Science：2016年度十大科学突破公布
2016年度中国科学十大进展发布！
2016年度中国科学十大进展发布！
对于大多数材料体系而言，一般只需要考虑电子的量子化，原子核则被当作经典粒子来处理。
然而，水中三分之二的原子是氢原子，由于氢原子核的质量很小，其量子效应会异常显著。
氢核的量子效应对水的氢键相互作用到底有多大影响？或者说氢键的量子成分有多大？被认为是揭开水的奥秘所需要回答的关键问题之一。
由于氢核的量子化研究无论对于实验还是理论都非常具有挑战性，这个问题一直没有得到很好的解答。
北京大学物理学院王恩哥和江颖研究组与合作者，在相关实验技术和理论方法上分别取得突破：发展了一套“针尖增强的非弹性电子隧穿谱”技术，获得了单个水分子的高分辨振动谱，并由此测得了单个氢键的强度；开发了基于第一性原理的路径积分分子动力学方法，实现了对电子量子态和原子核量子态的精确描述。
基于此，他们在国际上率先测定了氢键的量子成分，首次在原子尺度揭示了水的核量子效应。
研究结果表明，氢键的量子成分可远大于室温的热能，氢核的“非简谐零点运动”会弱化弱氢键，强化强氢键，这个物理图像对于各种氢键体系具有相当的普适性。
该工作是对“氢键的量子成分究竟有多大”这一物质科学基本问题的首次定量解答，澄清了学术界长期争论的氢键的量子本质，将有助于理解水和其他氢键体系的很多反常特性。
相关研究结果发表在2016年4月15日《科学》(Science[352(6283):321—325])上。
该研究被审稿人评价为“氢核量子效应研究的实验杰作”；核量子效应研究领域权威专家德国的Dominik Marx教授认为该工作“完成了难以置信的任务”。
2016年世界十大新兴科技
2016年世界十大新兴科技图片来源:JARED WICKERHAM/AP作者｜欧文·伯杰作者欧文·伯杰(Irving Wladawsky-Berger)曾在IBM工作37年，目前是花旗集团和HBO的战略顾问，并与MIT、纽约大学、帝国理工有合作。
他同时也是华尔街日报的《首席信息长杂志》的定期撰稿人。
本文中，他对世界经济论坛评出的十大新兴技术中的四个进行了解读。
世界经济论坛(World Economic Forum)近日发布了2016年“未来最具世界影响力的10大新兴科技”榜单。
该榜单是由世界经济论坛新兴科技委员会编撰而成，该团队由IBM院士兼首席创新官伯纳德·梅耶逊(Bernard Meyerson)领衔，拥有多位来自全球各地的专家评委。
梅耶逊表示，及时总结新兴技术，对我们掌握这些能极大改变世界的科技前沿最新发展动态至关重要，因为这样我们才能够及时对这些科技进行研究与分析，并做好准备以迎接这些颠覆性科技的到来。
他还表示，对于这些新科技，全球要携手达成原则性共识，以便充分利用这些新兴科技所带来的益处，同时也尽量防范其所带来的风险。
其实，榜单上这些科技都不是刚刚诞生的，而是多年努力的成果。
但在评委会看来，一项技术能入选这个榜单，就意味着它目前已经达到了发展成熟和为公众所接受的临界点，将很快对公众生活造成显著影响。
以下是世界经济论坛评选出的2016年全球10大新兴技术及其入选理由：2016年全球10大新兴技术1.纳米传感器和纳米物联网(IoNT)：纳米传感器能够进入人体循环系统，或被植入到建筑材料中。
2020年，物联网预计将拥有三百亿个连接设备。
一旦连接，纳米级别物联网将会对未来的医药，建筑、农业和药物制造产生巨大的影响。
2.下一代电池：匹配供求关系是可再生能源使用的最大障碍之一，但近期在使用钠、铝和锌电池进行能源存储方面的新进步，使构建小型电网并为整个村庄提供清洁又可靠的能源成为可能。
MIT——2016年十大突破技术
MIT——2016年十大突破技术MIT——2016年十大突破技术从2002年开始，《麻省理工科技评论》MIT Technology Review 每年都会评选出当年的“十大突破性技术”。
最近，该评论从去年的各项创新中遴选出了或攻克疑难问题、或催生科技使用新方法的2016年十大突破性技术。
