖了解2020世界十大科技進(jìn)展↓
1.科學(xué)界完成迄今最全面癌癥基因組分析
2020年2月5日，英國(guó)韋爾科姆基金會(huì)桑格研究所宣布，一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)完成了迄今覆蓋面最廣泛的癌癥全基因組分析，這有助于加深研究人員對(duì)癌癥的認(rèn)識(shí)，為開(kāi)發(fā)出更高效的治療方案鋪平道路。
該項(xiàng)目被稱為“泛癌癥計(jì)劃”，由來(lái)自37個(gè)國(guó)家的1300多名科學(xué)家合作開(kāi)展，旨在研究可導(dǎo)致癌癥的變異基因，繪制出這些基因的全圖譜，為癌癥研究獲取了豐富的基因數(shù)據(jù)。
2.人造葉綠體研制成功
德國(guó)和法國(guó)研究人員通過(guò)將菠菜的“捕光器”與9種不同生物體的酶結(jié)合起來(lái)，制造了人造葉綠體。
這種葉綠體可在細(xì)胞外工作，收集陽(yáng)光，并利用由此產(chǎn)生的能量將二氧化碳轉(zhuǎn)化成富含能量的分子。研究人員希望這種新的光合作用能為轉(zhuǎn)基因作物打開(kāi)新大門，創(chuàng)造出比現(xiàn)有品種生長(zhǎng)速度更快的新品種。
在世界人口激增的背景下，這對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展是一個(gè)福音。
3.人工智能首次成功解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)
2020年11月30日，在蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)挑戰(zhàn)賽CASP上，AlphaFold程序?qū)⑸疃葘W(xué)習(xí)與張力控制算法結(jié)合，并應(yīng)用于結(jié)構(gòu)和遺傳數(shù)據(jù)，該深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)利用目前已知的17萬(wàn)種解析完畢的蛋白質(zhì)進(jìn)行了訓(xùn)練。
生物學(xué)界最大的挑戰(zhàn)之一——蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)解析有望被破解。
4.新型催化劑將二氧化碳變?yōu)?span id="gkep7e9w" class="candidate-entity-word" data-gid="165758">甲烷
美國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種新型銅-鐵基催化劑，可借助光將二氧化碳轉(zhuǎn)化為天然氣主要成分甲烷，這一方法是迄今最接近人造光合作用的方法。
研究人員稱，新催化劑如獲進(jìn)一步改良，將降低人類對(duì)化石燃料的依賴。
5.腦-機(jī)接口技術(shù)助癱瘓男子重獲觸覺(jué)
2020年4月23日，美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》上發(fā)文，他們成功利用腦-機(jī)接口（BCI）系統(tǒng)幫一位癱瘓患者恢復(fù)了手部觸覺(jué)。
BCI系統(tǒng)在改進(jìn)后成為首個(gè)同時(shí)恢復(fù)運(yùn)動(dòng)與觸覺(jué)功能的系統(tǒng)，不僅能讓受試者僅靠觸覺(jué)就能感知到物體，還能夠感知握持或撿拾物體時(shí)所需的壓力。
6.科研人員繪出迄今最大三維宇宙結(jié)構(gòu)圖
國(guó)際斯隆數(shù)字巡天調(diào)查（SDSS）項(xiàng)目在對(duì)400多萬(wàn)個(gè)星系和蘊(yùn)含巨大能量的超亮類星體進(jìn)行分析后，發(fā)布了迄今最大的宇宙三維（3D）結(jié)構(gòu)圖。
目前理論認(rèn)為宇宙產(chǎn)生于約138億年前的大爆炸。通過(guò)理論分析和天文觀測(cè)，科研人員此前對(duì)宇宙的遠(yuǎn)古歷史和最近的膨脹史都有相當(dāng)了解，但中間卻存在一個(gè)約110億年的認(rèn)知缺口。
有關(guān)研究人員表示，新成果終于填補(bǔ)了這一空白，是宇宙學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展。
7.美研究人員在超高壓下實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)
2020年10月16日，美國(guó)的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志發(fā)表研究成果。該團(tuán)隊(duì)在超高壓下的一種氫化物材料中觀察到室溫超導(dǎo)現(xiàn)象，這一新突破讓研究人員朝著創(chuàng)造出具有極優(yōu)效率的電力系統(tǒng)邁進(jìn)了一步。
近年來(lái)超導(dǎo)研究的進(jìn)展已表明，富氫材料在高壓下可將超導(dǎo)溫度提高至零下23攝氏度左右。美國(guó)羅切斯特大學(xué)科研人員在實(shí)驗(yàn)室中將可實(shí)現(xiàn)零電阻的溫度提高到了15攝氏度，這個(gè)效果在2670億帕斯卡壓力下的一個(gè)光化學(xué)合成三元含碳硫化氫系統(tǒng)中被觀察到，這個(gè)壓力約是典型胎壓的100萬(wàn)倍，并且達(dá)到了實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的最高壓力值。
8.“基因魔剪”首次直接用于人體試驗(yàn)
據(jù)2020年3月初英國(guó)《自然》網(wǎng)站報(bào)道，科學(xué)家首次開(kāi)展臨床試驗(yàn)，將CRISPR-Cas9基因療法直接用于人體，治療遺傳性眼病——萊伯氏先天性黑蒙癥（LCA10）。
LCA10是導(dǎo)致兒童失明的主要原因，目前尚無(wú)治療方法。CRISPR-Cas9有“基因魔剪”之稱，在最新試驗(yàn)中，這種基因編輯系統(tǒng)的組件將被編碼于病毒基因組中，然后直接注入患者眼睛的近光感受器細(xì)胞內(nèi)。
研究人員表示，此試驗(yàn)旨在測(cè)試該基因編輯技術(shù)移除導(dǎo)致LCA10的基因突變的能力，具有里程碑意義。
9.引力波探測(cè)器發(fā)現(xiàn)迄今最強(qiáng)黑洞合并事件
引力波探測(cè)器探測(cè)到了天文學(xué)家未曾想到的驚人發(fā)現(xiàn)，這是迄今為止我們所知的最大規(guī)模的黑洞合并事件。
此次黑洞合并最早被發(fā)現(xiàn)于2019年5月21日，合并產(chǎn)生的引力波被美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）和意大利室女座干涉儀（Virgo）探測(cè)到，合并事件被命名為GW190521。
10.冷凍電鏡技術(shù)突破原子分辨率障礙
如果想繪制出蛋白質(zhì)最微小的部分，科學(xué)家通常需要使數(shù)百萬(wàn)個(gè)單個(gè)蛋白質(zhì)分子排列成晶體，然后用X射線晶體學(xué)分析它們；或者快速冷凍蛋白質(zhì)的副本，然后用電子轟擊它們，這是一種低分辨率的方法，叫作冷凍電鏡技術(shù)。
在電子束技術(shù)、探測(cè)器和軟件進(jìn)一步的幫助下，來(lái)自英國(guó)和德國(guó)的兩組研究人員將分辨率縮小到1.25?；蚋?，這已經(jīng)足以計(jì)算出單個(gè)原子的位置。增強(qiáng)的分辨率或使更多的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家選擇使用冷凍電鏡技術(shù)。
制片人丨王宇 申珅
主編丨李雯婷
記者丨楊毅
視覺(jué)丨馬正澤
