新華網(wǎng)北京7月3日電(王瑩)科技創(chuàng)新驅(qū)動改革發(fā)展，創(chuàng)新成果改變你我生活。2018年上半年，我國在科學(xué)領(lǐng)域取得不少新突破和新發(fā)現(xiàn)，這些新成果不斷刷新公眾的科技感知力，也正在改變你我的生活。
世界首個體細(xì)胞克隆猴在我國誕生 重大腦疾病治療有了新前景
圖為體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華” 中科院供圖
中國科學(xué)院在今年1月24日舉行的新聞發(fā)布會上宣布，我國在國際上首次實現(xiàn)了非人靈長類動物的體細(xì)胞克隆。生物學(xué)國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》以封面文章發(fā)表此項成果，并于2018年1月25日在線發(fā)表。該成果標(biāo)志中國率先開啟了以體細(xì)胞克隆猴作為實驗動物模型的新時代，實現(xiàn)了我國在非人靈長類研究領(lǐng)域由國際“并跑”到“領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變。
除了在基礎(chǔ)研究上有重大意義外，此項成果也為解決我國人口健康領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)做出貢獻(xiàn)。據(jù)介紹，利用體細(xì)胞克隆技術(shù)制作腦疾病模型猴，為人類面臨的重大腦疾病的機理研究、干預(yù)、診治帶來前所未有的光明前景。
我國科學(xué)家率先發(fā)現(xiàn)人類胚胎激活機制 為優(yōu)生優(yōu)育打下基礎(chǔ)
今年3月，中國科學(xué)院北京基因組所與國內(nèi)多家科研機構(gòu)合作，在國際上首次揭示了人類胚胎進(jìn)行有序基因表達(dá)、發(fā)育進(jìn)化的奧秘。研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上。
研究表明，人類體內(nèi)的各種細(xì)胞幾乎都有大量基因的表達(dá)。然而，人受精之后大約有兩天的時間非常特殊，這段時間的胚胎幾乎沒有基因表達(dá)。科學(xué)家們找到了啟動人類基因組表達(dá)的關(guān)鍵分子(Oct4)，發(fā)現(xiàn)在進(jìn)化歷史中，最先出現(xiàn)的基因(老基因)會先表達(dá)、而最后出現(xiàn)的基因往往會后表達(dá)。該研究還揭示了人類進(jìn)化的一個重要新機制。科學(xué)研究表明，DNA的突變會引起人類的進(jìn)化，DNA序列中有一類被稱為轉(zhuǎn)座子的DNA片段，它們常常會從一個區(qū)域跳到另一個區(qū)域，這種跳動會產(chǎn)生DNA突變。此次研究成果打開了認(rèn)識人類胚胎發(fā)育基因表達(dá)調(diào)控的大門，將會為人類的優(yōu)生優(yōu)育提供理論基礎(chǔ)。
世界首例神經(jīng)疾病模型豬誕生 推動阿爾茲海默癥等疾病治療
圖為亨廷頓舞蹈病基因敲入豬 圖片來源：科普中國
中國科學(xué)院消息，經(jīng)過四年努力，廣東科學(xué)家領(lǐng)銜的國際研究團(tuán)隊首次利用基因編輯技術(shù)(CRISPR/Cas9)和體細(xì)胞核移植技術(shù)，成功培育出世界首例亨廷頓舞蹈病基因敲入豬。它能精準(zhǔn)模擬出人類神經(jīng)退行性疾病，為治療亨廷頓舞蹈病、老年癡呆等疾病提供穩(wěn)定、可靠的動物模型，推動藥物篩選和治療方案制定。該項成果于今年北京時間3月30日凌晨在線發(fā)表于《細(xì)胞》雜志上。
作為世界首例亨廷頓病基因敲入豬模型，科研人員介紹，將推動我國發(fā)展出大動物疾病模型的醫(yī)藥研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)針對阿爾茲海默癥、帕金森癥等神經(jīng)退行性疾病，以及免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病的新藥研發(fā)進(jìn)程。同時，該動物模型可用于干細(xì)胞治療等手段的臨床前評價，最終造福于人類。
科學(xué)家新發(fā)現(xiàn)超過100個影響人類發(fā)色的基因位點 為更精準(zhǔn)的法醫(yī)DNA表型刻畫提供可能
圖為用于全基因組關(guān)聯(lián)分析的頭發(fā)顏色分類 中科院供圖