这些突破性技术将在未来数年凸显出其重要意义。
《麻省理工科技评论》主编兼出版人杰森路旁汀Jason Pontin表示：“每一年，我们的编辑都会在全球范围内进行搜索并制作这样一份重要的榜单。
今年，从中国的抗真菌小麦，到西雅图利用空中信号为自身供电的设备，这10项突破性技术代表了我们认为将在数年内极大影响我们生活的技术进步。
” 以下为《麻省理工科技评论》评选出的“2016年十大突破技术”：1、免疫工程Immune Engineering 经过基因改造的免疫细胞正在拯救癌症病人的生命，而这只是开始。
成熟期：1-2年突破点：经过基因改造的T 细胞能够治疗癌症。
重要性：通过改造免疫系统，癌症、多发性硬化症和艾滋病等疾病统统可以治愈。
该领域主要参与者：Cellectis、Juno Therapeutics、诺华制药T细胞被称为免疫系统中的“杀手细胞”，它们能够在人体内四处移动、能够进行感知探测、并能够杀死其他细胞。
科学家们将的从一个人的血液中提取出来，加入新的DNA指令，从而令其能够攻击肿瘤细胞，同时还采用基因编辑方式删除T细胞用以探测外来分子的受体，使其不至于攻击“非来自自体”的好细胞。
该技术已经在300多名布身上进行了实验，效果十分惊人，甚至能够极大地缓解病情。
目前世界上已有十几家医药公司和生物技术企业正在努力将这项疗法带入市常经过基因改造的T细胞将为糖尿并多发性硬化症和红斑狼疮等自身免疫系统疾病，以及艾滋餐各种传染性疾病带来新生希望。
2、植物基因精确编辑PreciseGene Editing in Plants 一种简便且精确改变植物基因的方式，可为植物带来疾病抵御和抗旱等能力。
2016年度十大科学突破
2016年度十大科学突破TOP10：4个新元素被发现2016年底，国际纯化学和应用化学联合会（IUPAC）正式通过决议，将113号新元素命名为Nihonium（元素记号Nh）。
自此，元素周期表中正式迎来了首位由非欧美国家命名的元素。
2015年12月30日，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）确认了113号、115号、117号和118号4个新元素的发现。
2016年6月，IUPAC宣布这4个新元素被正式加入到元素周期表中。
自此，元素周期表第七行被填满。
依照命名传统，发现者对新元素有命名决定权。
IUPAC将115号、117号和118号元素的发现归功给了一支来自俄罗斯和美国的合作团队，将113号元素的发现归功给了一支日本团队。
最终，这4个新元素被命名为：第113号元素Nihonium，元素符号Nh；第115号元素Moscovium，元素符号Mc；第117号元素Tennessine，元素符号Ts；第118号元素Oganesson，元素符号Og。
新元素的发现，再一次用观察数据证实了科学理论，让人类依据元素周期表所做的预测更为可信；同时，也为将来制造更重、更有用的新元素打下了坚实的基础。
TOP9：琥珀里的真恐龙2016年12月，一条来自琥珀中的恐龙尾巴震惊了世界。
来自多个国家的古生物学研究团队，第一次找到了非鸟类恐龙的琥珀标本。
这项由中国和加拿大研究者合作的研究，在一块琥珀中发现了一截毛茸茸的尾巴。
这段尾巴展开后长约6厘米，包含了至少8枚完整的尾椎。
科学家们推测尾巴的主人是手盗龙类，生活于距今约9900万年前。
不同于以往发现的骨骼化石，琥珀中的动物标本能够提供大量的细节，比如恐龙尾巴上的羽毛。
这为探索羽毛演化发展模式提供了线索。
TOP8：首位“三亲”婴儿诞生2016年2月，英国生育和胚胎学管理局（HFEA）宣布，伦敦的科学家已获得以研究为目的编辑人类胚胎基因组的授权。
英国成为第一个允许人类胚胎基因编辑的国家。
年终盘点：2016年Nature杂志重磅级突破性研究成果
