2015年十大科學突破

2024-07-09 11:11:46 1

    12月17日，美國《科學》雜誌17日公布了2015年十大科學突破。那麼，究竟有哪些新成果入選呢？

    1.「基因剪刀」

    近年來，研究人員常用一種叫做CRISPR的強大「基因組編輯」技術對生物的DNA序列進行修剪、切斷、替換或添加。CRISPR基因組編輯技術過去兩次入選《科學》年度十大突破，今年「晉升」到頭號突破。

    這項來源於細菌的基因技術被科學家形象地稱為「基因剪刀」。CRISPR是生命進化歷史上，細菌和病毒進行鬥爭產生的免疫武器，簡單說就是病毒能把自己的基因整合到細菌，利用細菌的細胞工具為自己的基因複製服務，細菌為了將病毒的外來入侵基因清除，進化出CRISPR系統。

    CRISPR正在生物醫學研究領域引起一場巨變。不像其他基因編輯手段，它使用起來廉價、迅速且簡單，並因此席捲全球實驗室。研究人員希望利用它調整人類基因以消除疾病，創造生命力更加頑強的植物，並且消滅病原體。

    今年，CRISPR技術在多個方向邁出意義重大的一步。首先，成功打造「基因驅動」系統。今年11月，美國科學家宣布利用這種系統研製出一種攜帶抗瘧疾基因並能將該基因傳給後代的轉基因蚊子。其次，中國中山大學黃軍就等人今年4月披露，首次利用CRISPR技術成功修改人類胚胎的一個基因，阻止這一基因上的突變導致地中海貧血症。第三，哈佛大學研究人員利用CRISPR技術一次性敲除豬細胞中62個逆轉錄病毒基因，從而掃清豬器官用於人體移植的重大難關。

    《科學》雜誌說，由於CRISPR有著精確、成本低及操作簡便等特點，許多科研機構都開始開發利用這項技術，它「將會給許多領域帶來持久的興奮和樂觀」，勢必「對研究產生革命性影響」。

    2.「新視野」號抵達冥王星

    今年7月14日，經過9年半共計50億公裡的飛行之後，美國航空航天局的「新視野」號探測器（New Horizons）終於抵達冥王星，成為首個探測這顆遙遠矮行星的人類探測器。「新視野」號的主要任務是探測冥王星及其最大的衛星卡戎（冥衛一）和探測位於柯伊柏帶的小行星群。考察冥王星任務結束後，「新地平線」號會繼續向離地球更遠的宇宙空飛行。

    3.腦內也有淋巴管

    美國維吉尼亞大學醫學院的研究者們在《自然》雜誌上發表了一項結論驚人的研究。他們確認，大腦會通過淋巴管道與免疫系統直接聯結。在舊有的認識中，淋巴管道並不存在於腦部，這項新發現將顛覆幾十年來書寫在教科書上的結論。

    這一意外發現對解釋老年性痴呆、自閉症和多發性硬化形成的原因提供了重要信息。如老年性痴呆，腦內累積一些蛋白質團塊。有可能是因為淋巴管無法有效清除，才導致這些蛋白在大腦中累積。這些淋巴管看起來隨年齡改變，因此可能與大腦衰老過程有關。

    4.用酵母合成鴉片類止痛藥

    數千年來，人們使用酵母來發酵葡萄酒、釀造啤酒和發酵麵包。而美國史丹福大學的研究人員，通過遺傳改造酵母，來產生止痛藥，這一突破預示著，我們可以用一種更快和可能更便宜的方法，來生產許多不同類型的植物類藥物。

    他們重新設定了麵包酵母的遺傳機制，這樣，這些快速生長的細胞可在三到五天的時間內，把糖轉換成氫可酮。氫可酮及其化學同系物，都是鴉片類藥物。如果用傳統的方法，從合法的種植罌粟的農場開始，要花費超過一年的時間才能生產一批藥。