中國科學(xué)院北京基因組研究所和其他幾國科研機構(gòu)的科學(xué)家們新發(fā)現(xiàn)了超過100個影響人類頭發(fā)顏色的基因，打破了之前認(rèn)為的人類發(fā)色主要有幾個已知基因決定的認(rèn)識，有助于實現(xiàn)通過DNA來精準(zhǔn)預(yù)測未知犯罪者的頭發(fā)顏色。研究成果發(fā)表在國際期刊《自然遺傳學(xué)》雜志上。
此前的研究者認(rèn)為，人類頭發(fā)顏色主要由幾個已知的基因決定。此次研究表明，除已知的基因外，頭發(fā)顏色同時受新發(fā)現(xiàn)的100多個遺傳位點影響。基于新發(fā)現(xiàn)位點的人類頭發(fā)顏色預(yù)測有更高的準(zhǔn)確性，有利于指導(dǎo)后續(xù)的人類復(fù)雜表型遺傳學(xué)研究，為實現(xiàn)更精準(zhǔn)的法醫(yī)DNA表型刻畫提供可能。
中國科學(xué)家首揭水合離子原子級分辨圖像及幻數(shù)效應(yīng) 可縮短電池充電時間、增大電池功率
北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心教授江穎的科研團(tuán)隊繼2014年獲得世界首張亞分子級分辨的水分子圖像后，在國際上首次得到水合鈉離子的原子級分辨圖像，并發(fā)現(xiàn)了一種水合離子輸運的幻數(shù)效應(yīng)。該成果于5月14日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。
研究結(jié)果表明，可以通過改變表面晶格的對稱性和周期性來控制受限環(huán)境或納米流體中離子的輸運，從而達(dá)到選擇性增強或減弱某種離子輸運能力的目的，這對很多相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域都具有重要的潛在意義，比如：離子電池、防腐蝕、電化學(xué)反應(yīng)、海水淡化、生物離子通道等等。”此外，該研究展的實驗技術(shù)也首次將水合相互作用的研究精度推向了原子層次，未來有望應(yīng)用到更多更廣泛的水合物體系，開辟全新的研究領(lǐng)域。
我國成功研制國際首臺全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備 為再生醫(yī)學(xué)及精準(zhǔn)醫(yī)療奠定裝備基礎(chǔ)
圖為全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備操作臺 中科院供圖
由中國科學(xué)院廣州生物院承擔(dān)的國家重大科研裝備研制項目“全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備”完成研制，標(biāo)志著全球首臺自動化無人堅守、應(yīng)用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能化干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備誕生。
這臺設(shè)備擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，建立了從細(xì)胞培養(yǎng)、顯微在線觀測、移液換液、算法識別、克隆挑取及設(shè)備控制的裝備技術(shù)，實現(xiàn)了iPSC自動化誘導(dǎo)培養(yǎng)、擴(kuò)增、成像、移液換液、挑克隆，下游分化等功能。首臺全自動干細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)設(shè)備的成功研制標(biāo)志著我國在干細(xì)胞裝備領(lǐng)域的自主研發(fā)取得新突破，推動了我國干細(xì)胞基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用的發(fā)展，為再生醫(yī)學(xué)及精準(zhǔn)醫(yī)療的研究奠定了裝備基礎(chǔ)，具有廣闊的市場前景。
我國完成小麥A基因組測序和精細(xì)圖譜繪制 有望加速小麥遺傳改良
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的科研團(tuán)隊完成了小麥A基因組的測序和染色體精細(xì)圖譜的繪制，全面揭示了小麥A基因組的結(jié)構(gòu)和表達(dá)特征，對深入和系統(tǒng)研究麥類植物的結(jié)構(gòu)與功能基因組學(xué)以及進(jìn)一步推動栽培小麥的遺傳改良具有重要理論意義和實用價值。研究成果于北京時間5月10日在國際學(xué)術(shù)刊物《自然》在線發(fā)表。
