在生物发育过程中，细胞不仅需要通过读取DNA（脱氧核糖核酸）获得正确的身份，还必须精准地排列成特定的几何形状才能行使功能。对于节肢动物复杂的复眼而言，数以百计的小眼（ommatidia）如何克服个体大小差异，组装成完美均匀的六边形晶格结构，一直是发育生物学中的未解之谜。

草地在维持生态平衡与畜牧业发展中发挥着关键作用。然而，在人类活动和气候变化的双重作用下，全球约50% 的草地出现不同程度退化。生物多样性是维持生态系统功能的基础。草地退化会显著改变植物与土壤生物多样性，进而影响生态系统功能。尽管如此，以往的研究主要关注未退化草地植物/土壤生物多样性与生态系统功能的关系，尚不清楚草地退化是否改变二者对生态系统功能的相对贡献。

木材原本是一种绿色、可再生的结构材料，但其力学性能距离钢铁、铝合金等工程材料仍有明显差距。过去几年，“超强木”“致密木”等概念多依赖高温、高压的机械压缩。然而这类材料只在纵向拉伸和弯曲方面表现突出，限制了其在复杂受力工况中的应用。

2025年11月14日，神舟二十号航天员乘组（陈冬、陈中瑞、王杰）在圆满完成为期204天的在轨驻留任务后，搭乘神舟二十一号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。本次任务不仅创造了中国航天员在轨驻留时长的新纪录，而且在人类航天史上首次成功实施了基于“异船返回”模式的应急救援行动，标志着中国空间站应对在轨突发重大故障的工程能力达到新高度。此前，神舟二十号飞船舷窗玻璃出现裂纹，疑似为空间碎片撞击所致，因此，由神舟二十一号接替载人飞行任务。11月25日，神舟二十二号飞船发射并成功对接于空间站天和核心舱前向端口，除了提供必备生活物资，还有针对舷窗裂纹的处置装置。

长期以来，电子器件与生物组织之间存在着难以跨越的“物理鸿沟”：传统的硅基晶体管坚硬、平整且以二维形式存在，而生物体（如大脑）则是柔软、立体且复杂的。为了解决这一“模量与维度失配”难题，香港大学张世明教授团队成功研发出一种具有毫米级调控厚度的三维水凝胶晶体管。该研究突破了有机电化学晶体管长期面临的“厚度-性能”制约，通过增加器件的维度，使其在保持生物组织般柔软特性的同时，具备了强大的电子信号处理能力。2025年11月20日，相关研究成果发表于《Science》。

对于渐冻症或脑卒中患者而言，当身体被禁锢，大脑却依然活跃时，脑机接口（BCI）是其与世界重建联系的唯一希望。英语BCI飞速进步，但中文——这门拥有复杂声调和庞大字符集的语言，始终是横亘在神经解码领域的一座高山。

液体晃动是容器加速度变化引起的自由液面运动，常导致液体溢出、浪费和操作效率低下，尤其给日常生活、工业运输和实验室安全带来诸多挑战。现有防晃策略，如挡板设计、泡沫填充等，在真实动态环境中效果有限，亟需一种更智能、更稳定的解决方案。

在中国，65岁女性平均要在失能状态中度过7.8年，男性为4.2年。如何通过科学干预延长健康寿命、压缩失能期，成为面向国家重大需求和生命健康、积极应对人口老龄化的重大科学问题。然而，既往研究缺乏对主动（生活方式）与被动（社会环境）因素协同促进健康老龄化的作用机制及性别差异的系统分析。

全球约有近90%的人习惯用右手，左撇子始终只是少数。长期以来，人们普遍认为利手是“天生的”，遗传因素被视为主导。然而，现代研究表明，基因对利手差异的解释仅占一小部分，远不足以说明为何人类社会会演化出如此稳定的“右手世界”。利手之谜因此被列入国际重大未解科学问题，其背后折射的是大脑左右半球如何分工、行为特质如何在发育早期被锁定等更深层的科学议题。

2025年10月25日，总部位于美国的健康类非营利机构Wellcome Leap启动了一个总额达5000万美元的研究计划，并面向全球征集申请。该计划聚焦于一个颇具争议却令部分研究人员颇为着迷的观点：肠道微生物组的构成可能以某种方式影响自闭症的发展，甚至有望被用作治疗手段。然而，随后发表于《Neuron》的1篇论文中，研究团队指出，目前还没有有力证据能够支持这种关联。