年终盘点：2016年Nature杂志重磅级突破性研究成果小福利：点击上方图片下载生物谷APP轻松获得本文中所有文献原文！年终专题系列——Nature杂志重磅研究时间过得总是很快，2016年已经步入尾声，迎接我们的将是崭新的2017年!在2016年里三大国际著名杂志Cell、Nature和Science（CNS）依然刊登了很多非常耐人寻味的研究成果，本文中谷君就盘点了2016年Nature杂志发表的一些突破性的重磅级研究，分享给大家！【1】Nature：中国首次利用CRISPR–Cas9编辑过的细胞开展人体临床试验doi：10.1038/nature.2016.20988来自中国成都市四川大学华西医院的一个研究人员团队首次将利用CRISPR–Cas9进行过基因编辑的细胞注射到一名病人体内。
《自然》期刊报道这一注射过程是在2016年10月28日发生的，而且迄今为止，这名病人表现得“还不错”。
经过基因修饰的细胞之前已被注射到人体内，但是是利用不同的技术实现的。
CRISPR-Cas9被认为是一种更加高效的方法。
在这项新的努力中，该团队从血液样品中分离出免疫细胞，然后利用CRISPR-Cas9寻找它们中的PD-1蛋白，并且让该蛋白不能发挥功能，而之前的研究已证实这会延缓免疫细胞作出的免疫反应。
人们的看法是让这种蛋白失去功能将允许免疫系统更强地抵抗肿瘤生长。
这些利用CRISPR-Cas9进行过基因编辑的细胞被放置在一个容器中，在那里，它们在体外培养后能够发生增殖---它们随后经收集后被注射到一名肺癌病人体内，其中这名病人已不能够对任何其他的疗法作出反应。
这种CRISPR-Cas9技术涉及利用一种结合特定DNA序列的向导RNA和一种能够在事先选择的位点上切割DNA链的Cas9酶，从而允许移除DNA链，或者加入新的DNA片段。
【2】Nature：实验性疫苗与免疫刺激剂组合使用有望治疗HIV doi：10.1038/nature20583在一项新的研究中，来自美国贝斯以色列女执事医疗中心、沃尔特里德陆军研究院、Janssen疫苗与预防公司（Janssen Vaccines & Prevention B.V.）和吉利德科学公司的研究人员证实将一种实验性疫苗与一种先天性免疫刺激剂结合在一起可能有助导致HIV感染者体内的病毒缓解。
science年度十大科学突破
science十大科学进展(这个排名分先后，最起码第一是最厉害的；含英文段落练手）20161.清除衰老细胞保持年轻但是今年，梅奥诊所的研究人员证实清除衰老细胞可以延迟肿瘤形成，维持组织和器官的功能，延长寿命，且没有观察到任何的不良影响。
梅奥诊所的研究人员利用了一种转基因使得药物能够诱导除去正常小鼠体内的衰老细胞。
当给予一种叫做AP20187的化合物时，除去衰老细胞延迟了肿瘤形成，抑制了多个器官发生年龄相关的退化。
治疗小鼠的平均寿命延长17-35%。
它们还显示出更健康的外表，脂肪、肌肉及肾脏组织中的炎症量减少。
梅奥诊所研究人员多年来一直致力于衰老细胞清除的研究，2011年的Science十大科学突破中也有它。
2.人工设计蛋白质蛋白质是我们生命的支柱，它们能加快关键的化学反应，让肌肉使出力，帮助细胞进行沟通，防御入侵者。
为此科学家们一直都希望能创建出自己设计的蛋白。
今年研究组设计并合成了一个可自组装的25纳米的二十面体壳蛋白笼子，并且研究制成了兆道尔顿规模、双组分的二十面体蛋白复合物。
设计新蛋白要求科学家能准确预测蛋白质的三维结构，而这是一个老大难问题。
由于氨基酸的性质各异，在预测时发生的一些微小误差，都会极大影响最终结果。
为了增加预测的准确度，科学家们发明了一种同源比较法，即基于结构已知的蛋白，对结构未知，但序列接近的蛋白质进行结构预测。
这种方法虽有效，但也很快遇到了短板：目前已知的蛋白数量太少，不足自然界中蛋白数量的千分之一。
这让能用于比较的“模板”数量严重不足。
为此Baker等人创造了一个叫做Rosetta的预测工具，利用局部的氨基酸性质，分析蛋白片段。
经过多次改良，这一研究组目前已经成功预测了900多个蛋白结构。
