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[video:20170221科技部：2016年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展發(fā)布]
　　2月20日，科學(xué)技術(shù)部基礎(chǔ)研究司與高技術(shù)研究發(fā)展中心聯(lián)合召開(kāi)“2016年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展解讀會(huì)”，發(fā)布了2016年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。中國(guó)科學(xué)院相關(guān)單位獨(dú)立或合作取得的7項(xiàng)重大科學(xué)成果入選，包括：研制出將二氧化碳高效清潔轉(zhuǎn)化為液體燃料的新型鈷基電催化劑；開(kāi)創(chuàng)煤制烯烴新捷徑；揭示水稻產(chǎn)量性狀雜種優(yōu)勢(shì)的分子遺傳機(jī)制；提出基于膽固醇代謝調(diào)控的腫瘤免疫治療新方法；發(fā)現(xiàn)精子RNA可作為記憶載體將獲得性性狀跨代遺傳；構(gòu)建出世界上首個(gè)非人靈長(zhǎng)類(lèi)自閉癥模型；揭示胚胎發(fā)育過(guò)程中關(guān)鍵信號(hào)通路的表觀遺傳調(diào)控機(jī)理。
　　其他3項(xiàng)入選成果為：揭示RNA剪接的關(guān)鍵分子機(jī)制；研制出首個(gè)穩(wěn)定可控的單分子電子開(kāi)關(guān)器件；揭示水的核量子效應(yīng)。
　　中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展遴選活動(dòng)由科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心主辦，至今已成功舉辦12屆，旨在宣傳我國(guó)重大基礎(chǔ)研究科學(xué)進(jìn)展，激勵(lì)廣大科技工作者的科學(xué)熱情和奉獻(xiàn)精神，開(kāi)展基礎(chǔ)研究科普宣傳，促進(jìn)公眾理解、關(guān)心和支持科學(xué)基礎(chǔ)研究，在全社會(huì)營(yíng)造良好的科學(xué)氛圍。
　　中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展遴選程序分為推薦、初選和終選3個(gè)環(huán)節(jié)?！吨袊?guó)基礎(chǔ)科學(xué)》、《科技導(dǎo)報(bào)》、《中國(guó)科學(xué)院院刊》、《中國(guó)科學(xué)基金》和《科學(xué)通報(bào)》5家編輯部推薦了2015年12月1日至2016年11月30日期間正式發(fā)表的科學(xué)研究成果共278項(xiàng)。2016年1月，科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心組織召開(kāi)初選會(huì)議，邀請(qǐng)專(zhuān)家從推薦的科學(xué)進(jìn)展中遴選出30項(xiàng)進(jìn)入終選。終選采取網(wǎng)上投票方式，邀請(qǐng)兩院院士、973計(jì)劃顧問(wèn)組和咨詢組專(zhuān)家、973計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任等2000余名專(zhuān)家學(xué)者對(duì)候選科學(xué)進(jìn)展進(jìn)行網(wǎng)上投票，得票數(shù)排名前10位的成為2016年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。
　　附：2016年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展進(jìn)展簡(jiǎn)介
　　1. 研制出將二氧化碳高效清潔轉(zhuǎn)化為液體燃料的新型鈷基電催化劑
