6.获得高分辨率的剪接体三维结构图
施一公是当代中国最著名的几位科学家之一,他不仅热心于科技体制改革讨论并参与社会活动,而且对生物研究从无懈怠,年年有重要成果问世。今年他和同事的一项成就,更是被许多媒体冠以“诺奖级”之名。
8月,《科学》杂志发表了清华大学生命科学学院施一公研究组的两篇论文,《3.6埃的酵母剪接体结构》和《前体信使RNA剪接的结构基础》。他们用冷冻电镜获得了分辨率高达3.6埃米的剪接体三维结构,并在此基础上,阐述了剪接体是如何剪接的。这论文被学界认为破解了结构生物学最大难题之一。还有评论认为,这是近30年中国在基础生命科学领域做出的最大贡献。
DNA要表达成生命活动,就离不开剪接体。剪接体由核糖核酸和蛋白分子组成,可以把已具雏形的信使RNA(DNA和蛋白质之间的传话人),剪掉一些片段,再加上一些片段,变成合格的信使。
一直以来,解析剪接体三维结构被认为是分子生物学里的热门研究。因为许多疾病源于基因的错误剪接或针对剪接体的调控错误。在真核生物中,基因表达由RNA聚合酶、剪接体和核糖体合力工作。其中,RNA聚合酶和核糖体的结构解析曾分别获得2006年和2009年的诺贝尔化学奖。而剪接体作为生命中的一大工具,其结构解析的难度被普遍认为高于RNA聚合酶和核糖体。
施一公团队成功的前提,是使用了裂殖酵母为实验对象,并且拥有世界最大的冷冻电镜。他们的研究成果,使人们第一次在近原子分辨率上看到了剪接体的细节——剪接体的外形轮廓十分不对称,各个蛋白相互缠绕,形成了分子量和体积巨大的复合物。这是自1993年RNA(核糖核酸)剪接发现以来,科学家率先对剪接体近原子分辨率结构进行解析,对人类进一步揭示与剪接体相关疾病的机理,提供了结构基础和理论。
7.中国锶光钟1.38亿年不差一秒
一秒到底有多长?好像能说清,但永远不能完全说清。报时的机器有多精确,时间的定义就有多精确。
中国计量科学研究院研制的锶87原子光晶格钟(以下简称锶光钟)数据首次被国际频率标准工作组采纳,为我国未来在重新定义秒的国际问题上争得了话语权。今年7月,中国科学家顺利完成了锶光钟的第一次系统频移评定和绝对频率测量工作,准确度相当于1.38亿年不差一秒。
锶光钟是目前世界上频率稳定度最高的原子钟,也是研究最多的冷原子光晶格钟,高出现行秒定义所采用的铯原子喷泉钟2个数量级,被认为是新一代秒定义最有潜力的候选者。它使用好几个不同波长激光光源,从而使频率一致化,结构十分复杂。
中国计量院锶原子光晶格钟研究工作始于2007年。目前,包括中国计量院在内,已有美国科罗拉多大学与美国标准与技术研究院联合实验室、日本东京大学、法国巴黎天文台时间频率标准实验室等8家单位的锶光钟数据被国际频率标准工作组采纳。
国际频率标准工作组9月在法国决定,于2025年—2028年间完成新一代秒的定义。如果使用光钟的新技术来重新定义秒,将对全球卫星定位导航系统、人类探索宇宙和研究物理学规律等领域产生极为深远的影响。研究者称,如果中国在这方面失去话语权,现有的系统就不能够独立复现秒定义,所有与此相关的科研和应用都将失去独立性。科学家还将进一步提高锶光钟的准确度。
8.中国女科学家屠呦呦获诺贝尔生理学或医学奖
中国大陆科学家拿诺贝尔奖还要多久?10月5日,随着瑞典卡罗琳斯卡医学院宣布屠呦呦荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖,几十年以来,这般萦绕在国人耳边无数次的诘问就此终结。
作为第一位获诺贝尔科学奖项的中国本土科学家,84岁的中国女药学家屠呦呦长期从事中药和中西药结合研究。在获奖致辞中,屠呦呦感言青蒿素是传统中医药献给世界的礼物。疟疾是一种因蚊叮咬而感染疟原虫所引起的虫媒传染病,每年有高达数亿的人深受其扰。在历史上,疟疾是最为流行且凶险的传染病之一。屠呦呦从我国传统医学典籍中获得灵感,从野草中提取出抗击疟疾的良药。青蒿素现在已在全球拯救了数以百万的生命。屠呦呦与她所在科研团队发现的青蒿素必将载入科技发展历程的光辉史册。
“中医究竟是不是科学”常成为论战题目。屠呦呦的获奖因其发现的青蒿素对治疗疟疾获奖,不仅展示了中国在医学方面的斐然成就,让世界重新认识到传统中医药的巨大价值,也顺带又引起了网上新一轮热议和论战。