将人类干细胞置入培养体系，施以恰当的分子信号诱导，不久后培养基中便可能浮现出仿生大脑皮质或小脑的雏形。这些直径通常仅数毫米的神经类或者说脑类器官，虽非如某些媒体所渲染的“缸中之脑”，却正以日益精密的方式逼真再现大脑的细胞组织与结构复杂性。长期关注该领域研究与舆论的加州大学圣地亚哥分校社会学家John Evans指出：“该领域在过去一年取得了如此显著的进展，这着实引人瞩目。”

2025年11月1日，由中国科学院上海应用物理研究所牵头建成的2 MW液态燃料钍基熔盐实验堆首次实现公斤级钍铀核燃料转换（探测到钍-232转换为铀-233过程中的关键中间产物），在国际上首次获取钍入熔盐堆运行后的实验数据，初步证明了熔盐堆核能系统利用钍资源的技术可行性。实验堆是钍基熔盐堆实验堆—研究堆—示范堆“三步走”战略的第一步，目前正处于实验运行阶段，主要任务是获取各种运行数据，验证关键技术，为后续更大规模的堆型设计提供支撑。

北京大学地球与空间科学学院田晖团队利用“中国天眼”（FAST），首次探测到来自恒星黑子区域的毫秒级射电暴信号，为直接探测恒星小尺度磁场、揭示恒星磁活动的起源提供了全新的观测手段。该成果填补了学界对太阳系外恒星小尺度磁场认知的空白，对于推动系外空间天气研究有重要意义。2025年10月18日，相关研究成果发表于《Science Advances》。

拉曼光谱是材料科学、半导体工业、环境测试、考古学和生物医学的重要工具，但其应用的一个重要限制是荧光背景。由于拉曼信号和荧光信号同属光致发光现象，且光谱波长范围存在重叠，而荧光信号强度通常比拉曼信号强数个数量级，这使得荧光干扰问题尤为突出。时间门控拉曼光谱技术是区分微弱拉曼信号与强荧光背景的关键工具，但由于单光子雪崩二极管（SPAD）技术瓶颈，难以同时满足高光谱分辨率、宽光谱范围和高时间分辨率的需求。

2025年10月31日23时44分，搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，发射取得圆满成功。由中国科学院牵头负责的空间应用系统，本次共上行6项科学实验，1项锂电池光电表征和测试、2项流体科学领域研究和3项生命科学领域研究。

中国科学技术大学毕国强联合多个中外研究团队，基于自主研发的毫秒级时间分辨冷冻电镜技术，捕捉到突触囊泡释放与快速回收的完整动态过程，并提出全新“亲吻-收缩-逃逸/融合”模型，解决了神经科学领域长达半个世纪的关键争议。这一成果揭示了大脑高效传递信息的“微观密码”，为相关脑疾病机理研究提供了新视角。2025年10月16日，相关研究成果发表于《Science》。

北京化工大学吴边团队与中国科学院微生物研究所崔颖璐团队合作，借助人工智能驱动的微生物酶资源挖掘策略，成功发现了一种新型脲酶AbPURase。该酶具有优异的有机溶剂耐受性，在高浓度醇解反应介质中仍能保持极高催化活性与稳定性，与工业聚氨酯醇解工艺高度兼容。该成果首次实现了在工业条件下聚氨酯的规模化生物解聚，为聚氨酯塑料的绿色循环利用提供了高效、可持续的新路径。2025年10月30日，相关研究成果发表于《Science》。

费托合成是化学工业中一项重要的催化反应技术，主要用于将合成气转化为液体燃料或烯烃等高值化学品。中国科学院山西煤炭化学研究所温晓东团队联合北京大学马丁团队，首次在铁基费托合成催化剂上实现了CO₂选择性低于1%、烯烃选择性超过85% 的重大突破，为高碳资源的清洁高效利用提供了全新思路。2025年10月30日，相关研究成果发表于《Science》。

弓头鲸有时能活200多年，但它的长寿之谜一直未解。美国罗切斯特大学生物学家Vera Gorbunova团队与合作者研究发现，弓头鲸能够存活数百年且不患癌症或其他与年龄相关疾病的一个原因，在于体内一种在寒冷环境中被激活的蛋白质，它有助于修复受损的DNA。当鲸的这种蛋白质在人类细胞中表达时，后者修复DNA的能力得到了提升。2025年10月29日，相关研究成果发表于《Nature》。

