年度新进展 科创新动向(2)

　　X射线广泛应用于医疗、环境、安全等领域的检测，随着技术进步，检测所需材料样本数量目前已经减少到1万个原子的级别。但单个原子产生的X射线信号非常微弱，传统手段难以探测。

　　2023年，来自美国俄亥俄大学、阿贡国家实验室、伊利诺伊大学芝加哥分校等机构的科学家，首次探测到单个原子在X射线作用下产生的信号，据此分析出元素种类和原子的化学状态，这个成果有望为材料检测技术带来革新。

　　为检测单个原子发出的X射线信号，科学家在X射线探测器内加入了一个由位于样品附近的尖锐金属尖端制成的专用探测器，来收集X射线激发的电子。当X射线照射到原子上时，核心能级的电子被激发，并通过重叠的原子/分子轨道隧穿到探测器尖端，获得的光谱能揭示原子的相关信息。

　　过去一年，人工智能为诸多行业发展带来颠覆性成果。其中，美国多家科研机构发表了一项研究成果，创建了一个能够从头开始生成人造酶的人工智能系统。在实验室测试中，尽管人工生成的氨基酸序列与任何已知的天然蛋白质存在显著差异，但其中一些酶与自然界中发现的酶一样有效。

　　科学家表示，这些新蛋白质几乎可以用于从疾病治疗到降解塑料的诸多领域。这项新技术将加速新蛋白质的开发，为已有50年历史的蛋白质工程领域注入活力。

　　认知生命更深入

　　通过新技术，人类对自己的认知正在不断深化。

　　2023年10月，刊发在美国《科学》《科学进展》和《科学—转化医学》杂志上的21篇论文公布并阐释了迄今最全的人类大脑细胞图谱。多国科学家参与的这一系列研究揭示了3000多种脑细胞类型的特征，有助于深入理解人类大脑的独特之处并推进脑部疾病和认知能力等研究。

　　此次发表的论文是数百名科学家利用最先进的分子生物学技术进行的一系列合作研究的成果，为未来的神经科学研究开辟了新方向。

　　去年5月10日，《自然》杂志发表了人类泛基因组参考的“初稿”。在3篇论文的合集中，人类泛基因组参考联盟发布了首张人类泛基因组参考草图以及两项以这一参考图为基础的新遗传学研究发现。

　　“泛基因组”草图是非洲、亚洲、美洲和欧洲等全球多地47人的脱氧核糖核酸（DNA）合集，地域和种族构成更多元化。研究人员指出，与使用原始的线性参考基因组相比，“泛基因组”使他们能够识别出更多的基因结构变异，比如基因复制或缺失等较大的基因组变动。

　　嗅觉作为最古老的基本感觉之一，是动物与外界的化学物质世界交流与互动的重要基础。山东大学教授孙金鹏团队和上海交通大学医学院研究员李乾团队合作，系统揭示了嗅觉感知的分子机制，为靶向嗅觉受体的药物开发提供理论及结构基础。

　　2023年11月，美国纽约大学兰贡医疗中心的外科团队宣布，该团队成功完成了世界上首次眼球移植手术，为遭受严重眼部损伤的患者恢复了部分视力。手术过程中，外科团队从眼球供者的骨髓中提取成体干细胞，并在移植过程中将其注射到受者的视神经中，以期能取代受损的细胞并保护视神经。手术后的6个月里，移植的眼球显示出明显的健康迹象。

(责编：白宇、卫嘉)