? ?2021年，有哪些生命科學(xué)的新奧秘被中國(guó)科學(xué)家破解？有哪些關(guān)于新冠病毒的秘密被揭示？有哪些醫(yī)學(xué)新突破為癌癥治療帶來(lái)希望？10日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)生命科學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合體發(fā)布了2021年度“中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展”，人工合成淀粉、新冠肺炎疫情防控、鼻咽癌治療等成果入選。與以往的評(píng)選相比，本次入選成果原創(chuàng)性更為突出，為生命科學(xué)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)、醫(yī)學(xué)新突破和生物經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了新思路，顯示出生命科學(xué)和相關(guān)技術(shù)的社會(huì)影響力。
食?為糧食生產(chǎn)帶來(lái)顛覆性革命
民以食為天。吃得飽吃得好是人們共同的追求，然而目前的糧食生產(chǎn)，仍離不開(kāi)“靠天吃飯”，生命科學(xué)技術(shù)能有哪些變革，從而為“食”提供新方案呢？此次的十大進(jìn)展中，就有兩項(xiàng)與“食”相關(guān)。
淀粉是糧食最主要的成分，也是重要的工業(yè)原料。能不能跳過(guò)農(nóng)業(yè)種植，直接在實(shí)驗(yàn)室合成淀粉呢？此次入選的“從二氧化碳到淀粉的人工合成”，就在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了淀粉的人工全合成，該成果將在下一代生物制造和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中帶來(lái)變革性影響。這項(xiàng)由中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所聯(lián)合大連化物所等單位開(kāi)展的研究，顛覆了植物合成淀粉的復(fù)雜過(guò)程，能效和速率超越玉米等農(nóng)作物，為淀粉的車(chē)間制造打開(kāi)了一扇窗。這項(xiàng)研究在國(guó)際上引起強(qiáng)烈反響，被認(rèn)為是一項(xiàng)里程碑式突破。
科研人員展示人工合成淀粉樣品。新華社發(fā)
水稻作為我國(guó)的主食之一，對(duì)其改良從而提高產(chǎn)量歷來(lái)備受重視。在2021年，我國(guó)科學(xué)家在水稻育種方面又有新突破。中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋團(tuán)隊(duì)首次提出異源四倍體野生稻快速?gòu)念^馴化的新策略，并成功創(chuàng)制了改良落粒性、芒性、株高、粒長(zhǎng)、莖稈粗度、生育期等不同類(lèi)型的四倍體水稻新材料，突破了全部技術(shù)瓶頸。該成果開(kāi)辟了全新的育種方向，對(duì)應(yīng)對(duì)未來(lái)糧食危機(jī)提供了新的可行路徑，有望對(duì)世界糧食生產(chǎn)帶來(lái)顛覆性的革命。
抗疫?給預(yù)防、治療新冠肺炎帶來(lái)希望
有關(guān)抗擊疫情的兩項(xiàng)研究，“新型冠狀病毒逃逸宿主天然免疫和抗病毒藥物的機(jī)制研究”與“冠狀病毒的跨種識(shí)別和分子機(jī)制”對(duì)當(dāng)今國(guó)際社會(huì)復(fù)雜的抗疫形勢(shì)有重大意義。
當(dāng)前，新冠病毒肺炎疫情已持續(xù)兩年，不斷出現(xiàn)的突變株對(duì)發(fā)展廣譜藥物提出急迫需求。由病毒復(fù)制酶組成“轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)合體”，負(fù)責(zé)病毒轉(zhuǎn)錄復(fù)制的全過(guò)程，在各突變株中高度保守，是開(kāi)發(fā)廣譜藥物的核心靶點(diǎn)。清華大學(xué)饒子和院士、婁智勇教授課題組，在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)和重構(gòu)了新冠病毒轉(zhuǎn)錄復(fù)制機(jī)器的完整組成形式，為發(fā)展新型、安全的廣譜抗病毒藥物提供了全新靶點(diǎn)，為優(yōu)化針對(duì)聚合酶的抗病毒藥物提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。
近20年，人類(lèi)遭受了三次由冠狀病毒引發(fā)的重大疫情。大多數(shù)感染人的冠狀病毒來(lái)源于動(dòng)物，而病毒在人際傳播往往是滯后的，疾病防控的關(guān)口需要在“時(shí)間”上前移。因此，此次入選的十大進(jìn)展中，另外一項(xiàng)有關(guān)抗疫的研究，著重于預(yù)防新的冠狀病毒引發(fā)疫情。
這項(xiàng)由中國(guó)科學(xué)院微生物研究所高福院士團(tuán)隊(duì)開(kāi)展的研究，建立了高效評(píng)估冠狀病毒跨種識(shí)別能力的方法，利用這些方法對(duì)蝙蝠源性冠狀病毒和穿山甲源性冠狀病毒的跨種傳播潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)上述三種冠狀病毒存在跨種傳播的潛在風(fēng)險(xiǎn)，提示我們要持續(xù)對(duì)動(dòng)物源性冠狀病毒進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
解謎?遠(yuǎn)古生物如何進(jìn)化、鳥(niǎo)兒遷徙為何不迷路
遠(yuǎn)古時(shí)期的魚(yú)類(lèi)如何進(jìn)化登上陸地？地球上的鳥(niǎo)兒為什么遠(yuǎn)途遷徙不會(huì)迷路？2021年，中國(guó)的科學(xué)家又向解開(kāi)更多生命的奧秘邁進(jìn)一步。
