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　　2018年度十大科学进展是过去一年我国基础研究取得成果的突出代表，这些成果的取得是我国广大科技工作者潜心研究、勇于创新、甘于奉献的结果。面对新形势新要求，我们要进一步弘扬甘坐“冷板凳”、敢啃“硬骨头”、勇闯“无人区”的科研精神，传播科学知识、厚植科学精神，让公众更加理解、关心和支持基础研究，从而推动我国基础研究加快发展，为建设世界科技强国做出贡献。

　　基础研究是整个科学体系的源头，是形成持续强大创新能力的关键，是创新型国家建设的基石。基础研究的重大突破往往会催生一系列的新技术、新发明，带动新兴产业崛起，促进经济社会发生重大变革。党中央国务院高度重视基础研究，对基础研究工作提出了新要求。党的十九大报告提出，“要瞄准世界科技前沿，强化基础研究，实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破”；国务院《关于全面加强基础科学研究的若干意见》，明确了我国基础研究三步走的发展目标，对全面加强基础研究作出了新部署。我国基础研究进入了新的发展期。

　　站在新的历史起点上，2018年我国基础研究亮点纷呈。基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴等10项进展入选“2018年度中国科学十大进展”。这些进展集中体现了我国基础科学研究取得的重大成果突破，受到了国内外同行的高度评价。

　　基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴。自1997年首次通过体细胞核移植技术成功克隆出“多莉”羊以来，科学家又成功克隆了众多的动物，但虽有多家实验室尝试克隆猴研究，却都未取得成功。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发现，联合使用组蛋白H3K9me3去甲基酶Kdm4d和TSA可以显著提升克隆胚胎的体外囊胚发育率及移植后受体的怀孕率。在此基础上通过5年攻关，他们用胎猴成纤维细胞作为供体细胞进行核移植，成功得到两只健康存活克隆猴。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，是生物医学研究领域真正的里程碑。

　　创建出首例人造单染色体真核细胞。真核生物细胞一般含有特征数目的染色体，这些真核生物染色体数目是否可人为改变、是否可以人造一个具有正常功能的单染色体真核生物是生命科学领域的前沿科学问题。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及武汉菲沙基因信息有限公司等团队合作，以天然含有16条染色体的真核生物酿酒酵母为研究对象，采用合成生物学方法和技术将这16条染色体融合在一起，在国际上首次人工创建了自然界不存在的简约化生命——仅含单条染色体的酿酒酵母。这项工作是我国在人工合成酵母染色体之后在合成生物学领域取得的又一项重大进展。

　　揭示抑郁发生及氯胺酮快速抗抑郁机制。抑郁症严重损害了患者身心健康，是现代社会自杀问题的重要诱因，给社会和家庭带来巨大的损失。近年来在临床上意外发现麻醉剂氯胺酮在低剂量下具有快速（1小时内）、高效（在70%难治型病人中起效）的抗抑郁作用，被认为是精神疾病领域近半个世纪最重要的发现。但氯胺酮具有成瘾性，副作用大，无法长期使用。理解氯胺酮快速抗抑郁的机制不仅有助于理解抑郁发生的机制，也有利于研发新的更有效的抗抑郁药物，已成为抑郁症研究领域的“圣杯”。2018年，浙江大学医学院胡海岚研究组在这一领域的研究取得重要突破：他们发现大脑中“反奖赏中心”——外侧缰核中的神经元活动是抑郁情绪的来源，证明该区域的神经元细胞通过其特殊的高频密集簇状放电，抑制大脑中产生愉悦感的“奖赏中心”的活动，是诱发动物产生绝望和快感缺失等抑郁行为表现的充分条件；并发现这种簇状放电方式由NMDAR型谷氨酸受体介导，而氯胺酮作为NMDAR的阻断剂，其抗抑郁药理机制正是通过抑制缰核神经元的簇状放电，高速高效地解除其对下游“奖赏中心”的抑制，从而达到在极短时间内改善情绪的功效；同时，他们还发现外侧缰核区域神经元的簇状放电源自于该区域胶质细胞中钾离子通道Kir4.1的过量表达。上述研究对于抑郁症这一重大疾病的发生机制做出了系统性的阐释，不仅颠覆了以往抑郁症核心机制方面流行的“单胺假说”，而且揭示了氯胺酮快速抗抑郁的机制，为研发氯胺酮替代品、避免其成瘾等副作用提供了新的科学依据。该研究所鉴定出的一系列新的抗抑郁分子靶点，也为研发更多、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。

　　研制出用于肿瘤治疗的智能型DNA纳米机器人。利用纳米医学机器人实现对人类重大疾病的精准诊断和治疗是科学家们追逐的一个伟大梦想。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合作，在活体内可高效定点输运药物的纳米机器人研究方面取得突破。研究人员基于DNA纳米技术构建了装载有凝血酶的自动化DNA机器人。该纳米机器人携带的特异性DNA适配体可与肿瘤相关内皮细胞上特异表达的核仁素结合，精确靶向定位肿瘤血管内皮细胞，在肿瘤位点释放凝血酶，诱导肿瘤血管栓塞和肿瘤组织坏死。这种创新方法的治疗效果在乳腺癌、黑色素瘤、卵巢癌及原发肺癌等多种肿瘤中都得到了验证。并且小鼠和小型猪实验显示，这种纳米机器人具有良好的安全性和免疫惰性。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。

