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全国科普日 | 提升全民科学素质,协力建设科技强国

发布时间:2024-09-23    来源:山东省大健康产研院公众号

为弘扬科学精神和科学家精神,筑牢科技创新的群众基础,中国科协等21部门日前联合发布通知,2024年全国科普日活动将于9月15日至25日在各地集中开展,今年的主题为“提升全民科学素质,协力建设科技强国”。为宣传我国基础研究取得的重大进展,激发广大科技工作者科学热情,弘扬科学精神和科学家精神,在全社会营造浓厚的科学研究氛围,自2005年起,我国每年均会发布“中国科学十大进展”,下面小编带大家了解一下去年我国科学十大进展。

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https://www.kepuri.cn

01 人工智能大模型为精准天气预报带来新突破

天气预报是国际科学前沿问题,具有重大的社会价值。现有数值天气预报范式源于20世纪50年代,即通过超算平台的大规模计算来求解大气运动偏微分方程组,实现对未来天气的预报。华为基于人工智能技术,提出了一种适配地球坐标系统的三维神经网络,能够有效处理天气数据中的复杂过程,并通过层次化时域聚合策略来有效减少迭代误差,成功实现了精准的中期天气预报,展示了人工智能和大数据在解决天气预报问题上的突破。

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ALEX GERST/NASA

02 揭示人类基因组暗物质驱动衰老的机制

人类基因组是生命活动的“密码本”,它控制器官再生和机体稳态,亦影响器官退行及衰老相关疾病的发生。在该密码本中,素有“暗物质”之称的非编码序列约占98%,其中约8%为内源性逆转录病毒元件,为数百万年前古病毒整合到人类基因组中的遗迹,古病毒序列在衰老过程中的作用及其机制是尚未开拓的科学疆域。中国科学院利用多学科交叉手段,揭示人类基因组中沉睡的古病毒“化石”在细胞衰老过程中,可因表观遗传失稳等因素被再度唤醒、进而包装形成病毒样颗粒并驱动细胞和器官衰老的重要现象,为衰老及老年慢病的科学干预和积极应对人口老龄化奠定了有益的基础。

03 发现大脑“有形”生物钟的存在及其节律调控机制

昼夜节律紊乱与睡眠障碍、精神抑郁相关,严重时可导致肿瘤、糖尿病等重大疾病的发生和发展。由于缺乏对生物节律调节机制的认识,当前国际上尚未研发出针对节律紊乱性疾病的有效治疗药物。军事科学院发现大脑视交叉上核(SCN)神经元的初级纤毛,这一细胞“天线”样结构,每24小时伸缩一次,犹如生物钟的指针,初级纤毛可能通过调控SCN区神经元的“同频共振”调节节律,这对于理解生物钟的构造以及分子层面与细胞层面生物钟的联系具有重要意义。

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图片来源:PMID:37262147

04 农作物耐盐碱机制解析及应用

土壤盐碱化又称土壤盐渍化,是指土壤中积聚盐分形成盐碱土的过程。我国有近15亿亩盐碱地,其中高pH的苏打盐碱地约占60%。据估计,约5亿亩盐碱地具有开发利用潜能。长期以来,我们对植物耐盐碱性的机制认识尚有不足,阻碍了耐盐碱作物的培育和盐碱地的开发利用。中国科学院、中国农业大学、华中农业大学的研究团队合作利用起源于非洲萨赫勒高盐碱地的高粱自然群体材料定位克隆到一个与耐碱性显著相关的主效基因AT1,并揭示了AT1在碱胁迫条件下调控水通道蛋白磷酸化水平来促进植物细胞中H2O2的外排从而赋予植物高耐盐碱性的机制,为综合利用盐碱地和保障粮食安全提供了新思路。

05 新方法实现单碱基到超大片段DNA精准操纵

基因组编辑在生物学和医学领域具有广阔的应用前景。然而,基因组编辑在编辑精度、DNA操控尺度和灵活性等方面仍有较大的限制。中国科学院研究人员利用人工智能辅助的大规模蛋白结构预测方法对基因组编辑新酶进行发掘,建立了基于三级结构的全新蛋白聚类分析方法,鉴定出多个全新脱氨酶家族成员,并开发了一系列适用于多样化应用场景的新型碱基编辑工具,解决了利用单个AAV进行递送和大豆高效碱基编辑的难题。

