光明網(wǎng)訊（記者 武玥彤）2019年2月27日，科技部基礎(chǔ)研究管理中心召開“2018年度中國科學(xué)十大進(jìn)展專家解讀會(huì)”，公布了2018年度中國科學(xué)十大進(jìn)展。

　　拔毛變猴、人工造生命、DNA納米機(jī)器人戰(zhàn)腫瘤、破解牛頓常數(shù)未解之謎、與氫原子的首次會(huì)面、人類起源時(shí)間再定義……中國科學(xué)十大進(jìn)展，光明記者為您一一盤點(diǎn)。

　　1. 基于體細(xì)胞核移植技術(shù)成功克隆出獼猴

　　非人靈長類動(dòng)物是與人類親緣關(guān)系最近的動(dòng)物。因可短期內(nèi)批量生產(chǎn)遺傳背景一致且無嵌合現(xiàn)象的動(dòng)物模型，體細(xì)胞克隆技術(shù)被認(rèn)為是構(gòu)建非人靈長類基因修飾動(dòng)物模型的最佳方法。自1997年克隆羊“多莉”報(bào)道以來，雖有多家實(shí)驗(yàn)室嘗試體細(xì)胞克隆猴研究，卻都未成功。

　　中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所/腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心孫強(qiáng)和劉真研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過五年攻關(guān)最終成功得到了兩只健康存活的體細(xì)胞克隆猴。

　　體細(xì)胞克隆猴的成功是該領(lǐng)域從無到有的突破，該技術(shù)將為非人靈長類基因編輯操作提供更為便利和精準(zhǔn)的技術(shù)手段，使得非人靈長類可能成為可以廣泛應(yīng)用的動(dòng)物模型，進(jìn)而推動(dòng)靈長類生殖發(fā)育、生物醫(yī)學(xué)以及腦認(rèn)知科學(xué)和腦疾病機(jī)理等研究的快速發(fā)展。

　　德國科學(xué)院院士Nikos K. Logothetis以“克隆猴：基礎(chǔ)和生物醫(yī)學(xué)研究的一個(gè)重要里程碑(Cloning NHP: A major milestone in basic and biomedical research)”為題發(fā)表評(píng)論認(rèn)為，這項(xiàng)工作證明了利用體細(xì)胞核生殖克隆獼猴的可行性，打破了技術(shù)壁壘并開創(chuàng)了使用非人靈長類動(dòng)物作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷男聲r(shí)代，是生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域真正精彩的里程碑。

　　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)共同合作，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)，在國際上首次人工創(chuàng)建了自然界不存在的簡約化的生命——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)生及氯胺酮快速抗抑郁機(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。近年來在臨床上意外發(fā)現(xiàn)麻醉劑氯胺酮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，然而，氯胺酮具有成癮性，副作用大，無法長期使用。

　　浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院胡海嵐研究組在抑郁癥的神經(jīng)環(huán)路研究中發(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，氯胺酮的藥理作用機(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。

　　這項(xiàng)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)氯胺酮的替代品、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)偉大的夢想。

　　國家納米科學(xué)中心聶廣軍、丁寶全和趙宇亮研究組與美國亞利桑那州立大學(xué)顏灝研究組在活體內(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，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。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。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值的精確測量付出了巨大而艱辛的努力，但其測量精度目前仍然是所有物理學(xué)常數(shù)中最低的。

　　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際最高的測量精度。

　　Nature期刊以“引力常數(shù)的創(chuàng)紀(jì)錄精度測量(Gravity measured with record precision)”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“精密測量領(lǐng)域卓越工藝的典范”。

　　6. 首次直接探測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。

　　我國首顆天文衛(wèi)星悟空號(hào)DAMPE合作組基于悟空號(hào)前530天的在軌測量數(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)了地面間接測量的結(jié)果。

　　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量到這一拐折。美國約翰霍普金斯大學(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)

　　離子與水分子結(jié)合形成水合離子是自然界最為常見和重要的現(xiàn)象之一，在很多物理、化學(xué)、生物過程中扮演著重要的角色。早在19世紀(jì)末，人們就意識(shí)到離子水合作用的存在并開始了系統(tǒng)的研究。一百多年來，水合離子的微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)一直是學(xué)術(shù)界爭論的焦點(diǎn)，至今仍沒有定論。

　　北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心江穎、王恩哥和徐莉梅研究組與化學(xué)與分子工程學(xué)院高毅勤研究組開發(fā)了一種基于高階靜電力的新型掃描探針技術(shù)，刷新了掃描探針顯微鏡空間分辨率的世界紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了氫原子的直接成像和定位，在國際上首次獲得了單個(gè)鈉離子水合物的原子級(jí)分辨圖像，并發(fā)現(xiàn)特定數(shù)目的水分子可以將水合離子的遷移率提高幾個(gè)量級(jí)，這是一種全新的動(dòng)力學(xué)幻數(shù)效應(yīng)。這對(duì)離子電池、防腐蝕、電化學(xué)反應(yīng)、海水淡化、生物離子通道等很多應(yīng)用領(lǐng)域都具有重要的潛在意義。

　　Nature Reviews Chemistry期刊主編David Schilter發(fā)表評(píng)論文章認(rèn)為，這項(xiàng)研究獲得了“堪稱完美的水合離子結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)信息”。

　　8. 創(chuàng)建出可探測細(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、長時(shí)程、高時(shí)空分辨、低背景噪聲的成像。

　　中國科學(xué)院生物物理研究所李棟研究組與美國霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所Jennifer Lippincott-Schwartz和Eric Betzig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。

　　中國科學(xué)院外籍院士、美國杜克大學(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-代謝平衡實(shí)現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展

　　通過增加無機(jī)氮肥施用量來提高作物的生產(chǎn)力，雖能保障全球糧食安全，但也加劇了對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，因此提高作物氮肥利用效率至關(guān)重要。這需要對(duì)植物生長發(fā)育、氮吸收利用以及光合碳固定等協(xié)同調(diào)控機(jī)制有更深入的了解。

　　中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所傅向東研究組通過將GRF4-DELLA平衡向GRF4豐度的增加傾斜，可以在維持半矮化優(yōu)良性狀的同時(shí)提高“綠色革命”品種的氮肥利用效率并增加谷物產(chǎn)量。因此，對(duì)植物生長和代謝協(xié)同調(diào)控是未來可持續(xù)農(nóng)業(yè)和糧食安全的一種新的育種策略。

　　Nature期刊發(fā)表評(píng)論文章認(rèn)為，該育種策略宣告了“一場新的綠色革命即將到來”。

　　10. 將人類生活在黃土高原的歷史推前至距今212萬年

　　人類的起源和演化是重大世界前沿科學(xué)問題，國際上公認(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。

　　中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所朱照宇、古脊椎動(dòng)物與古人類研究所黃慰文和英國?？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。

　　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。

　　澳大利亞國立大學(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，不僅是中國科學(xué)的重大成果，也是2018年全球科學(xué)的一大亮點(diǎn)。