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甘肃手机报(周末版)-1.03

 2021/01/04/ 10:54 来源:甘肃手机报综合

  

  回望2020年,整个世界直面不确定性和不安全感。在科研领域,疫情的影响让很多研究放慢了脚步,但关乎人类自身、关乎尖端探索的事业从未搁置,我们依然看到这些消息振奋着人心,冲刷着认知,浇筑着希望。变局中我们前所未有地认识到,携手同行是这样重要,一切的不安惶恐终究只是过客,对前行者来说,头顶不熄的科技之光永照星河。

  《甘肃手机报*周末版》

  2021年1月3日

  农历庚子年十一月二十

  星期日

  〓本期导读〓

  >>走近2020年“最美科技工作者”

  >>中国嫦娥五号“揽月”而归

  >>全球加速新冠疫苗研发

  >>目前最强逆转艾滋病病毒潜伏方法发现

  >>科学家发现宇宙物质起源之谜首个佐证

  >>迄今最大规模人类遗传变异体目录公布

  >>马斯克发布可实际运作的脑机接口

  >>快速射电暴在银河系内起源首次确定

  >>“基因魔剪”首次治愈两种遗传性血液病

  【走近2020年“最美科技工作者”】

  在这片960万平方公里的土地上,奋斗着9100万科技工作者。他们把论文写在祖国的江河湖海、山川戈壁中,写在那些夙兴夜寐、朝乾夕惕的岁月里。走近2020年“最美科技工作者”,来了解一下他们的故事。

  ◆战斗,为了祖国和人民

  2020年春节前夕,一通紧急来电让中国科学院院士、中医内科学家仝小林退掉飞往海南休假的机票,扛起国家中医药管理局医疗救治专家组共同组长职责,登上了驶向武汉的高铁。大年初一,仝小林就直奔疫情“风暴眼”--武汉市金银潭医院诊治病人。而后,他又奔波于发热门诊、ICU、社区隔离点、方舱--每一处都是最危险的地方。“中医必须直面患者,把握疫情发生现场的环境。没有望闻问切,就是纸上谈兵。”仝小林说。“特殊时期,首先是救人,阻断疾病继续发展。”“轻症和疑似病人能不能在社区治疗,从而减轻医院的压力?必须把防控重心前移至社区,从源头切断疫情。”

  仝小林在关键时期作出关键判断,牵头拟出通治方“寒湿疫方”,在社区大规模发药70多万服,累计救治5万余人次;探索建立了“中医通治方+社区+互联网”为框架的“武昌模式”,大大降低了高危人群发病率,阻断轻症患者病情加重甚至转向重症,构筑起社区防控的第一道防线。

  从上世纪七八十年代救治流行性出血热,到2003年参与非典救治、2020年抗击新冠肺炎疫情;从博士生到院士,祖国和人民高于一切,是仝小林习医行医40多年始终坚守的信条。

  在武汉奋战了64天的仝小林,今年恰好64岁。对于这样的巧合,仝小林说:“只要国家需要我、人民需要我,无论多少天,我都会义无反顾,坚持到底。”

 
 

  ◆一粒种子可以改变什么

  他是全国先进工作者、全国粮食生产突出贡献农业科技人员、国家科技进步一等奖、中国种业十大功勋人物……但他却常说自己不聪明,用50多年时光,只干了玉米育种一件事。他就是84岁的玉米育种专家、河南省鹤壁市农科院名誉院长程相文(上图示)。

  1964年,他带着新种子到海南育种。从郑州到三亚农村的基地,整整走了15天;早期南繁育种极艰苦,他从不抱怨;农民用他第一年从海南带回的玉米杂交种子,亩产从百余斤提高到700多斤,他乐开了花。

  青丝变白发,到今年,程相文已经在海南岛试验田度过了55个春节,先后选育出14个国家和省级审定的玉米新品种,其中浚单系列玉米品种已累计推广3亿多亩。他说,自己一天也离不开玉米,“一粒种子可以改变一个世界,一个民族有饭吃、身体好了,就有无限发展的可能。”

  ◆“蘑菇实验室”里挖掘致富力量

  吉林农业大学教授李玉和蘑菇打了大半辈子交道。作为我国食用菌领域唯一的中国工程院院士,李玉致力于菌物科学与食用菌产业化研究30余年,建成了位居国内前列的菌类种质资源库。他创新的优良品种及标准化栽培技术,显著提高了我国食用菌产量、品质、生产效率。

  而李玉不满足于在实验室工作。他说,不能帮农民致富奔小康、为美丽乡村建设贡献力量,还叫什么农业科技工作者?

