2010中国十大科学进展

iavjssssmqee · 发表于 2010-12-21 21:07:04

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2010中国十大科学进展

来源:北京科技报

在世界科学前沿领域，我们看到了越来越多的中国人的身影，他们的重大发现和科学创造无一不让人们感到敬佩与欣喜，但也让中国十大科学进展的评选变得更加艰难。

　　因此，今年我们进一步细化了评选的标准：在相关领域和学界获得较大的影响力以及对我们的生活产生积极意义的影响。同时，我们邀请了6位院士以及相关领域的权威专家，对评选出来的“十大科学进展”进行了逐一点评。　

　

　　01体细胞逆转干细胞　　

　　◎科学进展：

　　具有自我复制能力的干细胞一直以来都是医学界的“宠儿”，它能帮助人们***一道道医学难题，可要想把体内的体细胞变为干细胞，该如何变这个魔术呢？中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员裴端卿和他的研究团队揭示了体细胞逆转为多能干细胞的启动机制。这一研究成果发表在国际权威学术期刊《细胞·干细胞》上。

　　裴端卿认为，体细胞要想“变身”，重点就是要用特殊的基因去“点火”，把4个主宰干细胞命运的因子携带到体细胞内，从而启动这趟“变身”的列车。

　　人类的许多医学难题，比如癌症和先天缺陷等，就是因异常的细胞特化和细胞分化所导致。基于这项研究，科研人员就可以依据病人病情的需要“量身定做”合适的干细胞，给病人治病。此外，多能干细胞可提供一个平台，使人们更好地了解正常细胞与疾病细胞的分化发育过程，通过对比，去了解这些致死疾病的成因，从而攻破医学难题。

　　◎权威点评：

　　翟中和，中国科学院院士，北京大学生命料学学院教授

　　干细胞的研究一直在国际上都比较热门，因为干细胞自身具有一定功能，可以分裂分化成其他细胞。当身体组织生病时，干细胞的分化对身体组织来说，就可以形成一个补充，来帮助机体恢复到正常工作状态。因此，这项研究具有一定意义，因为体细胞转变成多能干细胞的过程可以帮助人们去解决复杂的生命现象，使多能干细胞的分化能够更好地服务于人们的健康。

　　但是，干细胞在进行分裂和分化时也具有一定的复杂性，比如干细胞也可能分化成癌细胞，因此在解决人类健康问题时，还需要继续努力研究，来攻克干细胞分化的潜在威胁，充分发挥它更积极的功能。　　

　　参见《北京科技报》总第3287期《裴端卿：让细胞“返老还童”》作者/本报记者李金金

iavjssssmqee · 发表于 2010-12-21 21:07:28

02发绿光的转基因猕猴

　　◎科学进展：

　　一只会发绿光的转基因猕猴究竟对人类的疾病会有多大帮助？这只小猕猴的缔造者就是中科院昆明动物研究所季维智研究员所领导的研究团队，历经3年的努力，成功培育出了我国第一只转基因猕猴。这一研究论文发表在《美国科学院院刊》上。

　　研究员们通过体外受精技术获得猕猴受精胚胎，然后运用显微注射技术将外源基因，即绿色荧光蛋白基因注射至胚胎内，确保胚胎可以继续正常发育，最后将转基因胚胎移植到代孕母体中，直至转基因小猴顺利诞生。

　　猕猴各方面与人类较为接近，因此适合用于人类疾病治疗和预防的研究。通过转基因技术，可以获得一些特异性疾病的动物模型，比如帕金森氏症，而合理利用这些动物模型将为人类重大疾病的研究和治疗提供很好的途径。

　　在季维智研究团队看来，转基因动物较传统的化学或药物诱导动物模型有一定的优越性，它可以代替传统的动物模型进行疾病机理研究和药物筛选，这使得药物筛选更为准确、经济，不仅试验次数少，同时也缩短了试验时间。

