入選理由：國際空間站退役后，“天宮”將成為唯一可用空間站。

2021年4月29日，“天(tian)(tian)(tian)(tian)和(he)”核(he)心艙(cang)(cang)發(fa)(fa)射升空(kong)并(bing)(bing)順利抵達軌(gui)道，標志著(zhu)我國(guo)(guo)“天(tian)(tian)(tian)(tian)宮”空(kong)間(jian)站(zhan)在(zai)軌(gui)組(zu)建(jian)工作全面展開。6月17日，神(shen)舟十二號(hao)載人飛(fei)(fei)船將(jiang)3名航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)員送入“天(tian)(tian)(tian)(tian)和(he)”核(he)心艙(cang)(cang)，航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)員隨(sui)后開展了3個(ge)月的(de)太空(kong)任(ren)務(wu)，并(bing)(bing)于9月17日順利返回。10月16日，神(shen)舟十三(san)號(hao)載人飛(fei)(fei)船發(fa)(fa)射升空(kong)，“天(tian)(tian)(tian)(tian)和(he)”核(he)心艙(cang)(cang)再次迎來3名航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)員，這是空(kong)間(jian)站(zhan)關鍵(jian)技術驗證階段的(de)最后一次飛(fei)(fei)行任(ren)務(wu)。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)空(kong)間(jian)站(zhan)預(yu)計于2022年年底前建(jian)成(cheng)(cheng)，由一個(ge)核(he)心艙(cang)(cang)和(he)兩(liang)個(ge)實驗艙(cang)(cang)組(zu)成(cheng)(cheng)。空(kong)間(jian)站(zhan)開啟常態化運行后，將(jiang)有3名航(hang)天(tian)(tian)(tian)(tian)員作為一個(ge)乘組(zu)長期駐(zhu)留，定期輪(lun)換。此外(wai)，隨(sui)著(zhu)國(guo)(guo)際空(kong)間(jian)站(zhan)的(de)退役時間(jian)臨近(jin)，中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)的(de)“天(tian)(tian)(tian)(tian)宮”空(kong)間(jian)站(zhan)很有可能在(zai)未來成(cheng)(cheng)為唯一可用的(de)空(kong)間(jian)站(zhan)。

入選理由：火星探測季進入全新階段。

2021年(nian)5月(yue)(yue)22日，我國首(shou)次火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)探測任(ren)務“天問一號”著(zhu)陸巡視器攜帶的(de)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)車(che)“祝融號”安全駛(shi)離著(zhu)陸平(ping)臺，到達火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)烏托(tuo)邦平(ping)原(yuan)表面，開(kai)始(shi)巡視探測。這意(yi)味(wei)著(zhu)中國成(cheng)(cheng)(cheng)為了首(shou)個一次完(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)繞(rao)、落、巡三(san)大任(ren)務的(de)國家。美國“毅(yi)力”號火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)車(che)也于2021年(nian)2月(yue)(yue)直接進(jin)入火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)大氣層，并(bing)成(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)著(zhu)陸。4月(yue)(yue)，在“毅(yi)力”號的(de)注(zhu)視下，“機智”號無人機完(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)了在火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)的(de)首(shou)次飛行。與(yu)(yu)此同(tong)時，阿聯酋的(de)“希(xi)望(wang)”號探測器也成(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)進(jin)入火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)軌道，開(kai)始(shi)拍攝火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)圖(tu)像(xiang)。3臺火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)探測器已經(jing)紛(fen)紛(fen)抵達目標地點并(bing)開(kai)始(shi)正常(chang)工作，未來它們將傳回大量與(yu)(yu)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)相關的(de)重要信息(xi)。