　　將二氧化碳在常溫常壓下電還原為碳?xì)淙剂?，是一種潛在的替代化石原料的清潔能源策略，并有助于降低二氧化碳排放對(duì)氣候造成的不利影響。實(shí)現(xiàn)二氧化碳電催化還原的關(guān)鍵瓶頸問(wèn)題是將二氧化碳活化為CO2？？自由基負(fù)離子或其它中間體，這需要異常高的過(guò)電位。最近報(bào)道顯示，基于金屬氧化物還原得到的金屬比通過(guò)其它方法制備的金屬催化活性要高，但是不清楚金屬氧化物如何改變了金屬的電催化活性，這主要是因?yàn)榻缑婧腿毕莸任⒔Y(jié)構(gòu)的存在影響了二氧化碳還原的活性。為了評(píng)估金屬和金屬氧化物兩種不同催化位點(diǎn)的作用，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授謝毅和孫永福研究組制備了四原子厚的鈷金屬層和鈷金屬/氧化鈷雜化層。他們發(fā)現(xiàn)在低過(guò)電位下，相對(duì)于塊材表面的鈷原子，原子級(jí)薄層表面的鈷原子具有更高的生成甲酸鹽的本征活性和選擇性。而部分氧化的原子層進(jìn)一步提高了它們的本征催化活性，在過(guò)電位僅為0.24伏下實(shí)現(xiàn)了10毫安每平方厘米的電流輸出超過(guò)40小時(shí)，且其甲酸鹽選擇性接近90%，這超過(guò)此前報(bào)道的金屬或金屬氧化物電極在同等條件下得到的結(jié)果。該研究工作有助于讓研究者重新思考如何獲得高效和穩(wěn)定的CO2電還原催化劑。相關(guān)研究論文發(fā)表在2016年1月7日《自然》(Nature [529(7584):68—71])上。加州理工大學(xué)教授Karthish Manthiram評(píng)論認(rèn)為，“這是一次重大的科學(xué)突破。雖然它在進(jìn)入商業(yè)化使用之前還需要一段非常長(zhǎng)的時(shí)間，但是目前這個(gè)階段的發(fā)展不管從哪個(gè)角度看都是積極樂(lè)觀的。”
　　2. 開(kāi)創(chuàng)煤制烯烴新捷徑
　　烯烴是與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的重要化學(xué)品。我國(guó)是烯烴消費(fèi)大國(guó)，其傳統(tǒng)的生產(chǎn)原料主要依賴(lài)石油，這不僅使烯烴的生產(chǎn)成本居高不下，同時(shí)也嚴(yán)重地危及到了我國(guó)的能源安全。20世紀(jì)初，德國(guó)科學(xué)家費(fèi)舍爾和拓普希提出了一條由煤經(jīng)水煤氣變換生產(chǎn)烯烴的費(fèi)-托(F-T)路線，但是，該過(guò)程原理上會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，同時(shí)還需要消耗大量的水，嚴(yán)重阻礙了該技術(shù)發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用。中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員包信和及潘秀蓮研究團(tuán)隊(duì)從納米催化的基本原理入手，開(kāi)發(fā)出了一種過(guò)渡金屬氧化物和有序孔道分子篩復(fù)合催化劑，成功實(shí)現(xiàn)了煤基合成氣一步法高效生產(chǎn)烯烴，C2到C4低碳烯烴單程選擇性突破了費(fèi)托過(guò)程的極限，一躍超過(guò)80%。同時(shí)，反應(yīng)過(guò)程完全避免了水分子的參與，從源頭回答了李克強(qiáng)總理提出的“能不能不用水或者少用水進(jìn)行煤化工”的詰問(wèn)。該成果在納米尺度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)分別控制反應(yīng)活性和產(chǎn)物選擇性的兩類(lèi)催化活性中心的有效分離，使在氧化物催化劑表面生成的碳?xì)渲虚g體在分子篩的納米孔道中發(fā)生受限偶聯(lián)反應(yīng)，成功實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)產(chǎn)物隨分子篩結(jié)構(gòu)的可控調(diào)變。相關(guān)研究論文發(fā)表在2016年3月4日《科學(xué)》(Science [351(6277):1065—1068])上?！犊茖W(xué)》同期以“令人驚奇的選擇性”為題刊發(fā)了專(zhuān)家評(píng)論和展望，稱(chēng)贊該研究在原理上的突破將帶來(lái)在工業(yè)上的巨大競(jìng)爭(zhēng)力。該研究并被產(chǎn)業(yè)界同行譽(yù)為“煤轉(zhuǎn)化領(lǐng)域里程碑式的重大突破”。
　　3. 揭示水稻產(chǎn)量性狀雜種優(yōu)勢(shì)的分子遺傳機(jī)制