　　◎权威点评：

　　裴钢，中科院院士，同济大学校长，细胞生物学家

　　众所周知，临床上进行动物基因试验最佳的选择对象应该是非人灵长类动物，例如：猕猴、狐猴、眼镜猴及类人猿等，其原因在于非人灵长类在生物学、遗传学和行为学等方面与人类都有极高的相似性，这使之成为人类疾病理想的、甚至是不可替代的动物模型。

　　但是，由于非人灵长类通常体形较大、有较长的生殖和生育周期以及相关基础研究的欠缺，使非人灵长类转基因动物模型的建立较为困难，使得目前临床上进行动物基因试验仍然采用老鼠。

　　成功培育出转基因猕猴标志着中国也具备通过利用非人灵长类动物进行试验的能力，可以肯定的是，在未来5~10年内中国要大力发展利用非人灵长类进行基因试验。

　　参见《北京科技报》总第3304期《牛昱宇：转基因猕猴培育成功》作者/李荔

iavjssssmqee · 发表于 2010-12-21 21:08:03

03大脑与机器对接

　　◎科学进展：

　　如果有一天你用意念就能打开电视机，这件事是不是非常酷？清华大学医学院生物医学工程系洪波副教授的研究团队，取得了利用听觉皮层的活动信号识别用户思维的技术突破，相关研究成果发表在美国《IEEE神经系统与康复工程汇刊》上。

　　大脑里约有1000亿个神经细胞。他们时刻都在接受着来自外界和自身的刺激，这些刺激使得大脑中一些区域的神经细胞活动增强，形成几十毫伏的放电脉冲。洪波的研究团队通过戴在头上的电极帽，使大脑与外部设备连接起来形成发送或接收的通路。利用微弱信号放大装置来探测神经细胞的活动，之后再通过复杂的统计、挖掘、分类算法，探索出脑电数据中承载的大脑思维。

　　◎权威点评：

　　章晓辉，中科院神经科学研究所神经元信息处理和可塑性研究组组长

　　这项技术已在一些医疗和康复上得到了应用。基于“无创”记录的脑电信号构建的脑机接口将帮助截瘫病人利用“意念”操控计算机表述思想和沟通，或完成简单的行为操作（如控制轮椅等）。更为人们所关注的是，运用基于“有创”记录的高保真神经信号的脑机接口技术则可在不久的将来通过智能电动执行器建造“智能假肢”，能更好地造福于有生理缺陷的病人。

　　参见《北京科技报》总第3303期《洪波：脑机接口传递思维》作者/本报记者孙燕燕　

iavjssssmqee · 发表于 2010-12-21 21:08:30

04弱者更具合作性

　　◎科学进展：

　　当人们成为弱势群体时，会表现出怎样的行为？由中科院心理研究所研究员李纾领导的课题组经过一年多的追踪调查发现，人们在遭遇地震、洪水、野兽等自然灾害的威胁时，更愿意表现出互相帮助、合作的行为，这个结论已经发表在国际著名期刊《进化与人类行为》杂志上。

　　李纾领导的课题组运用了学术上经典的“***者游戏”，即假设给被试者100元，让他去分配，他会分给陌生人多少钱，以此来测试他是否具备帮助、分享、合作、安慰、互助等有益行为。

　　基于研究，李纾在汶川地震发生1个月、4个月和11个月后，亲自去灾区（四川、甘肃）和非灾区（河北、北京、福建）进行了调查，受试者近8500名居民。3次调查的结果显示，随着居住地灾情严重程度的增加，居民表现出的互助行为水平也随之增加。因为人们认为一个独立的个体是弱小和无助的，而个体间的互相帮助、合作则会大大增加个体生存的概率。

　　◎权威点评：

　　张侃，发展中国家院士，中科院心理研究所所长、中国心理学会理事长

　　人作为个体，他的体力并不利于与其他动物竞争。而人类能发展到今天主要依靠智力和自身的社会性。如果人类失去“互相支持”的社会性，就不可能得到发展。在关于人类社会性的研究中，很多国外研究证明，弱势群体对他人的关爱程度要超过强势群体。在国外，心理学家会假扮成乞丐，通过他人施舍去试探人们的本质。结果发现，穷人更有同情心，富人则显得比较吝啬。因此，这项有关人类本性的研究再一次反映了人类发展的普遍规律，对于违背或扭曲自然发展规律和本性的群体，应是一种反思和警醒。因为人类之间是需要关爱和支持的。