入選理由：理論與實驗結果之間的沖突，讓科學家看到了新物理的曙光。

2021年4月7日(ri)，美國(guo)費米國(guo)家(jia)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)室(shi)繆(mou)(mou)子g-2實(shi)(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)數(shu)據公布，實(shi)(shi)(shi)驗(yan)測(ce)到的(de)(de)(de)繆(mou)(mou)子磁矩與理(li)(li)(li)論(lun)(lun)預(yu)測(ce)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)(zai)明(ming)顯的(de)(de)(de)偏(pian)差，然(ran)而，偶然(ran)誤(wu)差導致這種偏(pian)差的(de)(de)(de)概率僅有1/40 000。標準模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)是(shi)目(mu)前描述基本粒子和(he)(he)基本作用力的(de)(de)(de)最佳模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)，面對最新的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)結(jie)(jie)果(guo)，科學(xue)家(jia)不得不思考：理(li)(li)(li)論(lun)(lun)與實(shi)(shi)(shi)驗(yan)結(jie)(jie)果(guo)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)這種偏(pian)差究(jiu)竟是(shi)源自標準模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)深(shen)層(ceng)次(ci)的(de)(de)(de)誤(wu)差，還是(shi)存(cun)在(zai)(zai)標準模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)之(zhi)外的(de)(de)(de)作用力和(he)(he)粒子。在(zai)(zai)未來，第二、三次(ci)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)數(shu)據會(hui)逐步(bu)公布，修正后的(de)(de)(de)理(li)(li)(li)論(lun)(lun)計算(suan)結(jie)(jie)果(guo)也會(hui)逐步(bu)出(chu)爐。如果(guo)到時實(shi)(shi)(shi)驗(yan)數(shu)據和(he)(he)理(li)(li)(li)論(lun)(lun)值之(zhi)間(jian)仍然(ran)存(cun)在(zai)(zai)不可(ke)忽(hu)略的(de)(de)(de)偏(pian)差，那它很(hen)有可(ke)能(neng)會(hui)動(dong)搖現代物理(li)(li)(li)學(xue)大廈的(de)(de)(de)根基。

入選理由：人類第一次從二氧化碳出發成功合成出淀粉。

2021年9月(yue)，中(zhong)國科學(xue)院(yuan)的(de)研(yan)(yan)究團隊(dui)宣布(bu)，他(ta)們從頭(tou)設計了(le)11步反應路徑(jing)，利用無(wu)機催(cui)化(hua)(hua)劑和生物酶，首次在(zai)全球實現了(le)從二氧(yang)化(hua)(hua)碳到(dao)淀粉(fen)(fen)的(de)全合(he)(he)成(cheng)。在(zai)自(zi)然界，植物需要通(tong)過光合(he)(he)作用把(ba)空(kong)氣中(zhong)的(de)二氧(yang)化(hua)(hua)碳轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)為淀粉(fen)(fen)，這(zhe)個過程(cheng)涉及60多步反應，且只(zhi)有2%左右的(de)能(neng)量轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)效(xiao)率。這(zhe)項研(yan)(yan)究不僅能(neng)合(he)(he)成(cheng)與天(tian)然淀粉(fen)(fen)結構幾乎一致(zhi)的(de)淀粉(fen)(fen)分子(zi)，還比(bi)天(tian)然合(he)(he)成(cheng)路徑(jing)更高效(xiao)。它的(de)能(neng)量轉(zhuan)(zhuan)化(hua)(hua)效(xiao)率約是(shi)自(zi)然光合(he)(he)作用的(de)3.5倍(bei)(bei)，淀粉(fen)(fen)合(he)(he)成(cheng)速率更是(shi)天(tian)然合(he)(he)成(cheng)的(de)8.5倍(bei)(bei)。這(zhe)項研(yan)(yan)究是(shi)從頭(tou)合(he)(he)成(cheng)生物大(da)分子(zi)的(de)一次里程(cheng)碑式突(tu)破，也是(shi)模(mo)仿甚至(zhi)超越(yue)自(zi)然合(he)(he)成(cheng)機制的(de)一大(da)步。

入選理由：新冠病毒持續演化，不斷出現的新毒株影響波及全球。

2021年(nian)5月(yue)，新(xin)冠(guan)病毒(du)(du)(du)(du)德爾(er)(er)塔毒(du)(du)(du)(du)株(zhu)被世界衛生組織（WHO）列為(wei)“受關(guan)切(qie)變(bian)異株(zhu)”（VOC），目(mu)前(qian)已(yi)(yi)擴散到(dao)超過(guo)200個國家和地(di)區(qu)，是全球最流行的新(xin)冠(guan)病毒(du)(du)(du)(du)毒(du)(du)(du)(du)株(zhu)。德爾(er)(er)塔毒(du)(du)(du)(du)株(zhu)病毒(du)(du)(du)(du)載量高、傳播能(neng)(neng)力強(qiang)、潛伏期短，能(neng)(neng)部(bu)分逃(tao)脫抗體的中和反應。此外，全球多款疫(yi)苗對德爾(er)(er)塔毒(du)(du)(du)(du)株(zhu)的保護效力均有所(suo)下降。11月(yue)初(chu)，奧密克(ke)戎(rong)毒(du)(du)(du)(du)株(zhu)在(zai)南非被首次檢測到(dao)，不到(dao)20天后便被WHO列為(wei)VOC，截(jie)至12月(yue)中旬已(yi)(yi)蔓(man)延(yan)到(dao)80多個國家和地(di)區(qu)。奧密克(ke)戎(rong)毒(du)(du)(du)(du)株(zhu)刺突(tu)蛋白上存在(zai)多達32處突(tu)變(bian)，其(qi)中3處可能(neng)(neng)增強(qiang)免疫(yi)逃(tao)逸能(neng)(neng)力。全球抗疫(yi)之路仍然充滿挑(tiao)戰(zhan)。

