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8. 大數(shù)據(jù)刻畫出迄今最高精度的地球3億年生物多樣性演變歷史

生命起源與演化是世界十大科學(xué)之謎之一。地球上曾經(jīng)生活過的生物99%以上已經(jīng)滅絕，通過化石記錄重建地球生物多樣性變化歷史是認識當(dāng)今生物多樣性現(xiàn)狀與未來趨勢的最重要途徑之一。然而，地質(zhì)歷史時期地球生物多樣性變化研究的時間分辨率低、生物分類粗，無法精確識別突發(fā)性重大生物演變事件，也不能為近代地球生態(tài)系統(tǒng)演變研究提供重要參考。

南京大學(xué)沈樹忠、樊雋軒團隊聯(lián)合國內(nèi)外專家創(chuàng)建國際大型數(shù)據(jù)庫，自主研發(fā)人工智能算法，利用“天河二號”超算取得突破，獲得了全球第一條高精度的古生代3億多年的海洋生物多樣性演化曲線，時間分辨率較國際同類研究提高400多倍。

新曲線精準刻畫出地球生物多樣性演變過程中的多次重大生物滅絕、復(fù)蘇和輻射事件，揭示了當(dāng)時生物多樣性變化與大氣CO2含量以及全球性氣候劇變的協(xié)同關(guān)系。該研究將推動整個演化古生物學(xué)研究的變革。

古生代海洋生物多樣性曲線與重要演化事件，圖|科學(xué)網(wǎng)

9. 深度解析多器官衰老的標記物和干預(yù)靶標

隨著人口老齡化程度的日益加劇，深入研究衰老、科學(xué)應(yīng)對人口老齡化是新時代的國家重大需求。

圍繞衰老的機制和干預(yù)等核心科學(xué)問題，中國科學(xué)院動物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組，中國科學(xué)院北京基因組研究所張維綺研究組，同北京大學(xué)湯富酬研究組聯(lián)合攻關(guān)，利用多學(xué)科交叉的方法，在系統(tǒng)水平上揭示了哺乳動物多器官衰老的新型生物學(xué)標記物和可調(diào)控靶標。在衰老機制解析方面，發(fā)現(xiàn)氧化還原通路穩(wěn)態(tài)失衡是靈長類卵巢衰老的主要分子特征，為評價卵巢衰老及女性生殖力下降提供了新型生物學(xué)標志物，也為尋找延緩卵巢衰老的措施及開發(fā)相關(guān)疾病的干預(yù)策略提供了新思路。在衰老干預(yù)方面，闡明熱量限制（“七分飽”）可通過調(diào)節(jié)機體各組織的免疫炎癥通路，延緩多器官衰老的新型分子機制，揭示了代謝干預(yù)、免疫反應(yīng)與健康壽命之間的科學(xué)聯(lián)系。

這些研究成果加深了人們對器官衰老異質(zhì)性和復(fù)雜性的理解，為建立針對衰老及衰老相關(guān)疾病的早期預(yù)警和科學(xué)應(yīng)對策略奠定了重要基礎(chǔ)。

卡路里限制延緩多器官衰老的系統(tǒng)生物學(xué)研究，圖|科學(xué)網(wǎng)

10. 實驗觀測到化學(xué)反應(yīng)中的量子干涉現(xiàn)象

化學(xué)反應(yīng)的進程伴隨著復(fù)雜的量子力學(xué)現(xiàn)象，但其通常難以被直接觀測到，因而化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)亦難以得到透徹的理解。

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所楊學(xué)明院士、張東輝院士、孫志剛和肖春雷研究團隊提供了一個研究范例。他們研究發(fā)現(xiàn)，在H + HD→H2 + D反應(yīng)中，在碰撞能量為1.9～2.2電子伏的范圍內(nèi)，產(chǎn)物H2（v= 2，j= 3）的后向散射呈現(xiàn)顯著的振蕩（其中v是振動量子數(shù)，j是轉(zhuǎn)動量子數(shù)）。通過拓撲理論分析，發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)存在兩條迥然不同的反應(yīng)路徑，振蕩是由這兩條路徑之間的量子力學(xué)干涉所產(chǎn)生的。該研究揭示了該反應(yīng)在較低能量處，量子幾何相位效應(yīng)仍然存在，并可以被觀測到。

這非常類似于眾所周知的Aharonov-Bohm效應(yīng)，清晰地揭示了化學(xué)反應(yīng)的量子性。

H + HD反應(yīng)的兩條途徑，圖|科學(xué)網(wǎng)

“中國科學(xué)十大進展”遴選活動由科學(xué)技術(shù)部高技術(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）牽頭舉辦，至今已成功舉辦16屆，旨在宣傳我國重大基礎(chǔ)研究科學(xué)進展，激勵廣大科技工作者的科學(xué)熱情和奉獻精神，開展基礎(chǔ)研究科學(xué)普及，促進公眾理解、關(guān)心和支持基礎(chǔ)研究，在全社會營造良好的科學(xué)氛圍。