【中国科学报】2020年世界十大科技进展新闻
【中国科学报】2020年世界十大科技进展新闻
2021-01-21 中国科学报
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科学界完成迄今最全面癌症基因组分析
2月5日，英国韦尔科姆基金会桑格研究所宣布，一个国际团队完成了迄今覆盖面最广泛的癌症全基因组分析，这有助于加深研究人员对癌症的认识，为开发出更高效的治疗方案铺平道路。这个被称为“泛癌症计划”的项目由来自37个国家的1300多名科学家合作开展，旨在研究可导致癌症的变异基因，绘制出这些基因的全图谱，团队分析了38种不同类型肿瘤的2658个全基因组，为癌症研究获取了丰富的基因数据。相关成果在当天以20多篇系列报告的形式发表在《自然》杂志及子刊上。
图为人乳腺癌细胞。大量新的数据揭示了基因变化是如何驱动肿瘤生长的
人造叶绿体研制成功
德国马克斯·普朗克陆地微生物研究所和法国波尔多大学的研究人员5月8日在《科学》上发文，他们通过将菠菜的“捕光器”与9种不同生物体的酶结合，制造了人造叶绿体。这种叶绿体可在细胞外工作、收集阳光，并利用由此产生的能量将二氧化碳转化成富含能量的分子。研究人员希望他们制造的加强版光合作用系统，最终能将二氧化碳直接转化成有用的化学物质，或者使转基因植物吸收大气中二氧化碳的量达到普通植物的10倍。这种新的光合作用将为转基因作物打开新大门，创造出比现有品种生长速度更快的新品种。在世界人口激增的背景下，这对农业发展是一个福音。
在这些90微米的液滴中，叶绿体的类囊体利用阳光将二氧化碳转化为有机化合物
人工智能首次成功解析蛋白质结构
生物学界最大的挑战之一 ——蛋白质三维结构解析如今有望被破解。谷歌旗下人工智能公司DeepMind开发的深度学习程序AlphaFold能够精确预测其三维形状。长久以来，人们需要借助实验确定完整的蛋白质结构，这些方法往往需要数月甚至数年时间。而现在，人工智能也有能力给出精确预测的计算方法，可能只要几天甚至半个小时。11月30日，在蛋白质预测结构挑战赛CASP上，AlphaFold程序在百余支队伍中脱颖而出。将深度学习与张力控制算法结合，并应用于结构和遗传数据，该深度学习网络利用目前已知的17万种解析完毕的蛋白质进行了训练。
图中蓝色为计算机预测的蛋白质结构，绿色为实验验证结果，二者相似度非常高
新型催化剂将二氧化碳变为甲烷
研究人员一直试图模仿光合作用，利用太阳的能量制造化学燃料。现在，美国科学家开发出一种新型铜—铁基催化剂，可借助光将二氧化碳转化为天然气主要成分甲烷，这一方法是迄今最接近人造光合作用的方法。研究人员称，新催化剂如获进一步改良，将降低人类对化石燃料的依赖。1月出版的美国《国家科学院院刊》报道了这种新型催化剂，作为将二氧化碳转化为甲烷的光驱动催化剂，其效率和产量是有史以来最高的。
一种新的催化剂增加了利用可再生能源产生甲烷的希望
脑-机接口技术助瘫痪男子重获触觉
4月23日，美国巴泰尔科研中心和俄亥俄州立大学韦克斯纳医学中心的研究团队在《细胞》上发文，他们成功利用脑—机接口（BCI）系统帮一位瘫痪患者恢复了手部触觉。这项技术能捕捉到人所无法感知的微弱神经信号，并通过发回受试者大脑的人工感觉反馈来增强这些信号，从而极大地优化受试者的运动功能。BCI系统在改进后成为首个同时恢复运动与触觉功能的系统，不仅能让受试者仅靠触觉就能感知到物体，还能够感知握持或捡拾物体时所需的压力。
伊恩·伯克哈特的运动皮层被植入了微型芯片，从而能够再次抓住和感觉物体
科研人员绘出迄今最大三维宇宙结构图
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