  2012年起,李玉提出“南菇北移”“北耳南扩”等食用菌产业发展战略,探索出食用菌科技扶贫新模式。“小木耳,大产业”,说的正是李玉团队的科技扶贫成果。对口帮扶3年来,团队为陕西柞水县选育的5个木耳移栽品种都实现了大面积推广。去年,柞水县依靠木耳产业脱贫摘帽。

  如今,李玉团队已建立食用菌技术推广基地31个,带动上万贫困户依靠食用菌稳固脱贫。

  ◆扎根戈壁向着蓝图奔跑

  陈亮是中核集团核工业北京地质研究院副院长,他扎根北山研究高放废物地质处置近十年,才38岁已经生出很多白发。高放废物的安全处置是关系到环保和核工业可持续发展的重大课题。我国西北部的北山预选区,一个只有风沙、荒漠和戈壁,连手机信号都很微弱的地方,却是高放废物处置研究最理想的场址。

  一边是法国知名大学副教授职位,一边是国内戈壁无人区,怎么选?辞职回国,到戈壁去!这是陈亮在29岁时做出的选择。为什么?他说:这是一种召唤。

  2009年,在法国从事相关研究的陈亮,在一次学术会议上第一次系统了解到我国高放废物处置研发的总体规划和进展,第一次知道有一支科研团队扎根戈壁数十年,为绘就这个蓝图挥洒汗水。

  归国十年来,陈亮走过酷暑严寒,与亲人聚少离多,带领科研团队在处置库选址和处置工程技术研发领域取得了一系列重大科研成果,为推动国家高放废物处置北山地下实验室工程发挥了重要作用。陈亮不提苦与累,却把“幸运”“幸福”挂在嘴边:“人生一种幸福就是和一群志同道合的人向着一个伟大的目标奔跑。”

  ◆拳拳之心,岁月可鉴

  访学踏遍青山,学成归国贡献,我国水工抗震学科的带头人、中国工程院院士陈厚群也是其中之一。1958年从莫斯科公派留学毕业后,他谢绝导师一再挽留,毅然回国。

  陈厚群潜心研究水工抗震学科60余载,主持了一系列国家重点攻关项目,攻克了一大批水工抗震世界级难题。从唐山大地震到汶川大地震,陈厚群的研究成果防范了震后重大次生风险,保障了国家能源、水资源和高坝大库安全。

  耄耋之年,他又担任了南水北调专家委员会主任、三峡工程质量检查专家组组长,数十次带领专家团队深入工程现场,提出数百条建议。

  今年已是88岁高龄的陈厚群依然追梦不止,上个月又前往三峡工程现场。秉持科技报国的初心,这位老科学家继续将论文书写在祖国的江河湖泊、高坝大库上。

 

  嫦娥五号进入近圆形环月轨道飞行三维模拟动画图。

  【2020十大国际科技新闻】

  >中国嫦娥五号“揽月”而归

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  12月19日,中国嫦娥五号任务月球样品正式交接。中国首次地外天体样品储存、分析和研究工作拉开了序幕。

  嫦娥五号任务是“探月工程”的第六次任务,也是中国航天迄今为止最复杂、难度最大的任务之一。其有着非常重要的意义--实现中国开展航天活动以来的四个“首次”:首次在月球表面自动采样;首次从月面起飞;首次在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接;首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

  美国《科学》杂志对此予以高度关注。该杂志在报道中指出,嫦娥五号是中国一系列雄心勃勃探月计划的最新行动,它在月表着陆后,从月表铲取一些月壤样品,还钻探到月表之下2米采集月壤岩芯,这些样本将有助于科学家进一步厘清月球的年龄,而且是“自1972年人类最后一次执行登月任务40多年后再次从月球带回岩石样本”。

  >全球加速新冠疫苗研发

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  新冠病毒让超百万条鲜活生命离开了这个世界。为应对这场人类社会的重大灾难,史无前例的疫苗高速开发和测试大幕拉开了。截至12月10日,全球有162种候选疫苗正处于研发阶段,其中52种候选疫苗已经进行临床试验。《科学》杂志称,“从未有如此多的候选疫苗几乎同时开展大规模有效性试验,政府、企业、学术界和非营利组织也从未在这样短的时间里在同一种传染病上投入如此多的财力、人力和精力。”

  突出的例子如美国制药企业辉瑞的疫苗研发主管凯瑟林·简森带领的团队,在破纪录的210天里推出了一支通过临床验证的疫苗;中国工程院院士、军事科学院军事医学研究院研究员陈薇领衔团队研发的“Ad5腺病毒载体疫苗”,在全球范围内第一个进入Ⅱ期临床试验,给世界人民带来希望。