    5.量子糾纏狀態被證實

    量子糾纏是一種量子力學現象，是粒子在由兩個或兩個以上粒子組成系統中相互影響的現象。糾纏是關於量子力學理論最著名的預測。它描述了兩個粒子互相糾纏，即使相距遙遠距離，一個粒子的行為將會影響另一個的狀態。其中一顆被操作（例如量子測量）而狀態發生變化，另一顆也會即刻發生相應的狀態變化愛因斯坦拒絕接受這種「幽靈般的遠程效應」，因為這與他提出的沒有任何物質的運動速度可超過光速的理論產生衝突。

    新南威爾斯大學的研究小組使用放置在矽晶片中的一個電子和一個磷原子的原子核，實現了量子糾纏，實驗取得了2.70的觀測值，可信度超過96%。研究人員還表示，以這樣高的「分數」通過貝爾實驗，是人們能對量子計算機操作實現完全控制的最有力證明，特別是用量子糾纏實現純粹量子類型的計算機代碼。

    6.地幔柱存在證據被找到

    有關地幔柱是否存在40多年來，地質科學家一直在討論地球的熱點區域，即數百個火山區域向地表凸起，看起來就像有一些高溫物質從地下持續向上推動地表或是由於地幔柱造成的。地幔柱即從距離地表3000公裡的地核附近產生的柱狀熔巖流。

    通過利用精尖技術獲取到史無前例的地震記錄細節，美國加州大學伯克利分校的研究人員發現了28處地幔柱的證據，其中大多數位於火山熱點區域下方，從地心持續、垂直上湧。研究人員表示：「如果我們的成像結果合理，那麼我們已經解決了爭端。地幔柱確實存在。」此次新研究成果利用了一種叫作地震X線斷層攝影術的技術。

    7.研製成功伊波拉疫苗

    經過初步臨床實驗分析，一種由加拿大衛生部研製的伊波拉疫苗對預防伊波拉病毒感染非常有效，2000多名伊波拉病毒密切接觸者在接種疫苗後無一人染病。如果後期實驗能繼續保持這樣的成績，這種疫苗將能幫助結束伊波拉病毒在西非的傳播。

    這種伊波拉疫苗名為「VSV－EBOV」，也稱「加拿大疫苗」。最初由加拿大衛生部開發，而後疫苗許可所屬公司與默克公司達成全球獨家許可協議，確定由其負責研發、生產和分發這一試驗性疫苗。

    8.重現心理學研究

    今年一項重現100項心理學研究發現的雄心勃勃的計劃剛剛結束，但實驗數據有些令人擔心。數據表明僅有39 項公開發表的研究可以再現。

    實際情況比這一高比例的數字更加瑣碎。對於61項未能再現的研究，科學家認為其中24項至少產生了與原始實 驗「比較類似」的結果，儘管它們並沒有達到預先設定的視為成功再現的標準。

    這個名為「可再現性項目：心理學」的研究項目是一批旨在通過合作，再現此前發表的研究成果的一個最大檢測項目，因為此前有報告指出當前存在許多學術欺騙和錯誤統計分析，另一個原因是人們對經典心理學的研究 結論是否堅實也產生了許多熱議。

    9.新古人種化石

    南非金山大學的人類學家2015年9月於一處洞穴新發現的原始人骨骼化石，共發現骨骼化石1550多塊，其中包括頭骨、顎骨、牙齒和指骨，它們分別屬於該物種的幼年、成年及老年個體。南非研究人員將這個新人種命名為「納萊迪人」。

    此次發掘現場位於斯泰克方丹古生物化石區，它是世界上埋藏古人類遺蹟最豐富的地區之一，這裡發現的人類先祖化石約佔全球總數的一半，為探索人類起源提供了大量重要依據。納萊迪人此前不為人知，這一發現有助於進一步了解人類的起源和進化。

    10.早期美洲人來自亞洲

    學術界對於美洲原住民何時出現以及從何而來一直存在爭議。一個國際研究團隊通過基因分析發現，美洲原住民祖先大約在最後一個冰河時代從西伯利亞來到美洲，之後又分化為北美原住民和南美原住民兩個不同種群。

    美英等國科研人員組成的研究團隊採用了迄今最全面的美洲原住民基因數據。研究發現，美洲原住民祖先在最後一個冰河時代的高峰期，即大約2.3萬年前，取道當時連接亞洲與美洲的白令陸橋，從西伯利亞進入阿拉斯加。