　　参见《北京科技报》总第3306期《李纾：弱者更合作》作者/李荔　

iavjssssmqee · 发表于 2010-12-21 21:08:47

05发现纳米危害生殖

　　◎科学进展：

　　在日常生活中，纳米材料的影子无处不在，从电子产品、生活用品到医药用品，它几乎和所有人的生活紧密相连。然而，山东大学长江学者、化学与化工学院教授闫兵带领的课题组通过对小鼠的研究发现，如果长时间接触纳米材料，对人体的生殖系统可能会造成伤害。而他们的研究成果也发表在《自然·纳米技术》杂志上，这也是目前国际上首次揭示出纳米材料对生殖系统存在的潜在危害。

　　闫兵领导的课题组给小鼠静脉注射规格为5mg/kg、水溶性好的多壁碳纳米管，15天内注射了5次，小鼠的睾丸受到损坏，导致体内的活性氧含量增加。而过量的活性氧也会对人体的机体组织造成损伤。

　　闫兵认为，普通人在接触纳米材料时，要选择合格的纳米产品。对于与纳米材料保持亲密关系的生产与研究人员来说，可穿戴适当的防护设备，选择通风橱等工作环境。

　　◎权威点评：

　　纪小龙，武警总医院纳米医学研究所所长，美国《环境肿瘤病理》杂志编委

　　这项研究给广大应用纳米材料进行科学实验和其他使用的人员做了一个及时的提醒。让人们对纳米这一“时髦”的科研领域有了更为深刻和清醒的认识，在这一点上，这项研究是非常有意义的。

　　但从医学角度讲，人体具有很高的自我修复能力，健康人体内的环境激素水平会保持在相对平衡的稳定状态，肝肾具有很高的代谢排毒能力，一般损伤都可以自我修复，损伤的严重与否很大程度上取决于接触时间和剂量，损伤会在多长时间和多大剂量对人体引起一定的伤害，则需要进一步的实验观察。

　　参见《北京科技报》总第3300期《闫兵：纳米危害生殖系统》作者/本报记者 *** 　　

iavjssssmqee · 发表于 2010-12-21 21:09:14

06我们来自南方的证据

　　◎科学进展：

　　亚洲人究竟是从南边还是北边过来的？这一直是科学家想解开的难题。上海复旦大学副校长金力，以及中科院上海生命科学院计算生物学所副研究员徐书华的研究从全基因组水平揭示了亚洲人群遗传结构与地理分布的特点，研究成果发表在了国际权威学术期刊《科学》上。

　　人类只有一个基因组，大约有2.5万个基因，但是也存在细微的差别，这种基因的差异性会导致人与人之间体貌特征的不同，而利用基因的差异性就可以推断出人群之间的关联性。越是相关的人群，他们的基因差异就越小，基因组就越相似。

　　因此，金力和徐书华从遗传学上找到了证据。他们认为人群是不断迁移的，可每走到一个地方，都有可能留下来一拨人，其余的人再继续往前走。也就是说，随着人们的前行，人数的不断减少，人群多样性会逐渐递减。在研究中，他们发现南方人群基因的多样性要比北方人多很多，由南向北呈现一个梯度分布，所以，这可以说明亚洲人群是从南向北进行迁移的。

　　◎权威点评：

　　赵国屏，中科院院士，著名分子生物学家

　　“我们从何而来？”这是每个人都关心的问题。这项研究发现了大多数通常意义上的“人群”都包含多个来源的遗传组分，说明亚洲人群之间的基因交流相当频繁。东亚人群遗传多样性从南到北的梯度递减模式揭示了东亚人群的南方起源和史前北迁历史。这项研究成果不仅有助于深入了解亚洲人群的起源、迁徙和融合的历史，而且对寻找复杂疾病遗传因素的研究设计也具有重要参考价值。