入選理由：改寫了蛋白質結構研究，極大地推動對生命本質的探尋和藥物研發。

2021年7月，DeepMind宣布(bu)人工智能算(suan)(suan)法(fa)(fa)AlphaFold2開源，隨后又(you)與歐洲生(sheng)物(wu)信息學(xue)研(yan)究所合作(zuo)，公布(bu)了這套(tao)算(suan)(suan)法(fa)(fa)精準預(yu)(yu)測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)人類蛋(dan)白組(zu)中98.5%的(de)(de)(de)蛋(dan)白質結(jie)(jie)(jie)構，以及20種模式(shi)生(sheng)物(wu)同等比例的(de)(de)(de)蛋(dan)白質結(jie)(jie)(jie)構。AlphaFold2預(yu)(yu)測(ce)(ce)(ce)的(de)(de)(de)精準度(du)已(yi)達到原子級別，能媲美目(mu)前最精準的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量儀器，預(yu)(yu)測(ce)(ce)(ce)還將用時(shi)從幾個(ge)月縮短(duan)到幾天甚至數個(ge)小時(shi)。同月，由華盛(sheng)頓大(da)學(xue)等機構研(yan)發的(de)(de)(de)算(suan)(suan)法(fa)(fa)RoseTTAFold開源，它能更好(hao)地預(yu)(yu)測(ce)(ce)(ce)蛋(dan)白質復合物(wu)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)構。AI蛋(dan)白質結(jie)(jie)(jie)構預(yu)(yu)測(ce)(ce)(ce)算(suan)(suan)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)爆發，解決了科學(xue)界的(de)(de)(de)一個(ge)關鍵難題，拓展了對生(sheng)命(ming)基礎物(wu)質的(de)(de)(de)認知，將極(ji)大(da)地推動(dong)生(sheng)物(wu)醫藥領域的(de)(de)(de)發展。

入選理由：各國的共同承諾，讓1.5℃的目標“活了下來”。

2021年(nian)11月13日(ri)，第26屆聯合國(guo)氣(qi)候(hou)(hou)大會(hui)（COP26）艱難落下(xia)帷幕，197個締約方簽署(shu)了《格拉斯哥氣(qi)候(hou)(hou)公約》，使《巴黎(li)協定(ding)》“全球平均(jun)氣(qi)溫升幅(fu)控(kong)制在(zai)1.5℃之(zhi)內”的(de)目(mu)標有(you)可能(neng)實(shi)現(xian)。盡管未能(neng)將“1.5℃”的(de)目(mu)標寫入公約，但與會(hui)的(de)世(shi)界各(ge)國(guo)代表終于(yu)就(jiu)《巴黎(li)協定(ding)》第6條(tiao)實(shi)施細則達(da)成共識，并承諾結束森林砍(kan)伐、逐漸減少(shao)煤炭使用等。會(hui)前，中國(guo)向世(shi)界做出(chu)了“力爭二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)排放(fang)于(yu)2030年(nian)前達(da)到峰值，2060年(nian)前實(shi)現(xian)碳(tan)(tan)中和”的(de)承諾。邁向綠色低碳(tan)(tan)的(de)行動不僅(jin)有(you)助于(yu)地(di)球免遭災難性氣(qi)候(hou)(hou)變(bian)化的(de)重擊，還為國(guo)內新(xin)能(neng)源(yuan)產(chan)業等綠色產(chan)業的(de)發展提供了新(xin)的(de)機遇。