　　测得迄今最高精度的引力常数G值。万有引力常数G是人类认识的第一个基本物理常数，其在物理学乃至整个自然科学中扮演着十分重要的角色。但两个世纪以来，虽然实验物理学家围绕引力常数G值的精确测量付出了巨大而艰辛的努力，但其测量精度目前仍然是所有物理学常数中最低的，特别是不同方法测得的G值并不相吻合。自2009年开始，华中科技大学物理学院罗俊研究团队同时采用两种相互独立的方法——扭秤周期法和扭秤角加速度反馈法来测量G值，2018年两种方法均获得了迄今为止最高的测量精度（G值分别为6.674184 × 10−11和6.674484 × 10−11m3/kg/s2，相对标准偏差分别为百万分之11.64和11.61），更为关键的是基于不同方法的两个测量结果在3倍标准差范围内吻合。这项工作为进一步揭示造成万有引力常数测量差异的原因以及进一步测量获得引力常数的真值提供了机遇。

　　首次直接探测到电子宇宙射线能谱在1TeV附近的拐折。高能宇宙射线中的电子能谱作为高能物理的一个探针，可用于研究暗物质粒子的湮灭或衰变等现象。地基切伦科夫伽玛射线望远镜阵列探测发现电子宇宙射线能谱在1TeV（1TeV =1000GeV=1万亿电子伏特）附近存在有拐折的迹象，但该结果系统误差很大，且属于间接探测。我国首颗天文卫星悟空号（DAMPE）的电子宇宙射线的能量测量范围比起国外的空间探测设备（如AMS-02、Fermi-LAT）有显著提高，拓展了人类在太空中观察宇宙的窗口。DAMPE合作组基于悟空号前530天的在轨测量数据，获得了25GeV—4.6TeV能量区间电子宇宙射线能谱的迄今最为精确的直接测量结果，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。此外，悟空号所获得的能谱还表明在1.4TeV附近存在流量异常，可能存在一个精细结构。上述结果为直接探测暗物质粒子提供了候选目标。

　　揭示水合离子的原子结构和幻数效应。离子与水分子结合形成水合离子是自然界最为常见和重要的现象之一，但自19世纪末发现离子水合作用以来，水合离子的微观结构和动力学一直是学术界争论的焦点，至今仍尚未形成定论，其关键是缺乏原子尺度的实验表征手段以及精准可靠的计算模拟方法。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和化学与分子工程学院高毅勤研究组等合作，开发了一种基于高阶静电力的新型扫描探针技术，刷新了扫描探针显微镜空间分辨率的世界纪录，实现了氢原子的直接成像和定位，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，并发现水合离子的迁移率与特定水分子数目相关这一全新的动力学幻数效应。结合第一性原理计算和经典分子动力学模拟，他们发现这种幻数效应来源于离子水合物与表面晶格的对称性匹配程度，在室温条件下仍然存在，并具有一定的普适性。该工作首次澄清了界面上离子水合物的原子构型，第一次建立了水合离子原子结构与传输机制之间的直接关联，颠覆了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。

　　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。细胞内各种结构如细胞器—细胞器、细胞器—细胞骨架之间的高度动态相互作用决定了细胞功能的发挥，理解这些相互作用，有赖于对细胞内环境的非侵入式高分辨探测及成像。中国科学院生物物理研究所李栋研究组与美国霍华德休斯医学研究所Jennifer Lippincott- Schwartz和Eric Betzig等合作，发展了掠入射结构光照明显微镜（GI-SIM）技术，实现了对细胞基底膜附近动态事件的纳米（97纳米）、毫秒（每秒266帧）分辨的长时程（可连续成像数千幅）非侵入式成像。研究人员利用这种新技术揭示了细胞器—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。该新技术提供了洞察细胞内关键生物过程的窗口，有助于更好地理解活细胞条件下的分子事件，将对生命科学整个学科产生重大影响。

　　调控植物生长—代谢平衡实现可持续农业发展。提高作物生产力以保障全球粮食安全是一场绿色革命，此前的一种育种策略是通过提高水稻生长抑制因子DELLA水平以获得半矮化优良农艺性状，但是却伴随着氮肥利用效率降低，需要通过增加无机氮肥施用量来提高作物的生产力，虽能提高水稻产量但加剧了对生态环境的破坏。中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究组与合作者的研究显示，水稻生长调节因子GRF4促进并整合了植物氮素代谢、光合作用以及生长发育，它与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。通过将GRF4DELLA平衡向GRF4丰度增加倾斜，可以在维持半矮化优良性状的同时提高氮肥利用效率并增加谷物产量。这种植物生长和代谢的协同调控是一种新的可持续农业发展育种策略，预示着一场新的绿色革命。

　　将人类生活在黄土高原的历史推前至距今212万年。人类起源于非洲，但何时第一次走出非洲是人类起源和演化研究的一个关键科学问题。此前，国际上公认的非洲以外最古老的旧石器地点是距今185万年的位于格鲁吉亚的德马尼西遗址。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领导的团队历经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。研究人员综合运用黄土—古土壤地层学、地球化学、古生物学、岩石磁学和高分辨率古地磁测年等多学科交叉技术方法测试了数千组样品，建立了新的黄土—古土壤年代地层序列，并在早更新世17层黄土或古土壤层中发现了原地埋藏的96件旧石器，其年龄约从126万年至212万年，这将蓝田古人类活动年代从原115万年前推前了约100万年，比德马尼西遗址年龄还老27万年，使上陈遗址成为迄今发现的非洲以外最老的古人类遗迹地点。这将促使科学家重新审视早期人类起源、迁徙、扩散和路径等重大问题。

　　这十大进展是过去一年我国基础研究取得成果的突出代表，这些成果的取得是我国广大科技工作者潜心研究、勇于创新、甘于奉献的结果。面对新形势新要求，我们要进一步弘扬甘坐“冷板凳”、敢啃“硬骨头”、勇闯“无人区”的科研精神，传播科学知识、厚植科学精神，让公众更加理解、关心和支持基础研究，从而推动我国基础研究加快发展，为建设世界科技强国作出贡献。