  2020年,人们看到了首批获准用于对抗新冠肺炎的疫苗推出。而2021年初,数种新疫苗的有效性也将变得更加明朗。

  >目前最强逆转艾滋病病毒潜伏方法发现

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  谈“艾”变色,根源仍是对其缺乏了解。艾滋病由人免疫缺陷病毒(HIV)引起,而HIV就是一种逆转录病毒,其无法治愈的原因,是因为目前的抗逆转录病毒治疗,都不能彻底清除HIV感染,这种病毒会在细胞中潜伏,以此方式“躲避”免疫系统。

  因此,在长期病毒抑制治疗后清除病毒感染一直是研究的焦点。科学家们设计出了“激活并杀死”的方法,先将病毒从潜伏的受感染细胞中驱赶出来再进行清除。可惜,在今年以前,“激活”隐藏病毒的方法一直不算成功或有效。

  2月份,美国的科学家们通过两种方法来逆转艾滋病病毒的潜伏,而当逆转潜伏法与适当药物相结合,显著提高了清除该病毒的概率,这种“激活”隐藏病毒的手段,是迄今最强大的潜伏逆转方法。当然,两种“激活”法要结合后续的“杀死”步骤才能完成清除功能,但其无疑为医学界进一步理解病毒维持机制打开了一扇新的大门,让艾滋病治疗研究向前迈出了“震惊的一步”。与此同时,这项成果还展示了与药理潜伏期逆转相关的概念和技术挑战。

  >迄今最大规模人类遗传变异体目录公布

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  生物学和医学发展之迅猛,肉眼可见。现在,科学家对很多疾病的研究可以直抵分子和基因层面,深入研究人类基因组也成为解锁诸多重大疾病病因的关键。可惜的是,在人类基因组中,绝大多数基因的功能依然未知。

  今年6月,英国《自然》旗下杂志同时发表一系列报告,集中描述了对一个汇集了逾14万人样本的数据库--基因组聚集数据库的应用,其涵盖从125748个全外显子组和15708个全基因组测序数据集中,鉴定出的443769个预测的功能丧失型变异体。这是人们迄今拥有的最大规模人类遗传变异体公开目录。

  尽管,科学家距离鉴定出人类全部的预测功能丧失型变异体还很遥远,但这一研究依然是我们现阶段深入认识人类基因功能、发现新疾病相关基因的宝贵资源。

 

  工作人员乘船维护“超级神冈”探测器。

  >科学家发现宇宙物质起源之谜首个佐证

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  宇宙诞生于一场大爆炸。但在这一切的起点,理应产生同样数量的正反物质,而如果正反物质数量相同,它们相遇时又会彼此湮灭,仅留下光子和暗物质。宇宙演化至今,似乎仍然由物质在主导,“正反物质不对称”也成为自然界最大的谜团之一。

  2020年,日本T2K中微子实验国际共同研究团队为这一假说带来了重要支持:他们首次成功让“中微子振荡”现象中决定“粒子与反粒子举动差异”程度的物理量取值范围得到了限制。

  这是一项历时近10年的研究。科学家们已知中微子分为电子型中微子、缪子型中微子和陶子型中微子三种类型及其相应的反中微子,这些“变色龙”能在以接近光速的速度行进时发生改变,即所谓的“中微子振荡”。T2K团队从近1021次质子打靶产生的中微子中检测到90个电子型中微子和15个电子型反中微子。数据分析表明,缪子型中微子转变成电子型中微子的概率,高于缪子型反中微子转变成电子型反中微子的概率。

  实验组的结论其实尚未达到可以被称为“发现”的水平。但这一结果支持宇宙中物质起源与缪子型中微子转变成电子型中微子有关,换句话说,这或是我们研究宇宙物质起源的第一个佐证,让人类距离解开宇宙之谜又近了一步。

  >马斯克发布可实际运作的脑机接口

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  无论你如何评价埃隆·马斯克,也应承认他一向都敢做众人所不敢之事。8月末,他为脑机接口公司Neuralink举行发布会,用“三只小猪”演示了可实际运作的脑机接口芯片和自动植入手术设备。其中一只猪已经植入脑机接口设备两个月并活蹦乱跳,另一只曾植入电极又取了出来,最后一只则未植入任何设备。

  这次发布会引起空前关注。因为被植入芯片的实验猪,向全世界展示了神经信号的读取和写入,研究人员可以通过芯片传导出来的信息看到猪的脑电图。马斯克在2016年就曾透露过其人脑与机器交互的想法,能够看出,与去年原型首次亮相时相比,现在该技术与实现马斯克的雄心壮志的距离要近得多。