科研人員指出，小麥A基因組測序和精細(xì)圖譜繪制的完成，為國內(nèi)外科研工作者解析小麥基因組進(jìn)化和馴化提供了高質(zhì)量的基因組信息和一個全新的視角。注釋出的基因信息將助力小麥重要農(nóng)藝性狀基因的精細(xì)定位、克隆和功能解析，加速栽培小麥的遺傳改良和分子設(shè)計育種，對提升小麥產(chǎn)業(yè)競爭力、保障糧食安全和農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效與可持續(xù)發(fā)展將產(chǎn)生重要作用。
“天眼”FAST首次發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星 引力波探測又添新可能
圖為“天眼”FAST(500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡)
中國科學(xué)院國家天文臺消息，“天眼”FAST(500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡)首次發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星并于近日得到國際認(rèn)證，這是FAST繼發(fā)現(xiàn)脈沖星之后的另一重要成果。新發(fā)現(xiàn)的脈沖星J0318+0253自轉(zhuǎn)周期5.19毫秒，根據(jù)色散估算距離地球約4000光年，由FAST使用超寬帶接收機進(jìn)行一小時跟蹤觀測發(fā)現(xiàn)，是至今發(fā)現(xiàn)的射電流量最弱的高能毫秒脈沖星之一。
此次發(fā)現(xiàn)有何重大意義?科研人員解釋，毫秒脈沖星是每秒自轉(zhuǎn)上百次的特殊中子星，對其研究不僅有望對理解中子星演化、奇異物質(zhì)狀態(tài)起到重要作用，而且穩(wěn)定的毫秒脈沖星是低頻引力波探針。脈沖星搜索是進(jìn)行引力波探測研究的基礎(chǔ)，脈沖星計時陣是觀測超大質(zhì)量雙黑洞發(fā)出的引力波最有效的方法。脈沖星計時陣依賴數(shù)十顆計時性質(zhì)良好的毫秒脈沖星，其樣本的擴(kuò)大、性能的提高起始于脈沖星搜索。此次FAST首次發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星，展示了FAST對國際低頻引力波探測做出實質(zhì)貢獻(xiàn)的潛力。FAST項目組已經(jīng)策劃的FAST多科學(xué)目標(biāo)同時巡天規(guī)劃將發(fā)現(xiàn)大量毫秒脈沖星，大幅度提高脈沖星陣探測引力波的靈敏度。
中國科學(xué)院研發(fā)新型陶瓷材料 未來可用于“太空3D打印”
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心科研人員在瑞士利用歐洲失重飛機成功完成了國際首次微重力環(huán)境下陶瓷材料立體光刻成形技術(shù)試驗和我國首次金屬材料微重力環(huán)境下鑄造技術(shù)試驗，試驗驗證了多項微重力環(huán)境下高精度制造前沿技術(shù)和新型材料，獲得多件完好的陶瓷和金屬制造樣品及豐富的實驗數(shù)據(jù)。
本次試驗于6月12日開始，截止到6月13日下午，共進(jìn)行了28次微重力、2次月球重力和2次火星重力飛行，搭載的兩套裝置分別對陶瓷材料和金屬材料進(jìn)行了預(yù)先計劃的制造任務(wù)，共獲得10件陶瓷樣品和8件金屬樣品。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)多個大鯢隱存種 對今后大鯢保護(hù)提供全新科學(xué)支撐
研究揭示中國大鯢至少由5個物種(有可能為8個)組成
由中國科學(xué)院昆明動物研究所領(lǐng)銜的國際科研團(tuán)隊在中國大鯢遺傳多樣性與保護(hù)研究上取得重要進(jìn)展：研究基于基因組水平數(shù)據(jù)揭示中國大鯢至少由5個物種(有可能為8個)組成，這一成果打破了此前學(xué)界一直以來認(rèn)為的“中國大鯢是一個物種”的結(jié)論，對今后我國大鯢的保護(hù)策略提供了新的科學(xué)指導(dǎo)和依據(jù)。研究成果于北京時間5月22日零時在國際期刊《當(dāng)代生物學(xué)》上發(fā)表。
發(fā)現(xiàn)大鯢的多個隱存種對今后大鯢保護(hù)提供了全新的科學(xué)支撐。科研人員介紹說，基于過去的分類知識和常規(guī)做法，在保護(hù)區(qū)劃分、人工養(yǎng)殖、增殖放流等保護(hù)過程中，中國大鯢長期以來被當(dāng)作一個物種對待，且沒有區(qū)分不同地理種群。“若不及時調(diào)整，不僅有的物種不能得到保護(hù)，還很容易使小種群物種受到其它物種的基因侵蝕，甚至被取代，造成巨大遺傳資源損失甚至物種滅絕。”
責(zé)編：劉思
