2018年度中国科学十大进展

2019年2月27日，中国科技部基础研究管理中心召开“2018年度中国科学十大进展专家解读会”，现场发布了2018年度中国科学十大进展。

2018年中国科学家做出的这十大进展是：基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴、创建出首例人造单染色体真核细胞、揭示抑郁发生及氯胺酮快速抗抑郁机制、研制出用于肿瘤治疗的智能型DNA纳米机器人、测得迄今最高精度的引力常数G值、首次直接探测到电子宇宙射线能谱在1TeV附近的拐折、揭示水合离子的原子结构和幻数效应、创建出可探测细胞内结构相互作用的纳米和毫秒尺度成像技术、调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展、将人类生活在黄土高原的历史推前至距今212万年。

1、基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴

团队：中国科学院神经科学研究所/脑科学与智能技术卓越创新中心孙强和刘真研究团队

关键词：克隆猴、实验模型的新时代、里程碑

划重点：体细胞克隆猴的成功是该领域从无到有的突破，该技术将为非人灵长类基因编辑操作提供更为便利和精准的技术手段，使得非人灵长类可能成为可以广泛应用的动物模型，进而推动灵长类生殖发育、生物医学以及脑认知科学和脑疾病机理等研究的快速发展。

德国科学院院士Nikos K. Logothetis以“克隆猴：基础和生物医学研究的一个重要里程碑(Cloning NHP: A major milestone in basic and biomedical research)”为题发表评论认为，这项工作证明了利用体细胞核生殖克隆猕猴的可行性，打破了技术壁垒并开创了使用非人灵长类动物作为实验模型的新时代，是生物医学研究领域真正精彩的里程碑。

2、创建出首例人造单染色体真核细胞

团队：中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所覃重军和薛小莉研究组、赵国屏研究组、生物化学与细胞生物学研究所周金秋研究组、武汉菲沙基因信息有限公司等团队

关键词：人造单染色体真核细胞 工程化 重组 复制 分离

划重点：技术团队通过合作，以天然含有16条染色体的真核生物酿酒酵母为研究材料，采用合成生物学“工程化”方法和高效使能技术，在国际上首次人工创建了自然界不存在的简约化的生命——仅含单条染色体的真核细胞。该研究表明天然复杂生命体系可以通过人工干预变简约，甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。

Nature、The Scientist等发表评论认为，这可能是迄今为止动作最大的基因组重构，这些遗传改造的酵母菌株是研究染色体生物学重要概念的强大资源，包括染色体的复制、重组和分离。

3、揭示抑郁发生及氯胺酮快速抗抑郁机制

团队：浙江大学医学院胡海岚研究组

关键词：抑郁症 氯胺酮 单胺假说

划重点：该研究对于抑郁症这一重大疾病的机制做出了系统性的阐释，颠覆了以往抑郁症核心机制上流行的 “单胺假说”，并为研发氯胺酮的替代品、避免其成瘾等副作用提供了新的科学依据。同时，为研发更多、更好的抗抑郁药物或干预技术提供了崭新的思路，对最终战胜抑郁症具有重大意义。

Science、Scientific American等期刊对该工作进行了新闻报道，称“这是一项惊人的发现”。

4、研制出用于肿瘤治疗的智能型DNA纳米机器人

团队：国家纳米科学中心聂广军、丁宝全和赵宇亮研究组与美国亚利桑那州立大学颜灏研究组等

关键词：肿瘤 治疗 DNA 纳米机器人

划重点：纳米机器人能在活体（小鼠和猪）血管内稳定工作并高效完成定点药物输运，DNA纳米机器人代表了未来人类精准药物设计的全新模式，为恶性肿瘤等疾病的治疗提供了全新的智能化策略。

Nature Reviews Cancer、Nature Biotechnology等评论认为该工作为里程碑式的工作；美国The Scientist期刊将该工作与同性繁殖、液体活检、人工智能一起，评选为2018年度世界四大技术进步。

5、测得迄今最高精度的引力常数G值

团队：华中科技大学物理学院引力中心罗俊、杨山清和邵成刚研究组

关键词：牛顿 万有引力 常数 G 扭秤周期法 扭秤角加速度反馈法

划重点：科研团队通过扭秤周期法和扭秤角加速度反馈法来测量G值，获得了迄今为止国际最高的测量精度（G值分别为6.674184×1011和6.674484×1011m3/kg/s2，相对标准偏差分别为百万分之11.64和11.61），更为关键的是两个结果在3倍标准差范围内吻合。

Nature期刊以“引力常数的创纪录精度测量(Gravity measured with record precision)”为题发表评论认为，这项工作是迄今为止用两种独立的方法测定引力常数的不确定度最小的结果，为揭示造成万有引力常数测量差异的原因提供了非常好的机遇，同时也为进一步测量获得引力常数的真值提供了机遇；并评价这项工作是“精密测量领域卓越工艺的典范”。