　　参见《北京科技报》总第3264期《基因揭秘：我们来自南方》作者/本报记者李金金

iavjssssmqee · 发表于 2010-12-21 21:09:32

07现代猪老家在中国

　　◎科学进展：

　　在中国一直有句俗语：没吃过猪肉还没见过猪跑吗？就是这样一个最为常见的家畜却能证明中华民族的迁徙路线。中国农业大学农业生物技术国家重点实验室李宁教授领导的研究团队，发现中华民族驯化猪已有上万年的历史。同时，研究还发现早在上万年前中国就与印度、东南亚等地的居民有文化交流。相关研究成果发表在《美国科学院院刊》上。

　　研究团队通过对距今已有9000年历史的猪骨化石进行DNA检测研究发现，作为殉葬品的活猪，其实是经过人类驯化后的家猪。而通过对比各个国家猪的DNA样本，研究者还意外地发现，印度、东南亚等国的家猪模样与中国早些时候的家猪极为相似。这就表明，几千年前，中华民族对野猪的驯化已经影响到了他们，中国与这些国家很久以前就有了文化和技术上的交流。

　　◎权威点评：

　　张亚平，中国科学院院士，第三世界科学院院士，中国科学院昆明动物研究所所长

　　人类为了生存必定会对一些例如猪、马、羊的野生动物经过人工驯化、圈养后，成为人类稳定的肉食来源，从而保障人类的体能。但是当人类迁徙时，也会带着驯养过的家畜进行转移。因此通过分析某一地区家养动物的变迁，就可以清晰地了解到早期人类的迁移活动情况，以及当时人类生活的状态，这不仅帮助科学家更好地掌握猪驯化的历史，也能更好地了解中华民族的文明史。

　　这项研究通过严谨的实验分析，揭示了历史的真相，推翻了数千年前中国与印度、东南亚等诸国老死不相往来的说法，也为进一步深入研究东亚人类迁徙的历史，提供了重要证据。

　　参见《北京科技报》总第3279期《李宁：现代猪的老家在中国》作者/李荔

iavjssssmqee · 发表于 2010-12-21 21:09:52

08熊猫戒荤时间敲定

　　◎科学进展：

　　大熊猫并非一开始就是素食主义者，那么大熊猫从什么时候由吃肉改吃素呢？美国密歇根大学的张建之教授、赵华斌博士后，中山大学生命科学院的博士生杨建荣和四川农业大学动物科技学院的徐怀亮博士等科研人员共同从基因学的角度揭开了大熊猫喜吃竹子的谜团。这一研究成果发表在国际著名学术刊物《分子生物学与进化》上。

　　一般来说，食肉动物都具备锋利的爪和牙齿、相对较短的消化道等特征。大熊猫就具有这些特征，也具有食肉动物消化系统的全部遗传成分。此外，大熊猫味蕾的形态、结构和分布都更像食肉动物而不像素食动物。同时，以上多项形态学和遗传学数据，以及化石记录都表明，大熊猫的祖先是食肉动物。

　　研究团队完成了大熊猫全基因组的测序工作，发现由于掌管大熊猫味觉的基因Tas1r1产生了突变，致使它失去了原有的味觉功能，因此Tas1r1基因也被称为假基因。于是人们首次提出大熊猫的素食性可能和Tas1r1基因丢失功能有关，并估算出大熊猫的Tas1r1基因成为假基因的时间大约在420万年前，这与从化石证据推测的大熊猫从食肉动物演化成素食动物的过渡时间基本一致。

　　◎权威点评：

　　雍严格，陕西省佛坪国家级自然保护区高级工程师、大熊猫研究中心主任，我国著名的大熊猫研究专家

　　这项研究的意义在于，为大熊猫吃竹子之谜提供了更丰富的证据，进一步证实了前人的科学假说。但是，大熊猫之所以能够成功地变为一个“素食主义者”，其原因在于它在吃竹子时会分解出一种半纤维素的酶，帮助它吸收营养产生饱腹感。因此，如果研究人员未来可以将这种酶进行合成的话，那么就可以帮助人类找到一个新的方法解决食物短缺或食物品种不平衡的问题。