　　不斷提高谷物產(chǎn)量以保障全球糧食安全是作物遺傳育種的長(zhǎng)期目標(biāo)。雜種優(yōu)勢(shì)是指通過(guò)雜交使后代展現(xiàn)出比父本和母本具有更優(yōu)勢(shì)性狀的現(xiàn)象，是一種重要的作物育種策略。為了揭示水稻產(chǎn)量性狀雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳基礎(chǔ)，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所研究員韓斌和黃學(xué)輝研究組與中國(guó)水稻所研究員楊仕華合作，對(duì)17套代表性雜交水稻品系的10074份F2代材料進(jìn)行了基因型和表型性狀分析。他們因此系統(tǒng)鑒定了與水稻產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)的遺傳位點(diǎn)，并將現(xiàn)代雜交水稻品系鑒定為3個(gè)群系，代表了不同的雜交育種體系。他們發(fā)現(xiàn)，雖然在所有雜交稻中并沒(méi)有完全相同的與雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)的遺傳位點(diǎn)，但在同一群系內(nèi)，都有少量來(lái)自母本的基因位點(diǎn)通過(guò)不完全顯性的機(jī)制對(duì)大部分雜種的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)有重要貢獻(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)將有利于進(jìn)行高效的雜交優(yōu)化配組，以快速獲得具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和抗逆的雜交品種。相關(guān)研究論文以長(zhǎng)文形式發(fā)表在2016年9月29日《自然》(Nature [537(7622): 629—633])上。
　　4. 提出基于膽固醇代謝調(diào)控的腫瘤免疫治療新方法
　　T細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤免疫治療是治療腫瘤最有效的四種武器之一，在臨床上已取得了巨大的成功。但現(xiàn)有的基于信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控的腫瘤免疫治療手段只對(duì)部分病人有效，因此急需發(fā)展新的方法讓更多的病人受益。中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員許琛琦、李伯良與合作者從全新角度研究了T細(xì)胞的腫瘤免疫應(yīng)答反應(yīng)。他們認(rèn)為通過(guò)調(diào)控T細(xì)胞的“代謝檢查點(diǎn)”可改變其代謝狀態(tài)，使其獲得更強(qiáng)的抗腫瘤效應(yīng)功能。他們鑒定出膽固醇酯化酶ACAT1是調(diào)控腫瘤免疫應(yīng)答的代謝檢查點(diǎn)，抑制其活性可以增強(qiáng)CD8+ T細(xì)胞的腫瘤殺傷能力。其主要機(jī)理是CD8+ T細(xì)胞質(zhì)膜膽固醇水平明顯增加，幫助T細(xì)胞抗原受體簇和免疫突觸高效形成。他們還發(fā)現(xiàn)ACAT1抑制劑Avasimibe(作為用于治療動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)疾病的藥物，已進(jìn)行了III期臨床試驗(yàn))具有很好的抗腫瘤效應(yīng)，并且能與現(xiàn)有的臨床藥物PD-1抗體聯(lián)合治療來(lái)獲得更好的腫瘤免疫治療效果。他們的研究開(kāi)辟了腫瘤免疫治療的一個(gè)全新領(lǐng)域，證明了代謝調(diào)控的關(guān)鍵作用；同時(shí)發(fā)現(xiàn)ACAT1這一新的治療靶點(diǎn)，拓展了ACAT1小分子抑制劑的應(yīng)用前景，為腫瘤免疫治療提供了新思路與新方法。相關(guān)研究論文發(fā)表在2016年3月31日《自然》(Nature [531(7596):651—655])上?！蹲匀弧钒l(fā)表的同行評(píng)論指出：“這項(xiàng)研究成果可能開(kāi)發(fā)成抗腫瘤和抗病毒的新藥物?！薄都?xì)胞》發(fā)表的同行評(píng)論指出：“這項(xiàng)研究為對(duì)anti-PD-1沒(méi)有治療效應(yīng)或產(chǎn)生抵抗的病人提供了新的希望?！?br/>　　5. 揭示RNA剪接的關(guān)鍵分子機(jī)制