06 揭示人类细胞DNA复制起始新机制

DNA复制起始的精准调控是维持人类基因组稳定、抑制遗传疾病和癌症发生的关键生命过程之一。6个MCM基因编码的MCM2-7蛋白的双六聚体(DH)在成千上万个复制原点的组装是解开双链DNA和启动复制的必经过程,但是MCM-DH在染色体上具体的组装和作用机制尚不清楚。香港大学解析了人类MCM-DH复合物(hMCM-DH)的高分辨率冷冻电镜结构,揭示了人类MCM-DH组装及初始DNA解旋以促进复制起始的新机制,为开发以DNA复制为靶标的抗癌药物提供了重要基础。

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人类MCM-DH复合物整体架构

图片来源:PMID: 36608662

07 “拉索”发现史上最亮伽马暴的极窄喷流和十万亿电子伏特光子

伽马射线暴是宇宙大爆炸之后最剧烈的天体爆炸现象,万亿电子伏特(TeV)以上辐射观测对揭示其爆炸过程、辐射机制和探索新物理前沿都具有重要意义。由中国科学院高能物理研究所研究人员领导的高海拔宇宙线观测站(简称“拉索”,英文LHAASO)国际合作组凭借拉索前所未有的高灵敏度和大视场优势,在国际上首次完整记录了伽马射线暴万亿电子伏特以上高能光子爆发的全过程,包括高能光子亮度在早期的快速增强过程,以及后期亮度突然快速减弱,由此确定此伽马射线暴的极端相对论喷流具有迄今已知最小的张角,揭开了此伽马射线暴成为史上最亮的秘密。

08 玻色编码纠错延长量子比特寿命

目前超导量子比特的错误率离实用化还相差十多个数量级,需要进行量子纠错以构建错误率更低的逻辑量子线路。量子纠错旨在充分利用无限维希尔伯特空间的冗余度来保护逻辑量子比特免受噪声的干扰。通过对错误的实时探测和纠正,逻辑量子比特的相干寿命将得以延长。然而,传统的量子纠错过程通常会不可避免地引入新的错误,使得量子纠错面临“越纠越错”的尴尬局面。南方科技大学、福州大学、清华大学研究人员展示了一种基于超导电路量子电动力学架构的量子纠错方法,其核心技术是将逻辑量子比特二项式编码在一个与辅助超导比特色散耦合的微波谐振腔的离散光子数态中,其编码子空间与错误子空间严格正交,展示了量子纠错的优越性,表明了硬件高效的离散变量编码在容错量子计算中的潜力。

09 揭示光感受调节血糖代谢机制

光是生命最重要的外部环境因素之一,可调节一系列重要生理与病理过程。公共卫生研究表明,人造光是代谢紊乱的高危因素,例如夜间光污染会显著增加糖尿病等代谢性疾病风险。然而,光对血糖代谢调节的生物学机制不明。中国科学技术大学揭示了光调控生物(小鼠和人)血糖代谢的神经机制,为防治光污染导致的糖代谢紊乱相关疾病提供了理论依据与潜在的干预靶点。

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光感受调节血糖代谢机制

图片来源:PMID: 36669474

10 发现锂硫电池界面电荷存储聚集反应新机制

锂硫电池具有极高的能量密度(理论值:2600 Wh kg-1)和较低的成本,然而受限于传统原位表征工具的时空分辨率及锂硫体系的不稳定性和环境敏感性等因素,在原子/纳米尺度上对锂硫电池界面反应的理解尚不深入。厦门大学、北京化工大学研究人员开发高时空分辨电化学原位液相透射电镜技术,耦合真实电解液环境和外加电场,实现对锂硫电池界面反应原子尺度动态实时观测和研究,为下一代锂硫电池设计提供指导。


参考来源:

https://www.gov.cn/

https://kw.beijing.gov.cn/