人造葉綠體、基因魔剪、最強黑洞合並……速來了解2020世界十大科技進展！

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1.科學界完成迄今最全面癌症基因組分析

2020年2月5日，英國韋爾科姆基金會桑格研究所宣布，一個國際團隊完成了迄今覆蓋面最廣泛的癌症全基因組分析，這有助於加深研究人員對癌症的認識，為開發出更高效的治療方案鋪平道路。

該項目被稱為“泛癌症計劃”，由來自37個國家的1300多名科學家合作開展，旨在研究可導致癌症的變異基因，繪制出這些基因的全圖譜，為癌症研究獲取了豐富的基因數據。

2.人造葉綠體研制成功

德國和法國研究人員通過將菠菜的“捕光器”與9種不同生物體的酶結合起來，制造了人造葉綠體。

這種葉綠體可在細胞外工作，收集陽光，並利用由此產生的能量將二氧化碳轉化成富含能量的分子。研究人員希望這種新的光合作用能為轉基因作物打開新大門，創造出比現有品種生長速度更快的新品種。

在世界人口激增的背景下，這對農業發展是一個福音。

3.人工智能首次成功解析蛋白質結構

2020年11月30日，在蛋白質預測結構挑戰賽CASP上，AlphaFold程序將深度學習與張力控制算法結合，並應用於結構和遺傳數據，該深度學習網絡利用目前已知的17萬種解析完畢的蛋白質進行了訓練。

生物學界最大的挑戰之一——蛋白質三維結構解析有望被破解。

4.新型催化劑將二氧化碳變為甲烷

美國科學家開發出一種新型銅-鐵基催化劑，可借助光將二氧化碳轉化為天然氣主要成分甲烷，這一方法是迄今最接近人造光合作用的方法。

研究人員稱，新催化劑如獲進一步改良，將降低人類對化石燃料的依賴。

5.腦-機接口技術助癱瘓男子重獲觸覺

2020年4月23日，美國研究團隊在《細胞》上發文，他們成功利用腦-機接口（BCI）系統幫一位癱瘓患者恢複了手部觸覺。

BCI系統在改進後成為首個同時恢複運動與觸覺功能的系統，不僅能讓受試者僅靠觸覺就能感知到物體，還能夠感知握持或撿拾物體時所需的壓力。

6.科研人員繪出迄今最大三維宇宙結構圖

國際斯隆數字巡天調查（SDSS）項目在對400多萬個星系和蘊含巨大能量的超亮類星體進行分析後，發布了迄今最大的宇宙三維（3D）結構圖。

目前理論認為宇宙產生於約138億年前的大爆炸。通過理論分析和天文觀測，科研人員此前對宇宙的遠古歷史和最近的膨脹史都有相當了解，但中間卻存在一個約110億年的認知缺口。

有關研究人員表示，新成果終於填補了這一空白，是宇宙學領域的重大進展。

7.美研究人員在超高壓下實現室溫超導

2020年10月16日，美國的一個科研團隊在《自然》雜志發表研究成果。該團隊在超高壓下的一種氫化物材料中觀察到室溫超導現象，這一新突破讓研究人員朝著創造出具有極優效率的電力系統邁進了一步。

近年來超導研究的進展已表明，富氫材料在高壓下可將超導溫度提高至零下23攝氏度左右。美國羅切斯特大學科研人員在實驗室中將可實現零電阻的溫度提高到了15攝氏度，這個效果在2670億帕斯卡壓力下的一個光化學合成三元含碳硫化氫系統中被觀察到，這個壓力約是典型胎壓的100萬倍，並且達到了實驗中實現的最高壓力值。

8.“基因魔剪”首次直接用於人體試驗

據2020年3月初英國《自然》網站報道，科學家首次開展臨床試驗，將CRISPR-Cas9基因療法直接用於人體，治療遺傳性眼病——萊伯氏先天性黑蒙症（LCA10）。

LCA10是導致兒童失明的主要原因，目前尚無治療方法。CRISPR-Cas9有“基因魔剪”之稱，在最新試驗中，這種基因編輯系統的組件將被編碼於病毒基因組中，然後直接注入患者眼睛的近光感受器細胞內。

研究人員表示，此試驗旨在測試該基因編輯技術移除導致LCA10的基因突變的能力，具有里程碑意義。

9.引力波探測器發現迄今最強黑洞合並事件

引力波探測器探測到了天文學家未曾想到的驚人發現，這是迄今為止我們所知的最大規模的黑洞合並事件。

此次黑洞合並最早被發現於2019年5月21日，合並產生的引力波被美國激光幹涉引力波天文台（LIGO）和意大利室女座幹涉儀（Virgo）探測到，合並事件被命名為GW190521。

10.冷凍電鏡技術突破原子分辨率障礙

如果想繪制出蛋白質最微小的部分，科學家通常需要使數百萬個單個蛋白質分子排列成晶體，然後用X射線晶體學分析它們；或者快速冷凍蛋白質的副本，然後用電子轟擊它們，這是一種低分辨率的方法，叫作冷凍電鏡技術。

在電子束技術、探測器和軟件進一步的幫助下，來自英國和德國的兩組研究人員將分辨率縮小到1.25埃或更小，這已經足以計算出單個原子的位置。增強的分辨率或使更多的結構生物學家選擇使用冷凍電鏡技術。

此項年度評選活動至今已舉辦了27次，意在使公眾了解一年來的世界科技發展動態。

制片人丨王宇 申珅

主編丨李雯婷

記者丨楊毅

視覺丨馬正澤