　　参见《北京科技报》总第3296期《赵华斌：大熊猫肉食变素食之谜》作者/李荔

iavjssssmqee · 发表于 2010-12-21 21:10:08

09自然的惊人创造力

　　◎科学进展：

　　一个是天上的蝙蝠，一个是水里的海豚，两者之间会有怎样的联系呢？那就是它们都拥有导航系统。大部分蝙蝠在空中利用超声波可以“导航”，也可以迅速准确地捕捉到猎物。另外，生活在海洋中的海豚也能通过发射超声波进行回声定位。这两种动物的“导航”系统相似得如同双胞胎。华东师范大学张树义教授领衔、中英研究人员共同参与研究的相关论文揭示了这一现象，并发表在了美国《当代生物学》杂志上，并且美国《科学》杂志发表评述称，此次新发现是一项重要的科研成果。

　　在所有哺乳动物的内耳毛细胞上，有一个被命名为prestin的神奇基因，该基因对哺乳动物的听觉敏感性和频率选择都具有重要作用。蝙蝠和海豚虽然亲缘关系很远，但是在漫长的进化过程中，研究者发现，两种生物受prestin基因的影响，出现了趋同进化现象，也就是说，不同生物类群独立进化时出现了相似性状的现象。这让它们能够发出高于20千赫兹的超声波，因此就出现了比较相同的“导航”能力。

　　◎权威点评：

　　张亚平中国科学院院士，第三世界科学院院士，中国科学院昆明动物研究所所长

　　首先这是一个非常有意思的科学发现，它让两种原本极其遥远的生物产生了联系。蝙蝠和海豚这两种表面上看起来极不相似、并且亲缘关系很远的兽类物种架起了联系的纽带，在基因研究领域也为自然选择条件下生物的趋同进化理论增添了一个很有说服力的实例。

　　除此之外，通过对动物身上的某种特性进行研究，人类未来也可以利用该特性研制出相关产品应用到实际生活中去。

　　参见《北京科技报》总第3269期《刘洋：进化的神奇创造力》作者/李荔

iavjssssmqee · 发表于 2010-12-21 21:10:46

10比始祖鸟更老的鸟

　　◎科学进展：

　　古生物学家认为，鸟类起源与恐龙相近，都是生物演化中出现较早的动物。但在鸟类可动性头骨的早期演化和树栖能力的早期演化方面一直都缺少化石证据。而沈阳师范大学古生物研究所古鸟类专家胡东宇教授领导的课题组首次发现的原始鸟类化石的新属种——“原始沈师鸟”为以上两方面研究作出了贡献。这一研究成果发表在国际SCI检索重要学术刊物英文版《地质学报》上。

　　“原始沈师鸟”的化石距今约1.2亿年，属于鸟类早期演化中的一个特殊类群——会鸟类。与以往发现的会鸟类化石不同，“原始沈师鸟”化石的头部保存得非常好，可清楚地看到其头部还保存着恐龙等爬行类动物祖先的头骨特点：头部前部很高，很粗壮，并表现出比迄今世界最原始鸟类“始祖鸟”更原始的非流线型双颞窝型头骨，证明了在鸟类进化过程中鸟类可动性头骨的出现较为滞后。而“原始沈师鸟”后肢的胫跗骨相对短一些，拇指向后翻转与其他三趾呈对握式，是适应树栖生活的特征。

　　◎权威点评：

　　侯连海，古生物学家、古鸟类研究之父、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所资深研究员

　　从生物演化来看，“原始沈师鸟”的出现改变了鸟类的起源，比德国“始祖鸟”出现的时间要早得多，很可能出现在距今2亿年前的晚三叠世时期。而从化石的表征来看，鸟类也确实与小型恐龙有着亲缘关系，它们很可能来自同一个祖先。

　　此外，鸟类作为生物演化中较早出现的动物，一直是人类的朋友。比如，候鸟等很多鸟类都对气候反应比较敏感，它们在自然界的生存与变化送给人类很多信息启示，使人类可以更好地掌握环境变迁的规律，来协调人与自然界的关系。

　　参见《北京科技报》总第3292期《胡东宇：发现新的原始鸟》作者/本报记者陈永杰

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