  不过,马斯克本人和该公司都表明,他们主要研究方向或将是医疗领域,即利用脑机接口来帮助人类对抗记忆力衰退、颈脊髓损伤以及癫痫、抑郁、帕金森等神经系统疾病。如果它们的安全性和可靠性可以让科学家、医生以及许许多多患者们信服,那这一技术无疑将真正造福人类。

  >室温超导在超高压下首次实现

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  1911年,一名荷兰物理学家发现,当温度降低至4.2K(约-268.95℃)时浸泡在液氨里的金属汞的电阻会消失。这是超导现象,我们距离其首次被发现已过百年。

  10月,一个美国团队报告创造出一种有机源氢化物材料,首次在高达15摄氏度的温度下观察到室温超导现象。此前研究表明,富氢材料在高压下可以将超导温度提高至-23℃左右。此次科学家将实现零电阻的温度提高到了15℃,这是在2670亿帕斯卡压力下的一个光化学合成三元含碳硫化氢系统中实现的。

  开发在室温下没有电阻和磁场驱逐的超导材料,是凝聚态物理学追求的目标,新成果不但打破诸多障碍,还将为许多潜在应用铺路。可以说,经过一个世纪的找寻,人类向创造出具有最优效率电力系统的目标迈出了重要一步。

 

  磁星是中子星,其磁场强度是地球磁铁的1亿倍。

  >快速射电暴在银河系内起源首次确定

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  这是一段时间仅仅数毫秒的射电脉冲。有天文学家认为,它可能只是两颗恒星碰撞时产生的噪音,另有一些人更乐意相信,这是来自外星人的信息,由高等地外文明的技术“外泄”造成。

  它名为快速射电暴,自2007年第一次被发现以来身上迷雾一重叠一重。其物理起源未知,但能量极大,无法忽视。尽管付出了很多努力,科学家也一直在发展相关理论,但从未能理解快速射电暴背后的物理学原理,连确定起源也存在着巨大挑战--它持续时间实在是太短了,天文学家很难对其定位。

  而11月,英国《自然》杂志发表的3篇论文称,科学家首次确定了一个快速射电暴在银河系内的起源:多个卫星及地面望远镜探测到的这些无线电波的明亮脉冲显示,它们来自银河系内的一颗磁星。

  这是第一个探测到无线电波以外辐射的快速射电暴,且是第一个在银河系中被发现的,同时也是第一个与被称为磁星的恒星残留物有关的快速射电暴,证明了磁星可以是快速射电暴的起源。该发现得益于加拿大和美国团队对快速射电暴的持续关注,以及中国500米口径球面射电望远镜(FAST)对这一天空区域的重要监测结果。

  >“阿尔法折叠”精准预测蛋白质三维结构

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  一个有50年历史的老问题,“阿尔法折叠”改变了游戏规则。名为“阿尔法折叠”的人工智能(AI)攻克了生物学领域一项重大难题:预测蛋白质如何从线性氨基酸链卷曲成3D形状以执行任务。

  在2020年的“蛋白质结构预测关键评估”中,“阿尔法折叠”在满分100的比赛中的中位分数为92.4,预测最具挑战性的蛋白质的平均得分为87,比次优预测高出25分。它甚至擅长预测嵌入细胞膜的蛋白质结构,而细胞膜正是许多人类疾病的核心,以往的X射线晶体学很难对其展开研究。

  这一技术成就被认为将改变结构生物学和蛋白质研究的未来:实验学家将能使用精确结构预测来理解不透明的低温电磁数据;药物设计者也可借此迅速厘清新冠病毒等危险病原体中每种蛋白质的结构,从而更快研发出相关药物。

  >“基因魔剪”首次治愈两种遗传性血液病

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  这是CRISPR基因编辑技术临床首次证实可有效治疗遗传疾病。

  镰刀型红细胞贫血和β-地中海贫血,是两种常见的基因缺陷性疾病,其共同特点是由于珠蛋白基因的缺陷使血红蛋白中的珠蛋白肽链有一种或几种合成减少或不能合成,从而产生无效的血红蛋白。目前常见的治疗方法是输血或输入铁螯合剂,很可惜这些方法容易出现中毒现象;利用造血干细胞移植本是一个根治之法,但匹配的捐赠者很可能匮乏,移植后的并发症也随时会发生。正因此,基因治疗从分子水平上纠正治病基因的表达,成为病人的新希望。

  2020年年底,美国研究人员宣布他们用CRISPR技术对患者的骨髓干细胞进行基因编辑后,两名β—地中海贫血患者和一名镰状细胞疾病患者,不再需要输血。这一次,“基因魔剪”实现了精准靶向治疗,为未来基因缺陷性疾病的成功治愈提供了可能。当然,CRISPR这一技术在疾病领域的应用,才刚刚开始。

  (本期内容来源:新华网、科技日报)

   

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