6、首次直接探测到电子宇宙射线能谱在1TeV附近的拐折

团队：DAMPE合作组

关键词：悟空号 暗物质 分段幂律模型 单幂律模型 地面间接测量 拐折 宇宙 中高能电子辐射

划重点：悟空号所获得能谱可以用分段幂律模型而不是单幂律模型很好地拟合，明确表明在0.9TeV附近存在一个拐折，证实了地面间接测量的结果。该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力，其精确的下降行为对于判定部分电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。

瑞典皇家科学院院士、诺贝尔物理学奖评奖委员会秘书Lars Bergstrom教授肯定了这是首次直接测量到这一拐折。美国约翰霍普金斯大学Marc Kamionkowski教授评论认为，这是年度最令人激动的科学进展之一。

7、揭示水合离子的原子结构和幻数效应

团队：北京大学物理学院量子材料科学中心江颖、王恩哥和徐莉梅研究组与化学与分子工程学院高毅勤研究组

关键词：水合离子 原子结构 幻数效应

划重点：科研团队开发了一种基于高阶静电力的新型扫描探针技术，在国际上首次获得了单个钠离子水合物的原子级分辨图像，首次澄清了界面上离子水合物的原子构型，并建立了离子水合物的微观结构和输运性质之间的直接关联，颠覆了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。

Nature Reviews Chemistry期刊主编David Schilter发表评论文章认为，这项研究获得了“堪称完美的水合离子结构和动力学信息”。

8、创建出可探测细胞内结构相互作用的纳米和毫秒尺度成像技术

团队：中国科学院生物物理研究所李栋研究组、美国霍华德休斯医学研究所Jennifer Lippincott-Schwartz和Eric Betzig等

关键词：探测 细胞 内结构 相互作用 纳米 毫秒 尺度 成像

划重点：科研团队发展了掠入射结构光照明显微镜（GI-SIM）技术，以97纳米分辨率、每秒266帧对细胞基底膜附近的动态事件连续成像数千幅。揭示了细胞器-细胞器、细胞器-细胞骨架之间的多种新型相互作用，深化了对这些结构复杂行为的理解。

中国科学院外籍院士、美国杜克大学Xiao-Fan Wang教授评论认为，这项工作发展了一项可视化活细胞内的细胞器与细胞骨架动态相互作用和运动的新技术，将会把细胞生物学带入一个新时代，有助于更好地理解活细胞条件下的分子事件，也提供了一个从机制上洞察关键生物过程的窗口，可对生命科学整个学科产生重大影响。

9、调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展

团队：中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究组

关键词：植物生长-代谢平衡 可持续农业发展

划重点：水稻生长调节因子GRF4和生长抑制因子DELLA相互之间的反向平衡调节赋予了植物生长与碳-氮代谢之间的稳态共调节。GRF4促进并整合了植物氮素代谢、光合作用以及生长发育，而DELLA抑制了这些过程。作为“绿色革命”品种典型特征的DELLA蛋白高水平累积使其获得了半矮化优良农艺性状，但是却伴随着氮肥利用效率降低。通过将GRF4-DELLA平衡向GRF4丰度的增加倾斜，可以在维持半矮化优良性状的同时提高“绿色革命”品种的氮肥利用效率并增加谷物产量。因此，对植物生长和代谢协同调控是未来可持续农业和粮食安全的一种新的育种策略。

Nature期刊发表评论文章认为，该育种策略宣告了“一场新的绿色革命即将到来”。

10、将人类生活在黄土高原的历史推前至距今212万年

团队：中国科学院广州地球化学研究所朱照宇、古脊椎动物与古人类研究所黄慰文和英国埃克塞特大学Robin Dennell等

关键词：黄土高原 人类 生活 历史

划重点：团队历经13年研究，在陕西省蓝田县发现了一处新的旧石器地点——上陈遗址。研究人员在早更新世17层黄土或古土壤层中发现了原地埋藏的96件旧石器，包括石核、石片、刮削器、钻孔器、尖状器、石锤等，其年龄约126万年至212万年。连同该团队前期将蓝田公王岭直立人年代由原定距今115万年重新定年为163万年的结果，上陈遗址212万年前最古老石器的发现将蓝田古人类活动年代推前了约100万年，这一年龄比德马尼西遗址年龄还老27万年，使上陈成为非洲以外最老的古人类遗迹地点之一。

澳大利亚国立大学Andrew P. Roberts教授评论认为，这项轰动性工作确立了非洲以外已知的最古老的与古人类相关的遗址的年龄及气候环境背景，对于我们理解人类进化有着巨大的影响，不仅是中国科学的重大成果，也是2018年全球科学的一大亮点。