1登顶4入围！“中国元素”霸榜《科学》2025年十大突破

今天，最新一期美国《科学》杂志公布了2025年度十大科学突破评选结果。

其中，中国引领全球可再生能源崛起位列榜首，获“2025年度突破”，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和河北地质大学联合团队发现哈尔滨古人类是丹尼索瓦人、为肾病患者成功移植经基因改造的猪肾、华中农业大学团队发现水稻耐高温基因密码等成果亦榜上有名。

中国引领可再生能源崛起

《科学》杂志将2025年度突破授予可再生能源，因其首次超越煤炭，成为全球最主要电力来源。可再生能源崛起势不可挡，给了处于全球变暖威胁中的人类以希望。

2025年6月25日在山西省运城市芮城县夭上村拍摄的光伏基地（无人机照片）。（新华社/发）

这一历史性转折的核心驱动力是中国的全面引领。《科学》指出，中国“几乎已经站在真正挤出煤炭的门槛上，世界其他地区的化石燃料使用可能随之下降”。

推动这一变化的，是中国可主导全球可再生能源技术生产的庞大工业引擎。经过多年耐心培育，中国现已主导生产全球约80%的太阳能电池、70%的风力涡轮机和锂电池。

同时，中国制造的绿色技术正改变世界，为欧洲、南亚及“全球南方”的数百万家庭提供可靠、经济的能源保障。

定制化基因编辑为罕见病带来新希望

5月，美国费城儿童医院与宾夕法尼亚大学医学院研究团队成功为一名患有罕见遗传病的婴儿实施了定制化基因编辑治疗。这是基因疗法首次在人类患者中实现定制化临床应用，为开发针对其他罕见病的定制化基因疗法奠定了基础，或将打开罕见病治疗新纪元。

患有罕见遗传病的婴儿KJ·马尔登在医院。（图源：费城儿童医院）

这名婴儿出生时携带 CSP1 基因缺陷，传统治疗需严格限制饮食或进行高风险肝移植，而新疗法通过设计针对其独特基因突变的碱基编辑器，精准修复该基因中的单个错误碱基，并在获得监管批准后，于婴儿6个月大时实施治疗。几个月内，患儿的代谢状况明显改善。

研究人员表示，美国食品药品监督管理局（FDA）已认可此类高度相似的个性化疗法可纳入同一临床试验框架，这一监管路径的简化，可能使基因编辑技术真正走向更多超罕见疾病的临床应用。但高昂成本和长期安全性仍是不可回避的挑战。

对抗淋病的新武器问世

在全球抗生素耐药性危机中，淋病已被视为最迫切的威胁之一。它每年影响逾8000万人，不仅可导致不孕，还会加剧艾滋病传播，而其致病菌几乎已对所有现有抗生素产生耐药性。

导致淋病的淋球菌示意图（图源：百度百科）

今年，两种新型淋病药物在大规模临床试验中表现展现出良好疗效，获美国食品和药物管理局（FDA）批准，成为数十年来首批针对该病的新药。

新药吉泊汀（Gepotidacin）和唑氟达星（Zoliflodacin）作用于细菌DNA复制关键酶，疗效显著且安全，可口服，避免注射。吉泊汀已获批用于尿路感染，并在淋病中表现同样出色。FDA允许类似定制药物合并进行临床试验，为未来更多抗耐药淋病药物研发铺平道路。

研究人员同时警告，面对高度“狡猾”的病原体，耐药风险始终存在，新药研发不能停步。

神经元成癌细胞转移“帮凶”

肿瘤会“蛊惑”身体多种细胞协助其生长和扩散，神经元便是其中之一。

在癌细胞培养物中生长的神经细胞（染成了绿色）。（图源：英国《新科学家》网站）

6月，美国南阿拉巴马大学和得克萨斯大学健康科学中心的研究人员发现，神经元可通过隧道纳米管向癌细胞转移线粒体，增强线粒体的能量代谢、干性及抗应激能力，从而促进癌症转移，尤其在脑转移灶中富集。这一发现为理解癌症转移的代谢基础提供了全新视角，直接挑战了癌细胞仅自主产生能量的传统认知。

同时，这一发现也提示，阻断这种线粒体转移，或许有助于减缓肿瘤转移。未来疗法或可设计让神经细胞“保管好”自己的线粒体，从而削弱癌细胞的转移能力。

全天候注视苍穹的“巨眼”

今年，薇拉·鲁宾天文台在智利落成，天文学正式迈入系统化、全时域观测的新纪元。从明年年初开始，它将每3天扫描一次全天空，持续10年，将生成前所未有的海量数据。

薇拉·鲁宾天文台矗立在智利帕琼山山顶，天空繁星密布。（图源：鲁宾天文台官网）

仅一年时间，鲁宾天文台收集到的光学观测数据量就将超过人类历史上所有其他望远镜的总和，并逐步构建起迄今最为精细的宇宙三维地图。这些数据将通过在线平台向所有人开放，实现真正意义上的全民天文。

如此贪婪地“采集星光”，离不开突破性的技术支撑。其中包括一套复杂的光学系统，能够在鲁宾天文台巨大的视场范围内生成几乎无畸变的图像；以及一台体量相当于一辆汽车的相机，可在数秒内输出一张32亿像素的图像。天文学家将不得不依赖智能算法处理海量天文数据，从中筛选出真正有价值的“天体珍宝”，剔除平淡无奇的背景信号。

鲁宾天文台将大幅增加已知太阳系天体数量，有望发现遐想中的第九行星；观测宇宙爆炸事件，研究星系形成与演化；此外，该天文台还将助力研究暗物质如何塑造星系结构，暗能量如何推动宇宙加速膨胀。