　　RNA剪接是地球上所有真核生物從DNA到蛋白質(zhì)信息傳遞這一“中心法則”的關(guān)鍵一環(huán)。通過(guò)剪接反應(yīng)，前體信使RNA中的內(nèi)含子被剔除、外顯子連接起來(lái)形成成熟的信使RNA，進(jìn)一步才能被翻譯成蛋白質(zhì)。人類(lèi)已知的遺傳疾病中大約35%是由RNA剪接的異常導(dǎo)致的。RNA剪接的化學(xué)本質(zhì)是前體信使RNA經(jīng)歷兩步轉(zhuǎn)酯反應(yīng)完成剪和接兩個(gè)關(guān)鍵步驟，每一步都需要由一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)分子機(jī)器——剪接體來(lái)催化完成。因此，獲取分子量達(dá)兩百萬(wàn)道爾頓以上的剪接體在組裝、激活、催化反應(yīng)過(guò)程中各個(gè)狀態(tài)的高分辨率空間三維結(jié)構(gòu)是理解RNA剪接分子機(jī)制的必經(jīng)之路，也是結(jié)構(gòu)生物學(xué)界最富挑戰(zhàn)性的課題。過(guò)去30年，這一生命科學(xué)基礎(chǔ)研究的核心領(lǐng)域進(jìn)展緩慢。中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授施一公實(shí)驗(yàn)室針對(duì)這一重大科學(xué)難題，創(chuàng)新性地利用酵母內(nèi)源性蛋白提取獲得了性質(zhì)良好的樣品，并利用單顆粒冷凍電子顯微鏡技術(shù)，繼2015年率先報(bào)道裂殖酵母剪接體的結(jié)構(gòu)之后，在2016年取得重大突破，相繼解析了3個(gè)關(guān)鍵工作狀態(tài)下剪接體的近原子分辨率結(jié)構(gòu)(即3.5埃的激活狀態(tài)剪接體Bact complex、3.4埃的第一步催化反應(yīng)后復(fù)合物C complex以及4.0埃的第二步催化激活狀態(tài)下的C* complex)以及一個(gè)剪接體組裝過(guò)程中重要復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu)(即3.8埃的預(yù)組裝復(fù)合物U4/U6.U5 tri-snRNP)。這4項(xiàng)進(jìn)展均以長(zhǎng)文的形式先后發(fā)表在2016年的《科學(xué)》上(Science 351:466-475; 353:895-904；353:904-911; aak9979)。這4個(gè)高分辨率結(jié)構(gòu)所代表的剪接體狀態(tài)，基本覆蓋了RNA剪接的關(guān)鍵催化步驟，從分子層面解釋了剪接體執(zhí)行RNA剪接的機(jī)制，極大地推動(dòng)了RNA剪接這一基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的發(fā)展。
　　6. 發(fā)現(xiàn)精子RNA可作為記憶載體將獲得性性狀跨代遺傳
　　越來(lái)越多的證據(jù)顯示，隨著生活環(huán)境和飲食結(jié)構(gòu)的巨大改變，高脂飲食導(dǎo)致的肥胖等代謝性疾病，可以“記憶”在精子中并遺傳給下一代，導(dǎo)致后代肥胖。這種獲得性遺傳形式對(duì)人類(lèi)繁衍及后代健康具有深遠(yuǎn)的影響。精子介導(dǎo)的這種獲得性遺傳機(jī)制涉及DNA序列之外的表觀遺傳信息在精子中的存儲(chǔ)及傳遞，破解這類(lèi)表觀遺傳信息是本領(lǐng)域的一個(gè)主要挑戰(zhàn)。中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員周琪及段恩奎研究組與中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院營(yíng)養(yǎng)科學(xué)研究所研究員翟琦巍合作，基于高脂肪飲食小鼠模型，發(fā)現(xiàn)精子中一類(lèi)來(lái)源于tRNA的5’端序列的、大小富集在30—34nt的小RNA (tsRNAs)在高脂飲食下發(fā)生了表達(dá)譜和RNA修飾譜的顯著改變。分離高脂小鼠精子中的tsRNAs片段并注射到正常受精卵內(nèi)，可誘導(dǎo)F1子代產(chǎn)生代謝性疾病。高脂小鼠精子的tsRNAs進(jìn)入受精卵后導(dǎo)致早期胚胎及后代小鼠胰島中代謝通路基因發(fā)生顯著改變。該研究第一次從精子RNA角度為研究獲得性性狀的跨代遺傳現(xiàn)象開(kāi)拓了全新的視角，提出精子tsRNAs是一類(lèi)新的父本表觀遺傳因子，可介導(dǎo)獲得性代謝疾病的跨代遺傳。相關(guān)研究論文發(fā)表在2016年1月22日《科學(xué)》(Science [351(6271):397—400])上。文章發(fā)表以后被廣泛引用和評(píng)價(jià)，引起國(guó)際各大媒體的關(guān)注。
　　7. 研制出首個(gè)穩(wěn)定可控的單分子電子開(kāi)關(guān)器件