而且更重要的是，研究人员设计了一种能够结合特殊凝血素的蛋白，结果在临床前实验中证明人工合成的新蛋白能够发挥作用。
相关论文：Design of a hyperstable 60-subunit protein icosahedron,Accurate design of megadalton-scale two-component icosahedral protein complexes3.人造卵母细胞今年的“试管婴儿”有了新的含义：科学家们第一次从实验室重编程小鼠胚胎干细胞（(ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）中培育出了功能完整的卵母细胞。
《Science》杂志概况
《Science》杂志概况一、《Science》杂志概况美国的《Science》杂志为国际上著名的自然科学综合类学术期刊，在世界学术界享有盛誉，反映其被引文量的影响因子始终高居《SCI》收录的5700种科学期刊的前十位。
据2001年最新统计，《Science》杂志年发表论文数901篇，被引用次数282431，影响因子为23.329，排名所有科学期刊的第8位。
由于其独特的学术地位，国内许多科研院所为鼓励学术人员在该刊发表文章，都制定了优厚的奖励措施。
《Science》杂志创刊于1880年，目前在全球拥有16.5万个订户，超过《Nature》杂志三倍。
《Science》杂志具有新闻杂志和学术期刊的双重特点，每周除向世界各地发布有关科学技术和科技政策的重要新闻外，还发表全球科技研究最显著突破的研究论文和报告。
《Science》杂志发表的论文涉及所有科学学科，特别是物理学、生命科学、化学、材料科学和医学中最重要的、最激动人心的研究进展。
据统计，发表的论文中60%有关生命科学，40%是属于物理科学领域的（见附录1）。
每年《Science》杂志还出版大约15期专辑，展示某一专门领域的最新成果，例如生物技术、寄生虫学、纳米技术、计算机技术等。
除高水平的论文外，每期专辑还发表有关科技职业的专题文章和以不同国家、地区为对象的专栏。
除了为发表全世界最好的科学论文和报道全球最好的科学新闻而努力外，《Science》杂志还有三个特别重要的目标：将《Science》杂志和科学带入更多的发展中国家的科学工作者的家中和实验室里；帮助世界各地青年科技工作者更多地了解今后十年最重要的科技发展趋势、最新的科学仪器和技术以及科技职业的选择；用电子手段传播科技信息，进一步提高信息质量，并且通过与发展中国家和发达国家的团体合作利用计算机互联网传送杂志，降低发行成本。
1995年，《Science》杂志与时俱进，实现了上网，即科学在线《Science Online》,提供《Science》杂志全文、摘要和检索服务。
科技部发布2016年度中国科学十大进展
科技部发布2016年度中国科学十大进展
科技部20日发布2016年度中国科学十大进展，“研制出将二氧化碳高效清洁转化为液体燃料的新型钴基电催化剂”名列榜首。
2016年度中国科学十大进展分别是：
——研制出将二氧化碳高效清洁转化为液体燃料的新型钴基电催化剂；
——开创煤制烯烃新捷径；
——揭示水稻产量性状杂种优势的分子遗传机制；
——提出基于胆固醇代谢调控的肿瘤免疫治疗新方法；
——揭示RNA剪接的关键分子机制；
——发现精子RNA可作为记忆载体将获得性性状跨代遗传；
——研制出首个稳定可控的单分子电子开关器件；
——构建出世界上首个非人灵长类自闭症模型；
——揭示胚胎发育过程中关键信号通路的表观遗传调控机理；
——揭示水的核量子效应。
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Science：2016年度十大科学突破公布
每年年底，Science杂志都会评选出十大科学突破。
本周（12月22日）Science杂志公布了该刊评选出的2016