丹尼索瓦人从此“有了脸”

丹尼索瓦人到底长什么样？这个问题一直困扰着科学界。

近乎完整的古人类头骨（图源：河北地质大学）

据今年6月发表的两篇论文，基于古蛋白和古DNA分析法，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹团队与河北地质大学季强团队合作，对在哈尔滨发现、距今至少14.6万年的一块近乎完整古人类头骨展开深入研究，发现哈尔滨古人类是丹尼索瓦人，线粒体属于已知早期丹尼索瓦人支系。这一发现破解了丹尼索瓦人的长相之谜。

它不仅填补了人类演化树上一个关键形态学空白，更为未来在全球博物馆化石藏品中系统性地重新识别丹尼索瓦人个体提供了至关重要的形态参考标准。

由此，科学家有望发现更多丹尼索瓦人化石，从而能更准确地评估他们与尼安德特人及现代智人之间的亲缘关系与演化地位，最终解答他们究竟是智人的一个亚种，还是一个完全独立的物种这一根本性问题。

当大语言模型开始“做科学”

今年，LLMs 在多个科学领域展现出堪比博士水准的能力。

在数学领域，深度思维公司（DeepMind）的Gemini LLM在国际数学奥林匹克竞赛中获得金牌，OpenAI的GPT-5在组合数论和图论中取得原创性进展，解决了困扰数学家数十年的难题。

DeepMind的Gemini LLM在国际奥数竞赛中获金牌。（图源：DeepMind官网）

但大语言模型的表现并不仅限于“考试高分”或理论推演，它们还显著加速了科学发现。在化学领域，微调后的Meta Llama LLM仅用15次实验就找出新反应的最佳条件，帮助研究人员节省了原本需要数周、数百次实验才能完成的工作；在生物学领域，谷歌AI“联合科学家”系统快速发现治疗肝纤维化的新候选药物，并在2天内复现细菌DNA寄生扩散机制的研究成果。

随着 AI 本身开始参与改进下一代大语言模型，其能力边界正变得越来越难以预测。

超级计算助力揭示粒子物理新进展

数十年来，粒子物理学家一直在寻找可能挑战标准模型的新现象。然而，今年6月的一项长期实验结果显示，与此前推测相反，μ子的磁性并未超出标准模型的预测范围。

费米实验室μ子g-2实验装置的俯视图。（图源：费米实验室）

虽然这一发现让许多人感到失望，但背后却隐藏着一项重要成就：理论物理学家首次利用格点规范理论，从第一性原理高精度计算出了μ子的磁性，刷新了全球对其磁性异常的计算纪录。

近年来，随着计算能力和算法的提升，以及格点间距控制和边界条件处理等技术进步，基于格点的计算精度已可与实验数据驱动方法相媲美。

这一成果意义重大：科学上，它证明标准模型在极高精度检验下依然稳固，同时展示了计算物理学解决复杂非微扰问题的能力；方法论上，它标志着粒子物理理论预言正从依赖实验外推，转向基于第一性原理的独立计算。

这不仅为研究其他强相互作用现象（如质子结构）提供了可靠工具，也为未来以更高精度寻找真正超出标准模型的新物理奠定了坚实基准。

异种移植刷新纪录

长期以来，用动物器官救人一直是科学与炒作交织的领域。但今年，基因改造猪的出现让“异种器官移植”取得重要进展——这些猪的组织对移植更安全，也更不易被人体免疫系统排斥，为缓解人类器官短缺带来希望。

外科医生手持一颗准备移植到人体内的基因编辑猪肾（图源：美国纽约大学朗格尼健康中心）

借助基因工程改造的猪器官，研究人员显著延长了动物器官在人体内的存活时间。一名美国患者接受的69处基因改造猪肾在体内工作近9个月，刷新工程化猪肾移植纪录；在中国，一名女性患者接受移植手术，被植入了一个改造了6个基因的猪肾，至今也已维持了几乎同样长时间。这些成果远超此前维持纪录。

研究者表示，供体猪仍需进一步改造以延长器官存活，同时开发更安全有效的免疫抑制药物。一些团队甚至尝试移植猪胸腺以培养免疫耐受，有望减少或免除药物使用。

尽管挑战犹存，但今年的成果标志着异种器官移植比以往更接近成为现实。

中国科学家解锁水稻耐热基因密码

2025年，中国科学家团队在水稻抗高温育种领域取得重大突破。来自华中农业大学的团队成功鉴定并解析了一个名为QT12的核心基因，该基因可同时帮助水稻抵御夜间高温带来的减产和品质下降。

华中农大水稻团队在观察植物样本（图源：央视新闻）

他们在夜间高温区比较533个品种，发现QT12决定水稻对夜温的耐受性：易受热品种的QT12在高温夜被激活，淀粉结构紊乱，米质下降；携带耐热型QT12的品种则保持产量和米质。

研究人员将该等位基因导入商业水稻品种“华占”后，在高温条件下，其产量比原华占高出最多78%，粉质谷粒比例也明显下降。他们还在科研品种中通过基因编辑禁用QT12，取得了类似效果。

该团队指出，属于粳稻亚种的水稻——在较凉地区种植、耐热能力较弱——可能特别受益于QT12的保护性等位基因。研究发现，粳稻原本并不携带该等位基因，但可以通过常规育种方式引入。研究人员还建议，其他谷物作物如小麦和玉米，也可通过类似基因的应用来应对未来气温升高的挑战。