　　利用單分子構(gòu)建電子器件對(duì)突破目前半導(dǎo)體器件微小化發(fā)展的瓶頸意義重大。實(shí)現(xiàn)可控的單分子電子開(kāi)關(guān)功能是驗(yàn)證分子能否作為核心組件應(yīng)用到電子器件中的關(guān)鍵。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，設(shè)計(jì)構(gòu)筑穩(wěn)定可控的單分子器件，探索其與微電子工藝的兼容性，并獲得真正意義上的分子電子開(kāi)關(guān)，在當(dāng)代納米電子學(xué)研究中具有重大的科學(xué)意義。北京大學(xué)北京分子科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室教授郭雪峰研究組原創(chuàng)性地發(fā)展了以石墨烯為電極、通過(guò)共價(jià)鍵連接的穩(wěn)定單分子器件的關(guān)鍵制備方法，解決了單分子器件制備難、穩(wěn)定性差的難題。在此基礎(chǔ)上，他們與電子學(xué)系徐洪起研究組以及美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)Abraham Nitzan等合作，通過(guò)功能導(dǎo)向的分子工程學(xué)成功地克服了二芳烯分子與石墨烯電極間強(qiáng)耦合作用的核心挑戰(zhàn)性問(wèn)題，從而突破性地構(gòu)建了一類(lèi)全可逆的光誘導(dǎo)和電場(chǎng)誘導(dǎo)的雙模式單分子光電子器件。這項(xiàng)研究工作使得在中國(guó)誕生了世界首例真實(shí)穩(wěn)定可控的單分子電子開(kāi)關(guān)器件。石墨烯電極和二芳烯分子穩(wěn)定的碳骨架以及牢固的分子/電極間共價(jià)鍵鏈接方式使這些單分子開(kāi)關(guān)器件具有空前的開(kāi)關(guān)精度、穩(wěn)定性和可重現(xiàn)性，在未來(lái)高度集成的信息處理器、分子計(jì)算機(jī)和精準(zhǔn)分子診斷技術(shù)等方面具有巨大的應(yīng)用前景。相關(guān)研究論文發(fā)表在2016年6月17日《科學(xué)》(Science [352(6292):1443—1445])上?！犊茖W(xué)》同期配發(fā)評(píng)述文章認(rèn)為：“該研究展示了在納米尺度上對(duì)物質(zhì)的精致控制?！?br/>　　8. 構(gòu)建出世界上首個(gè)非人靈長(zhǎng)類(lèi)自閉癥模型
　　自閉癥(也稱(chēng)孤獨(dú)癥)是一類(lèi)多發(fā)于青少年的發(fā)育性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，患者表現(xiàn)出社交障礙、重復(fù)性刻板動(dòng)作等行為異常，目前尚無(wú)有效的藥物治療及干預(yù)方法。近年來(lái)世界各國(guó)均發(fā)現(xiàn)自閉癥的患病率逐年升高，引起社會(huì)各界廣泛關(guān)注。中國(guó)作為人口大國(guó)，預(yù)計(jì)全國(guó)自閉癥患者近千萬(wàn)。中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員仇子龍研究組與非人靈長(zhǎng)類(lèi)平臺(tái)孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)構(gòu)建攜帶人類(lèi)自閉癥基因MECP2的轉(zhuǎn)基因猴模型并對(duì)轉(zhuǎn)基因猴進(jìn)行分子遺傳學(xué)與行為學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)MECP2轉(zhuǎn)基因猴表現(xiàn)出類(lèi)似于人類(lèi)自閉癥的刻板動(dòng)作與社交障礙等行為。他們并首次在靈長(zhǎng)類(lèi)中成功通過(guò)精巢異體移植的方法加快猴類(lèi)繁殖周期，歷時(shí)三年半得到了攜帶人類(lèi)MECP2基因的第二代轉(zhuǎn)基因猴，且發(fā)現(xiàn)其在社交行為方面表現(xiàn)出了與親代相同的自閉癥樣表型。這是世界上首個(gè)自閉癥的非人靈長(zhǎng)類(lèi)模型，為深入研究自閉癥的病理與探索可能的治療干預(yù)方法做出了重要貢獻(xiàn)。相關(guān)研究論文發(fā)表在2016年2月4日《自然》(Nature [530(7588):98—102])上。
　　9. 揭示胚胎發(fā)育過(guò)程中關(guān)鍵信號(hào)通路的表觀遺傳調(diào)控機(jī)理