年度十大科学进展，今年的Science十大科学突破之首是科学家首次直接探测到引力波，而读者网上投票选出的是体外胚胎发育首次超越一周存活13天。
年度科技突破：《科学》杂志刊出读者的五大选项除此之外，今年的十大科学突破
中生物类的包括：清除衰老，巨猿的“读心术”，人工设计蛋
白质，真正的人造卵母细胞，以及纳米测序突破性成果。
清除衰老细胞保持年轻
昂贵的整容手术不能阻止你变老，膳食补充剂，注射睾丸激素，或者其它任何暗示你说可以永远保持21岁的精华面霜
也不能让我们停止变老。
但是今年，梅奥诊所的研究人员证实清除衰老细胞可以延迟肿瘤形成，维持组织和器官的功能，延长寿命，且没有观察到任何的不良影响。
梅奥诊所的研究人员利用了一种转基因使得药物能够诱导除去正常小鼠体
内的衰老细胞。
当给予一种叫做AP20187的化合物时，除
去衰老细胞延迟了肿瘤形成，抑制了多个器官发生年龄相关的退化。
治疗小鼠的平均寿命延长17-35%。
它们还显示出
更健康的外表，脂肪、肌肉及肾脏组织中的炎症量减少。
梅奥诊所研究人员多年来一直致力于衰老细胞清除的研究，
2011年的Science十大科学突破中也有它。
相关论文：D. J. Baker et al., “Naturally occurring p16Ink4a-positive cells shorten healthy lifespan,,” Nature 530, 184 (11 February 2016)巨猿的“读心术”
今年研究证明并不是只有人类才有“读心术”，巨猿们（指黑
猩猩，猩猩，倭黑猩猩）也能够读懂他“人”心思。
美国、日
本和德国研究人员制作了两个简短视频，让黑猩猩、倭黑猩猩和猩猩三种猿类观看，并用眼红外跟踪器对它们的注视焦点进行追踪。
结果表明猿类能对人类认为假猩猩或石头藏在什么地方做出正确的判断，它们了解人的想法。
这项研究暗示辨别错误的认知这一能力非人类所独有，从黑猩猩、倭黑猩猩、猩猩和人类可追溯的共同祖先起，在灵长类家族中至少存在了1300~1800万年。
相关论文：C. Krupenye et al., “Great apes anticipate that other individuals will act according to false beliefs,” Ne ws from Science 354, 110 (7 October 2016)人工设计蛋白质蛋白质是我们生命的支柱，它们能加快关键的化学反应，让肌肉使出力，帮助细胞进行沟通，防御入侵者。
为此科学家们一直都希望能创建出自己设计的蛋白。
今年华盛顿大学生物化学系的Neil P. King和David Baker领导的研究组设计并合成了一个可自组装的25纳米的二十面体壳蛋白笼子，并且研究制成了兆道尔顿规模、双组分的二十面体蛋白复合物。
设计新蛋白并不是一件容易
的事，它要求科学家能准确预测蛋白质的三维结构，而这是一个老大难问题。
由于氨基酸的性质各异，在预测时发生的一些微小误差，都会极大影响最终结果。
为了增加预测的准确度，科学家们发明了一种同源比较法，即基于结构已知的蛋白，对结构未知，但序列接近的蛋白质进行结构预测。
这种方法虽有效，但也很快遇到了短板：目前已知的蛋白数量太少，不足自然界中蛋白数量的千分之一。
这让能用于比较的“模板”数量严重不足。
为此Baker等人创造了一个叫做Rosetta的预测工具，利用局部的氨基酸性质，分析蛋白片段。
经过多次改良，这一研究组目前已经成功预测了900多个蛋白结构。
而且更重要的是，研究人员设计了一种能够结合特殊凝血素的蛋白，结果在临床前实验中证明人工合成的新蛋白能够发挥作用。