西北工業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院王文、王堃團(tuán)隊(duì)與中科院水生生物研究所何舜平、昆明動(dòng)物所張國(guó)捷等團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)現(xiàn)硬骨魚(yú)祖先已進(jìn)化出了適應(yīng)陸地的相關(guān)初步遺傳基礎(chǔ)，并在肉鰭魚(yú)內(nèi)得到進(jìn)一步加強(qiáng)，最終進(jìn)化為四足動(dòng)物而成功登上陸地。這為破解4億多年前，脊椎動(dòng)物如何從水生進(jìn)化到陸生這一重大事件的遺傳創(chuàng)新機(jī)制，提供了關(guān)鍵認(rèn)知和數(shù)據(jù)。
正在遷徙的候鳥(niǎo)。新華社發(fā)
鳥(niǎo)類(lèi)遷徙路線的形成過(guò)程、維持機(jī)制和在氣候變化下的未來(lái)趨勢(shì)，以及遷徙策略的遺傳基礎(chǔ)，一直是學(xué)界的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所詹祥江團(tuán)隊(duì)歷時(shí)12年，通過(guò)整合多年衛(wèi)星追蹤數(shù)據(jù)和種群基因組信息，建立了一套大陸尺度的北極游隼遷徙研究系統(tǒng)。不僅闡明了氣候變化在鳥(niǎo)類(lèi)遷徙路線形成、維持及未來(lái)變化趨勢(shì)中的驅(qū)動(dòng)作用，還揭示了長(zhǎng)時(shí)記憶可能是鳥(niǎo)類(lèi)長(zhǎng)距離遷徙的重要基礎(chǔ)。該研究全面結(jié)合遙感衛(wèi)星追蹤、基因組學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等新型研究手段，展現(xiàn)了學(xué)科交叉型的創(chuàng)新性研究在回答重大科學(xué)問(wèn)題中的關(guān)鍵作用。
抗癌?鼻咽癌有了新治療方法
鼻咽癌是“中國(guó)特色”腫瘤，年新發(fā)病例占全球一半。放療后的全身微小殘留腫瘤是其治療失敗的根源，而由于放療后患者身體狀況差，難以耐受既往高強(qiáng)度的傳統(tǒng)化療（完成率僅約40%~50%），成為制約療效提高的瓶頸。
生命科學(xué)研究能夠?yàn)榭箵舭┌Y提供新的治療方法。中山大學(xué)腫瘤防治中心馬駿研究團(tuán)隊(duì)提出了小劑量、長(zhǎng)時(shí)間口服細(xì)胞毒藥物卡培他濱的節(jié)拍化療模式。這種治療方法，可通過(guò)抗血管生成、殺傷腫瘤干細(xì)胞等機(jī)制持續(xù)抑制腫瘤，同時(shí)提高機(jī)體耐受性。臨床研究發(fā)現(xiàn)，在放療后使用這種方法可將失敗風(fēng)險(xiǎn)顯著降低45%，且嚴(yán)重毒副作用發(fā)生率減少了3/5，完成率達(dá)74%。同時(shí)這種方法方便可及，易于向基層推廣。由此，該研究打破了傳統(tǒng)化療的療效瓶頸，建立了鼻咽癌國(guó)際領(lǐng)先、高效低毒且簡(jiǎn)單易行的治療新標(biāo)準(zhǔn)。
前沿?基因調(diào)控、納米尺度顯微鏡、腦科學(xué)相關(guān)成果入選
還有三項(xiàng)入選的十大成果，均聚焦國(guó)際生命科學(xué)研究的核心和前沿問(wèn)題。
復(fù)旦大學(xué)徐彥輝團(tuán)隊(duì)的研究成果，揭示了轉(zhuǎn)錄為何發(fā)生在幾乎所有基因的啟動(dòng)子上，顛覆了關(guān)于啟動(dòng)子識(shí)別和轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物組裝的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，對(duì)理解基因表達(dá)調(diào)控和相關(guān)生理病理過(guò)程具有重要意義。
中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所徐濤院士組和紀(jì)偉研究組組成的技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，一直聚焦于突破光學(xué)顯微成像分辨率的研究，他們的研究成果可解析納米尺度的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，為生命科學(xué)研究提供了有力工具。該研究表明光學(xué)顯微鏡已經(jīng)步入納米分辨率時(shí)代，我國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域具備多學(xué)科交叉技術(shù)創(chuàng)新能力，研制的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型超分辨成像設(shè)備處于國(guó)際領(lǐng)先地位。
方興未艾的腦科學(xué)技術(shù)。新華社發(fā)
東南大學(xué)腦科學(xué)與智能技術(shù)研究院彭漢川、顧忠澤、謝維團(tuán)隊(duì)建立了世界上首個(gè)完整的全腦單神經(jīng)元分辨率大數(shù)據(jù)和信息學(xué)平臺(tái)并應(yīng)用于全鼠腦研究，他們的研究對(duì)大腦細(xì)胞分型和功能、腦連接環(huán)路、全腦大規(guī)模模擬、類(lèi)腦計(jì)算、基于生物腦的新型人工智能算法和系統(tǒng)等會(huì)持續(xù)產(chǎn)生重要作用。
據(jù)了解，中國(guó)科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合體自2015年起開(kāi)展評(píng)選以來(lái)，每年的評(píng)選都由生命科學(xué)、生物技術(shù)和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域資深專家評(píng)選，并經(jīng)中國(guó)科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合體主席團(tuán)審核，推動(dòng)了我國(guó)生命科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新，讓更多人了解了我國(guó)生命科學(xué)領(lǐng)域的重大科技成果。