　　動(dòng)植物從單細(xì)胞受精卵發(fā)育成為高度復(fù)雜的生物體是一個(gè)奇妙的過(guò)程。哺乳動(dòng)物基因組DNA中的5-甲基胞嘧啶作為一種穩(wěn)定存在的表觀遺傳修飾，由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMTs)催化產(chǎn)生。近年研究發(fā)現(xiàn)，TET雙加氧酶家族蛋白(TET1/2/3)可以氧化5-甲基胞嘧啶，引發(fā)DNA去甲基化。雖然DNA甲基化在哺乳動(dòng)物基因印記和X染色體失活等生命活動(dòng)過(guò)程中參與基因表達(dá)的調(diào)控，但是DNA甲基化以及TET雙加氧酶介導(dǎo)的去甲基化在小鼠胚胎發(fā)育過(guò)程中究竟起什么作用還不清楚。中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員徐國(guó)良研究組與美國(guó)威斯康星大學(xué)教授孫欣、北京大學(xué)教授湯富酬等合作，利用生殖系特異性敲除小鼠得到Tet基因三敲除胚胎，通過(guò)一系列形態(tài)發(fā)育特征的檢測(cè)，結(jié)合基因功能互補(bǔ)分析，解析了TET缺失造成胚胎死亡的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了TET三個(gè)成員之間功能上相互協(xié)作，介導(dǎo)的DNA去甲基化與DNMT介導(dǎo)的DNA甲基化相互拮抗，通過(guò)調(diào)控Lefty-Nodal信號(hào)通路控制胚胎原腸運(yùn)動(dòng)。該工作從長(zhǎng)期困擾發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的基本重大問(wèn)題出發(fā)，著眼于人類(lèi)新生兒出生缺陷的可能機(jī)理和防治，第一次系統(tǒng)地揭示了胚胎發(fā)育過(guò)程中關(guān)鍵信號(hào)通路的表觀遺傳調(diào)控機(jī)理，為發(fā)育生物學(xué)的基本原理提供了嶄新的認(rèn)識(shí)。相關(guān)研究論文發(fā)表在2016年10月27日《自然》(Nature [538:528—532])上。
　　10. 揭示水的核量子效應(yīng)
　　對(duì)于大多數(shù)材料體系而言，一般只需要考慮電子的量子化，原子核則被當(dāng)作經(jīng)典粒子來(lái)處理。然而，水中三分之二的原子是氫原子，由于氫原子核的質(zhì)量很小，其量子效應(yīng)會(huì)異常顯著。氫核的量子效應(yīng)對(duì)水的氫鍵相互作用到底有多大影響？或者說(shuō)氫鍵的量子成分有多大？被認(rèn)為是揭開(kāi)水的奧秘所需要回答的關(guān)鍵問(wèn)題之一。由于氫核的量子化研究無(wú)論對(duì)于實(shí)驗(yàn)還是理論都非常具有挑戰(zhàn)性，這個(gè)問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好的解答。中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)物理學(xué)院教授王恩哥，與江穎研究組及合作者，在相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和理論方法上分別取得突破：發(fā)展了一套“針尖增強(qiáng)的非彈性電子隧穿譜”技術(shù)，獲得了單個(gè)水分子的高分辨振動(dòng)譜，并由此測(cè)得了單個(gè)氫鍵的強(qiáng)度；開(kāi)發(fā)了基于第一性原理的路徑積分分子動(dòng)力學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電子量子態(tài)和原子核量子態(tài)的精確描述。基于此，他們?cè)趪?guó)際上率先測(cè)定了氫鍵的量子成分，首次在原子尺度揭示了水的核量子效應(yīng)。研究結(jié)果表明，氫鍵的量子成分可遠(yuǎn)大于室溫的熱能，氫核的“非簡(jiǎn)諧零點(diǎn)運(yùn)動(dòng)”會(huì)弱化弱氫鍵、強(qiáng)化強(qiáng)氫鍵，這個(gè)物理圖像對(duì)于各種氫鍵體系具有相當(dāng)?shù)钠者m性。該工作是對(duì)“氫鍵的量子成分究竟有多大”這一物質(zhì)科學(xué)基本問(wèn)題的首次定量解答，澄清了學(xué)術(shù)界長(zhǎng)期爭(zhēng)論的氫鍵的量子本質(zhì)，將有助于理解水和其他氫鍵體系的很多反常特性。相關(guān)研究論文發(fā)表在2016年4月15日《科學(xué)》(Science [352(6283):321—325])上。該研究被審稿人評(píng)價(jià)為“氫核量子效應(yīng)研究的實(shí)驗(yàn)杰作”；核量子效應(yīng)研究領(lǐng)域權(quán)威專(zhuān)家德國(guó)的Dominik Marx教授認(rèn)為該工作“完成了難以置信的任務(wù)”。</div