久坐被医学界称为“新型吸烟”，根据世卫组织数据显示，全球久坐人群已超15亿，每年约有200万人死于久坐导致的相关疾病，并且腰龄早衰的趋势正加速向青少年蔓延。然而在低动作幅度、长时程的久坐场景下，传统电极因界面阻抗高、易失水等问题，难以长期稳定采集微伏级肌电信号，因此临床诊断仍多依赖症状出现后的影像学检查，存在明显滞后，贻误病情。相较之下，水凝胶柔性肌电传感器通过可穿戴的方式，能够实时监测腰椎健康状态并提前预警病情，展示了其在疾病预防领域的巨大潜力和广阔应用前景。然而，如何在电极-皮肤界面精确调控氢键、提升双电层电容并降低界面阻抗，以实现低幅度运动状态下微伏级信号的稳定监测，仍是当前面临的关键科学技术问题。

人类细胞是容纳数万亿分子的微观宇宙：约4200万种蛋白质与浩如烟海的碳水化合物、脂类、核酸共同构成生命基质。

2025年10月8日，瑞典皇家科学院宣布，将2025年诺贝尔化学奖授予科学家北川进、理查德· 罗布森和奥马尔·亚吉，以表彰他们“开发了金属有机框架（MOF）”。这类材料具有较大空腔的分子结构，气体和其他化学物质可以在空腔中流动。通过改变MOF中使用的构建块，化学家可以设计它们来捕获和存储特定的物质。正如诺奖委员会评价：“他们为化学创造了新空间”——而让这片“新空间”从理论蓝图变为现实价值的，正是全球科研工作者数十年“从1到100”的脚踏实地。其中，中国团队以系统性突破构建起MOF领域的“应用支柱”，成为推动该领域获诺奖认可的关键力量。

如何在不物理切片的前提下，看清整块组织里的纳米级结构？2025年10月16日，《Science》发表一项突破性成像技术——美国伊利诺伊大学芝加哥分校Ruixuan Gao团队研发的VIPS（光化学切片体积成像）技术，首次实现对完整生物器官的纳米级分辨率三维重建，为神经科学、病理学研究打开全新维度。

2025年10月8日，欧盟发布“应用人工智能”和“科学中的人工智能”2项战略，以加快欧洲工业与科学领域对人工智能的应用。

可溶性铁，这一看似微不足道的元素，正在连接起气候变化、海洋生态与人类健康的复杂链条。中国地质大学（武汉）环境学院孔少飞团队联合湖北省大气复合污染研究中心，在《地球科学》发表综述论文，总结了源排放大气气溶胶中可溶性铁的理化特性、形成机制与排放清单构建方法，为改进气候和大气化学模型提供了关键支撑。

2025年10月18日，诺贝尔物理学奖得主、理论物理学家杨振宁在北京逝世，享年103岁。一个时代的学术灯塔陨落的同时，关于“中国下一个诺贝尔物理学奖将从何处诞生”的追问再次被点亮。就在本月早些时候，瑞典皇家科学院把2025年诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克、米歇尔·德沃雷和约翰·马蒂尼斯，表彰他们在超导电路中揭示“宏观量子隧穿与能级量子化”的实验工作——把本以为只在微观世界发生的量子效应，清晰地带到了“可拿在手里”的宏观系统之中。

2025年10月以来，围绕稀土与永磁体的全球博弈再度升温。国际能源署（IEA）最新数据表明，中国在稀土及永磁体生产上的主导地位依旧稳固。与此同时，中国对稀土资源的出口、技术转移和应用许可实施了更严格的规定与管理；而在大洋彼岸，美国则以国防部为主导，推动公私合营项目，加快建设从采选、分离到磁体制造的“端到端”产业链。

2025年10月10日，安徽省量子信息工程技术研究中心发布消息，中国实现了全球首款4通道超低噪声半导体单光子探测器的量产落地。该设备在探测效率、暗噪声水平、集成度等多项关键指标刷新世界纪录，标志着中国单光子探测技术进入领跑阶段。

中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队与中国科学院微生物研究所邱金龙团队合作，对双生病毒复制子进行工程化改造，首次在植物底盘中构建了快速且通用的体内定向进化系统GRAPE，并利用该系统实现了植物免疫受体NRC3和Pikm-1的体内定向进化，为植物基因和蛋白的工程化改造提供了性能强大的高通量技术平台。2025年10月2日，相关研究成果发表于《Science》。

当下，信息的存储速度极限，成为集成电路领域最为关键的基础科学问题之一。目前速度最快的存储器均为易失性存储器，速度为1~30 ns，但断电后数据会丢失。传统闪存不会轻易丢失数据，但存储速度比芯片工作速度落后10万倍以上。

中国科学院物理研究所黄学杰团队联合华中科技大学、中国科学院宁波材料技术与工程研究所等组成的研究团队开发出一种阴离子调控技术，解决了全固态金属锂电池中电解质和锂电极之间难以紧密接触的难题，为其走向实用化提供了关键技术支撑。2025年10月7日，相关研究成果发表于《Nature Sustainability》。