相关论文：H. Yang et al., “Design of a hyperstable 60-subunit protein icosahedron,” Nature 535, 136 (15 June 2016)J. Bale et al., “Accurate design of megadalton-scale two-component icosahedral protein complexes,” Sci ence 353 389 (22 July 2016)人造卵母细胞立即索取patharray下游作用通路/机制研究更新版的技术服务手册今年的“试管婴儿”有了新的含义：科学家们第一次从实验室重编程小鼠胚胎干细胞（(ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）中培育出了功能完整的卵母细胞。
这不仅实现了科学家们长期以来的愿景，而且也为利用各种类型细胞培养
卵细胞提供了新方法，但同时也引发了对设计婴儿的担忧。
2011年日本京都大学研究团队成功地利用小鼠干细胞生成了功能性的精子。
其后一年，同样是京都大学研究团队在Science上发表论文，宣布其成功从小鼠的iPS细胞中培育出卵子，并使其体外受精后产下健康后代。
但这个方法仍然要求是未成熟的卵细胞植入到活体小鼠中进行发育。
而今年的研究人员实现了完全从实验室中获得卵细胞。
他们从任何一种干细胞类型开始，首先通过诱导几个基因生成PGC样细胞（PGC-like），然后将其与雌性性腺体细胞混合，创造出了体外“重组卵巢”。
这些细胞会逐渐失去PGC标志表达，开始表达卵母细胞标记。
在培养基中生长了三周后，研究人员观察到了减数分裂前期的初级卵母细胞，这一阶段的一个关键要素在于添加一种雌激素抑制剂，令早期阶段的卵母细胞体外形成卵巢卵泡。
研究人员再在培养基中加入促卵泡素和另外两种因子，这样细胞会分离出毛囊样结构，卵母细胞继续生长11天，组装出全尺寸生发泡卵母细胞。
在第三阶段，成熟培养基中培养了一天的生发泡卵母细胞就会成为减数分裂-捕获卵母细胞。
相关论文：O. Hikabe et al., “Reconstitution in vitro of the entire cycle of the mouse female germ line,” Nature 539, 299 (10 November 2016)纳米测序突破性成果基因组测序可能即将成为生物学研究中
一个无处不在的工具手段，今年的多篇技术研究成果，比如
纳米孔测序设备，为这一目前在生物学研究中已经占据重要地位的实验方法再加一把火。
纳米孔测序的基础理念已经有十几年历史了，其技术原理是让单链DNA碱基逐个穿过纳
米蛋白孔，检测不同碱基组合穿过时的电流变化来进行测序。
2012年，Oxford Nanopore公司发布了自己的纳米孔测序系统——MinION。
自此，纳米孔测序真正实现了商业化。
今年MinION不仅在非洲埃博拉患者诊断方面大显身手，而且还
登上了国际空间站，宇航员用它在太空对老鼠、病毒和细菌的DNA样本进行了测序，探讨失重状态下是否可以进行DNA测序。
技术方面，今年Nature Methods发表了一种可高度选择性进行DNA测序的技术，这种技术被称为“'Read Until”，与实时的纳米孔测序联合使用，使得用户能够分析靶标DNA链。
这一技术是通过运用动态时间规整而发展的，
以将短的query current traces与参考序列匹配，从而展示了小基因组特定区域的选择性，来自一组靶标的单个扩增子，或一个集合中扩增产物的正常化。
此外，PacBio的测序系统也在罕见病测序诊断方面大放异彩：BioRxiv上公布了一项
研究成果指出Carney综合征患者在进行第二代全基因组测
序后没有检测出任何可以解释患者临床表征的遗传变异，而在利用PacBio Sequel系统上进行测序后发现了缺失突变，精确检测出缺失断裂点。
相关论文：M. Loose et al.,
'Real-time selective sequencing using nanopore
technology,' Nature Methods 13, 751 (September 2016)本文为头条号作者发布，不代表今日头条立场。