2019 年度中国科学十大进展揭晓

2 月27 日，科技部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）发布2019 年度中国科学十大进展。分别为：

1.探测到月幔物质出露的初步证据

中国的嫦娥四号探测器最近成功着陆在月球背面SPA 区域的冯·卡门撞击坑内，并利用搭载的月球车——玉兔2 号开展了巡视探测。中国科学院国家天文台李春来研究组与合作者，报告了玉兔2 号上配置的可见光和近红外光谱仪（VNIS）的初步光谱探测结果，分析发现了低钙（斜方）辉石和橄榄石的存在，这种矿物组合很可能代表了源于月幔的深部物质。进一步的地质背景分析表明，这些物质是由附近直径72 公里的芬森撞击坑挖掘出来、并抛射到了嫦娥四号着陆地点的月幔物质。

2.构架出面向人工通用智能的异构芯片

清华大学施路平研究组与合作者提出了一种天机芯片架构，它高效集成了上面的两种方法，提供了一个异构集成的协同计算平台。该芯片采用多核结构、可重构构件和流线型数据流的混合编码方案，既能同时独立支持基于计算机科学的机器学习算法和神经科学主导的算法以及神经科学中的多种编码方案，还支持两者的异构混合建模，提供新的解决方案。

3.提出基于DNA 检测酶调控的自身免疫疾病治疗方案

随着cGAS 被揭示，科学家发现在检测病毒入侵以外，cGAS 的异常激活也直接导致一类自身免疫疾病。军事医学研究院（国家生物医学分析中心）张学敏和李涛研究组与合作者发现，乙酰化修饰是控制cGAS 活性的关键分子事件，并揭示了其背后的调控规律。研究人员鉴定了cGAS 的3 个关键乙酰化位点（K384、K394 和K414），发现其中任何一个位点发生乙酰化修饰，都可以致使cGAS失去活性。进而，研究者发现乙酰水杨酸（阿司匹林）可以强制cGAS 在上述关键位点上发生乙酰化从而抑制其活性。此外，对cGAS 调控机制的进一步探究发现，cGAS 在胞内是以复合物形式存在并发挥功能的。上述研究不但揭示了机体抗病毒感染的关键调控机制，还发现了有效的cGAS 抑制剂，为AGS（艾卡迪综合征）等自身免疫疾病提供了潜在治疗策略。

4.破解藻类水下光合作用的蛋白结构和功能

中国科学院植物研究所沈建仁、匡廷云研究组报道了海洋硅藻——三角褐指藻FCP 的高分辨率晶体结构，揭示了蛋白支架内的7 个叶绿素a、2 个叶绿素c、7 个岩藻黄素以及可能的1 个硅甲藻黄素的详细结合位点，从而揭示了叶绿素a 和c之间的高效能量传递途径。该研究团队进一步与清华大学生命科学学院隋森芳研究组合作，解析了硅藻的光系统II（PSII）与FCPII 超级复合体的分辨率为3.0 埃的冷冻电镜结构。整个PSIIFCPII 二聚体包含230 个叶绿素a 分子、58 个叶绿素c 分子、146 个类胡萝卜素分子以及锰簇复合物、电子传递体和大量脂分子等。为了更进一步理解水下光合作用，研究人员还基于冷冻电镜技术解析了广泛存在的与高等植物具有相似光合作用的水生生物——绿藻（假根羽藻）光系统I（PSI）-捕光复合体I（LHCI）超级复合体的结构，分辨率达到3.49 埃。并与浙江大学医学院张兴研究组合作，解析了绿藻——莱茵衣藻完整的C2S2M2N2 型PSII-LHCII 超级复合体的冷冻电镜结构，分辨率为3.37 埃。