火星极端的环境条件——如高强度宇宙辐射、极端低温、沙尘暴与微陨石撞击等——对人类长期居住构成严峻挑战。如何在资源受限的火星表面实现安全、高效、可持续的居住，是深空探测与地外建造领域的关键课题。

细胞抵御外来病原体的第一道防线是先天免疫反应。环状GMP-AMP合成酶（cGAS）在此过程中发挥关键作用，它能识别宿主细胞质中病原体来源的DNA或RNA，并启动信号级联反应，诱导Ⅰ型干扰素编码基因的转录。炎症加剧是衰老的一个典型特征，而衰老过程中cGAS信号的失调会引发导致机体功能衰退的炎症反应。因此，cGAS被视为潜在的治疗靶点。然而，尽管cGAS存在于细胞质中，但它主要与染色质结合，且其在细胞核内的功能尚不明确。Chen等在《Sci‐ence》报道称，裸鼹鼠的cGAS在其N端存在一组独特的4个突变，可促进DNA修复——这一机制对该物种的超长寿命至关重要。

场能够调控物质的状态。例如，磁场可使永磁体的磁极翻转，从而实现磁存储设备的信息写入。然而，由微观电偶极子环构成的铁轴性却是一个例外，这种隐藏的序对常规电场和磁场并不敏感。事实上，自然界中并不存在可直接调控铁轴性的天然共轭场。Zeng等在《Science》报道：当特定频率的圆偏振光（其电矢量呈环形旋转）与红外激活的晶格振动共振时，可产生用于控制铁轴性的共轭场。这一发现有望拓展多功能材料的设计空间。

2025年9月26日，载有100名中国第15次北冰洋科考队队员的“雪龙2”号返回上海，圆满结束为期83天的综合调查。本航次由自然资源部组织，“雪龙2” “极地”“深海一号”“探索三号”协同作业，覆盖楚科奇海台、加拿大海盆及中央北冰洋等海域，完成“气-冰-海-生”联合观测，并首次在北极冰区实施载人深潜，获取了高时空分辨率的数据与海底原位资料，使中国成为继美国、俄罗斯之后，第3个掌握极地载人深潜技术的国家。

白蚁与真菌的共生关系是生态学中一个复杂且重要的研究领域。以土白蚁属（Odontotermes obesus）为例，它们与共生真菌Termitomyces共同经营一座“真菌花园”，产出的真菌是整群白蚁的口粮。作为回报，白蚁会打理好花园来保护真菌。它们会通过喂养、习惯性种植、改造生长环境和收获等行为来提高“真菌花园”的产量。就像人类防治作物病虫害一样，这些“真菌农夫”也演化出了病害管理策略。

自胶片摄影时代以来，捕捉和记录高速动态过程便是光学成像领域的重要课题。随着电荷耦合器件和互补金属氧化物半导体等固态成像技术的快速发展，高速成像受到了越来越多的关注。高时间分辨率的成像手段能够“冻结”快速运动，精确捕捉物体的瞬态变化，在航空航天、工业制造等领域展现出了巨大潜力。

2025年9月24日，中国国家主席习近平在联合国气候变化峰会发表视频致辞，指出2025年既是《巴黎协定》达成10周年，也是各国提交新一轮国家自主贡献的关键节点，全球气候治理进入“关键阶段”。他强调要坚定绿色低碳转型信心，把绿色转型视为世界经济可持续发展的“时代潮流”，并承诺到2035年，中国全经济范围温室气体净排放量比峰值下降7%~10%，力争做得更好。与之对照，美国近年的一系列政策回摆，凸显其在国际气候治理中的不确定性与反复。

2025年9月25日，中国首个国家级陆相页岩油示范区——新疆吉木萨尔，页岩油累计产量近日突破500.3万，日产量首次迈过5000 t关口，显示中国在陆相页岩油勘探开发方面取得关键技术突破。这片埋藏在3800 m深处的油藏因储层致密，被业内称为“藏在石头缝里的石油”，其厚度仅1.5 m，渗透率不足常规油藏的万分之一。早期引进的美国海相页岩油开发技术曾因储层特征差异未能取得预期效果。

2025年9月11日，中国科学院植物研究所研究员王文达、田利金团队首次纯化并解析了来自赫氏艾米里颗石藻的光系统I-岩藻黄素叶绿素a/c结合蛋白（PSIFCPI）超级复合物的三维结构，在原子层面揭示了颗石藻通过扩展和优化光系统结构来适应复杂海洋光环境的机制。相关研究成果以封面文章发表于《Science》。