入選理由：快速射電暴研究進入下一階段，中國天眼貢獻顯著。

2021年(nian)(nian)6月8日，加拿大CHIME射(she)電望(wang)遠鏡(jing)公布了536次(ci)新發現的(de)(de)快(kuai)速射(she)電暴（FRB）。2021年(nian)(nian)10月13日，中國(guo)天眼（FAST）宣布從重復(fu)源(yuan)(yuan)FRB 121102觀測(ce)(ce)(ce)(ce)到了1652次(ci)FRB。兩(liang)(liang)臺(tai)望(wang)遠鏡(jing)將人類觀測(ce)(ce)(ce)(ce)到的(de)(de)FRB數量(liang)從200余次(ci)提升(sheng)(sheng)到2000多(duo)(duo)次(ci)。2020年(nian)(nian)，包括(kuo)我國(guo)慧眼衛星(xing)(xing)在內的(de)(de)觀測(ce)(ce)(ce)(ce)表明，FRB很可(ke)能(neng)(neng)起源(yuan)(yuan)于磁陀(tuo)星(xing)(xing)。但此次(ci)FAST觀測(ce)(ce)(ce)(ce)到的(de)(de)FRB不具(ju)周(zhou)期性，且總能(neng)(neng)量(liang)接近(jin)磁陀(tuo)星(xing)(xing)可(ke)用能(neng)(neng)量(liang)上限，研究團隊認為(wei)這基本排除了FRB 121102是(shi)由單一磁陀(tuo)星(xing)(xing)產生的(de)(de)可(ke)能(neng)(neng)。目(mu)前，科學家(jia)認為(wei)FRB可(ke)能(neng)(neng)具(ju)有多(duo)(duo)種起源(yuan)(yuan)。這兩(liang)(liang)臺(tai)望(wang)遠鏡(jing)共同提升(sheng)(sheng)了人類觀測(ce)(ce)(ce)(ce)FRB的(de)(de)能(neng)(neng)力，為(wei)天文學家(jia)對FRB的(de)(de)進一步(bu)研究鋪平了道路。

入選理由：特效藥為對抗疫情再添利器。

2021年11月，全球首款(kuan)(kuan)口服抗新(xin)冠病(bing)毒(du)藥物(wu)molnupiravir在英國獲批(pi)。同月，輝瑞公司公布了其開發的(de)口服抗新(xin)冠病(bing)毒(du)藥物(wu)的(de)臨床效果。這兩款(kuan)(kuan)作用機制不(bu)同的(de)藥物(wu)均能(neng)抑制病(bing)毒(du)增(zeng)殖，極(ji)大(da)地降低了患者住(zhu)院和死(si)亡的(de)風險。12月8日(ri)，安巴(ba)韋單(dan)抗與羅(luo)米司韋單(dan)抗（BRII-196/BRII-198）聯合用藥方案(an)獲得中國國家藥品監督管理局應急批(pi)準，成為我國首個獲批(pi)的(de)自主知(zhi)識產權(quan)新(xin)冠病(bing)毒(du)中和抗體聯合治療方案(an)。這類藥物(wu)可以通過阻止病(bing)毒(du)吸附細胞，阻斷病(bing)毒(du)增(zeng)殖。相比(bi)“老藥新(xin)用”的(de)方案(an)，不(bu)斷涌(yong)現的(de)新(xin)款(kuan)(kuan)特效藥的(de)靶(ba)向性更(geng)強(qiang)、療效更(geng)好、安全性更(geng)高，在疫苗(miao)之外，也為抗擊新(xin)冠疫情提(ti)供了新(xin)的(de)希望。

入選理由：由于潛在的倫理問題，嵌合體胚胎研究引發了激烈討論。

2021年4月，美國索爾克研(yan)究(jiu)所和(he)(he)昆明(ming)理工大學(xue)等機構的(de)科學(xue)家培(pei)養出了首個人(ren)(ren)(ren)猴嵌合體胚(pei)胎。他們將(jiang)人(ren)(ren)(ren)的(de)擴展多(duo)能干(gan)細(xi)(xi)胞(bao)注入132個食蟹猴的(de)早(zao)期囊胚(pei)內培(pei)養，胚(pei)胎最長存活(huo)了20天。這項研(yan)究(jiu)和(he)(he)另一(yi)項將(jiang)人(ren)(ren)(ren)多(duo)能干(gan)細(xi)(xi)胞(bao)和(he)(he)成(cheng)纖維細(xi)(xi)胞(bao)轉(zhuan)化成(cheng)人(ren)(ren)(ren)早(zao)期胚(pei)胎的(de)研(yan)究(jiu)一(yi)起，極(ji)大地沖擊(ji)了人(ren)(ren)(ren)類胚(pei)胎體外培(pei)養的(de)“14天規則”。相關研(yan)究(jiu)不僅在(zai)學(xue)術界引(yin)起了大量討(tao)(tao)論，也在(zai)社會上引(yin)發(fa)了關于科研(yan)倫(lun)理規范的(de)激烈討(tao)(tao)論。在(zai)經過多(duo)輪(lun)(lun)的(de)商討(tao)(tao)和(he)(he)權衡后，國際(ji)干(gan)細(xi)(xi)胞(bao)研(yan)究(jiu)學(xue)會于5月首次放寬了這一(yi)規則限制，提出對于培(pei)養人(ren)(ren)(ren)類胚(pei)胎超(chao)過2周(zhou)的(de)研(yan)究(jiu)需進行多(duo)輪(lun)(lun)審核，來(lai)決定終止時間。