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、復蘇和輻射事件，揭示了當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)同關系。該研究將推動整個演化古生物學研究的變革。

古生代海洋生物多樣性曲線與重要演化事件，圖|科學網(wǎng)

9. 深度解析多器官衰老的標記物和干預靶標

隨著人口老齡化程度的日益加劇，深入研究衰老、科學應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等核心科學問題，中國科學院動物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組，中國科學院北京基因組研究所張維綺研究組，同北京大學湯富酬研究組聯(lián)合攻關，利用多學科交叉的方法，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標志物，也為尋找延緩卵巢衰老的措施及開發(fā)相關疾病的干預策略提供了新思路。在衰老干預方面，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、免疫反應與健康壽命之間的科學聯(lián)系。

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

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

10. 實驗觀測到化學反應中的量子干涉現(xiàn)象

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

中國科學院大連化學物理研究所楊學明院士、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)該反應存在兩條迥然不同的反應路徑，振蕩是由這兩條路徑之間的量子力學干涉所產(chǎn)生的。該研究揭示了該反應在較低能量處，量子幾何相位效應仍然存在，并可以被觀測到。

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

H + HD反應的兩條途徑，圖|科學網(wǎng)

“中國科學十大進展”遴選活動由科學技術部高技術研究發(fā)展中心（基礎研究管理中心）牽頭舉辦，至今已成功舉辦16屆，旨在宣傳我國重大基礎研究科學進展，激勵廣大科技工作者的科學熱情和奉獻精神，開展基礎研究科學普及，促進公眾理解、關心和支持基礎研究，在全社會營造良好的科學氛圍。