5.基于材料基因工程研制出高温块体金属玻璃

中国科学院物理研究所柳延辉研究组与合作者基于材料基因工程理念开发了具有高效性、无损性、易推广等特点的高通量实验方法，设计了一种Ir-Ni-Ta-（B）合金体系，获得了高温块体金属玻璃，其玻璃转变温度高达1162 K。新研制的金属玻璃在高温下具有极高强度，1000 K 时的强度高达3.7 千兆帕，远远超出此前报道的块体金属玻璃和传统的高温合金。该金属玻璃的过冷液相区达136K，宽于此前报道的大多数金属玻璃，其形成能力可达到3 毫米，并使其可通过热塑成形获得在高温或恶劣环境中应用的小尺度部件。

6.阐明铕离子对提升钙钛矿太阳能电池寿命的机理

为提高钙钛矿太阳能电池本征稳定性，北京大学工学院周欢萍研究组、化学与分子工程学院严纯华/孙聆东研究组及其合作者提出，通过在钙钛矿活性层中引入铕离子对（Eu3+/Eu2+）作为“氧化还原梭”，可同时消除Pb0 和I0 缺陷，进而大幅提升器件使用寿命。有趣的是，该离子对在器件使用过程中没有明显消耗，对应的器件的效率最高达到了21.52%（认证值为20.52%），并且没有明显的迟滞现象。同时，引入铕离子对的薄膜器件表现出优异的热稳定性和光稳定性，在连续太阳光照或85℃加热1000 小时后，器件仍可分别保持原有效率的91%和89%；在最大功率点连续工作500 小时后保持原有效率的91%。该方法解决了铅卤钙钛矿太阳能电池中限制其稳定性的一个重要的本质性因素，可以推广至其他钙钛矿光电器件，对于其他面临类似问题的无机半导体器件也具有参考意义。

7.青藏高原发现丹尼索瓦人

中国科学院青藏高原研究所陈发虎研究组、兰州大学张东菊研究组联合德国马普学会进化人类学研究所Jean-Jacques Hublin 研究组等合作者，报道了一个利用古蛋白质分析方法鉴定为丹尼索瓦人的下颌骨，该下颌骨来自于中国甘肃省夏河县的白石崖溶洞。研究人员通过对化石上附着的碳酸盐结核进行铀系法测年，确定下颌骨至少有16 万年的历史。该项研究表明，早在现代智人到来之前，丹尼索瓦人在中更新世晚期就已经生活在青藏高原高海拔地区，并成功地适应了高寒缺氧环境。

8.实现对引力诱导量子退相干模型卫星检验

中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、范靖云等与合作者，利用“墨子号”量子科学实验卫星，在国际上率先在太空中开展了引力诱导量子纠缠退相干的实验检验，对穿越地球引力场的量子纠缠光子退相干情况进行测试。这是国际上首次利用量子卫星在地球引力场中对尝试融合量子力学与广义相对论的理论进行实验检验，将极大地推动相关物理学基础理论和实验研究。

9.揭示非洲猪瘟病毒结构及其组装机制

中国科学院生物物理研究所饶子和王祥喜团队和中国农业科学院哈尔滨兽医研究所步志高团队联合上海科技大学等单位，在上海科技大学冷冻电镜中心连续收集了高质量数据，采用一种优化的图像重构策略，解析了非洲猪瘟病毒衣壳的三维结构，其分辨率达到4.1 埃。该衣壳颗粒体型巨大且结构复杂，它们组装成五重对称体和三重对称体的复合结构。主要衣壳蛋白p72 原子分辨率结构展示出非洲猪瘟病毒潜在的构象型抗原表位，与其他的核胞质大DNA 病毒（NCLDV）显著不同。这些结构细节揭示了衣壳稳定性和组装的分子基础，对非洲猪瘟疫苗的研发具有十分重要的理论指导意义。

10.首次观测到三维量子霍尔效应

南方科技大学物理学系张立源研究组、中国科学技术大学物理学系乔振华研究组及新加坡科技设计大学杨声远等合作，在块体碲化锆（ZrTe5）晶体中首次实验实现了“三维量子霍尔效应”。该研究进展提供了三维量子霍尔效应的实验证据，并提供了一个进一步探索三维电子体系中奇异量子相及其相变的很有前景的平台。