另外,屠呦呦踏实的科研态度,勇于坐冷板凳的事迹也再次被媒体挖掘。媒体津津乐道的,是屠呦呦仅有大学本科学位,无海外留学背景,头顶上更无两院院士头衔。早在四年前,“拉斯克奖”就授予了这位中国女科学家,科技日报记者当时为此专访了屠呦呦,就深感她面对荣誉十分从容,不以扬名为意。今年夺得诺奖后,屠呦呦再次拒绝了众多媒体的采访,耄耋之年的她一如往常,继续过着自己平静的退休生活。
9.中国自研大型客机C919首架下线
C919“童鞋”的名字起得颇为“任性”:C是China 的首字母,也是商飞(COMAC)的首字母;第一个“9”寓意天长地久;“19”代表的是中国首型大型客机最大载客量为190座。11月2日,我国自主研制的C919大型客机(COMAC C919)首架机正式下线。
C919能成为“网红”并非单纯是“主要看气质”。C919的设计性能超过了大部分同类机型: C919使用的LEAP-1C发动机比“前辈”CFM56发动机燃油消耗减少16%; C919相对空客、波音的竞争机型,可以减少5%的空气阻力;C919使用的最高端的铝锂合金和复合材料,占结构重量的五分之一还多,这使得飞机更轻;C919的新型空气分配系统让空气更新鲜均匀;C919具有高度模块化和综合化的航电系统、带包线保护功能的全数字电传飞控系统。
作为中国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机,C919基本型混合级布局158座,全经济舱布局168座、高密度布局174座,标准航程4075公里,增大航程5555公里。针对先进的气动布局、结构材料和机载系统,C919的研制人员共规划了102项关键技术攻关。C919大型客机是建设创新型国家的标志性工程,拥有自主知识产权。
C919正式下线标志着C919大型客机项目工程发展阶段研制取得了阶段性成果,为下一步首飞奠定了坚实基础。作为《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006—2020)》确定的16个重大专项之一,大型飞机体现了建设创新型国家,提高我国自主创新能力和增强国家核心竞争力的重大战略决策。
痛楚与荣耀,苦难和辉煌。对于这样的双重体验,C919的研发人员并不感到陌生。回顾中国大飞机研制过程,从不计成本、以造军用飞机的方式做出运-10的“任性”,到尊重市场规律生产出“颜值高”的C919。这些年里,我国飞机产业发展面临着国际社会和市场环境的风云变幻,然而,包括C919研制人员在内的广大航天航空人发展产业的报国愿景却一如当初。
10.暗物质卫星“悟空”上天
暗物质是宇宙最大谜题之一。我们从超额的引力推测它们存在,但是无法证实它们是什么东西。现在,一个小个子中国卫星要加入搜寻暗物质的工作了。
搭载着暗物质粒子探测卫星的长征二号丁运载火箭,12月在酒泉卫星发射中心升空,顺利入轨。24日,卫星成功获取首批科学数据,并下传至中科院国家空间科学中心空间科学任务大厅。未来它会巡天观测两年,然后定向观测两年。
名为“悟空”的暗物质粒子探测卫星,是中科院空间科学战略性先导科技专项中首批立项研制的4颗科学实验卫星之一,是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星,超过所有同类探测器。卫星上装载的暗物质粒子探测器,将在太空中开展高能电子及高能伽马射线探测任务,探寻暗物质存在的证据。它还将帮助科学家研究宇宙射线起源。
暗物质粒子探测卫星工作轨道为高约500千米的晨昏太阳同步轨道,每天平均观测500万个高能粒子,每天回传的数据量约16G,相当于一部高清电影的数据量。卫星根据任务需求,采用BGO量能器结合硅阵列探测器和塑闪阵列探测器,完成高能粒子能量、方向、电荷的测量,并以中子探测器提高电子与质子鉴别率。
暗物质粒子探测卫星是我国第一颗由中科院完全研制、生产的卫星,中科院国家空间科学中心负责卫星工程的总体工作。
“悟空”的名字,来自9月底开始的网上公开征名活动。发射前一天,这个名字才确定下来。征名活动也是为了公众科学传播,尤其为了吸引青少年。此次发射,中科院还邀请了青年天文爱好者和著名科幻作家刘慈欣前往戈壁观看发射,显示出中国科研界更加关注“公众关系”,心态也更开放了。
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