《自然》回顧2012年科學(xué)事件

12月20日出版的《自然》雜志推出2012年度回顧?？?，盤點(diǎn)了這一年科研及科學(xué)政策方面的起起伏伏。?？瘜?dǎo)言說，從“希格斯玻色子（上帝粒子）”的發(fā)現(xiàn)到“好奇號(hào)”火星車成功著陸，2012年對(duì)科學(xué)來說充滿了有趣或重大的事件。

?？ǎ耗甓热宋?、年度新聞特寫、年度圖片、年度研究進(jìn)展、讀者選擇、編輯選擇等。

在這個(gè)對(duì)于科學(xué)而言具有史詩(shī)般意義的一年，我們見證了希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)以及“好奇”號(hào)探測(cè)器在火星上著陸，但是研究人員同時(shí)也感受到了經(jīng)費(fèi)緊縮帶來的刺痛?！蹲匀弧冯s志為我們梳理了發(fā)生在2012年的那些激動(dòng)人心的科學(xué)故事。

最后的希格斯

7月，全世界規(guī)模最大的物理實(shí)驗(yàn)正式發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子。

1964年，英國(guó)物理學(xué)家彼得·希格斯（P.W.Higgs）發(fā)表了一篇學(xué)術(shù)理論文章，提出一種粒子場(chǎng)的存在，預(yù)言一種能吸引其他粒子進(jìn)而產(chǎn)生質(zhì)量的玻色子的存在。他認(rèn)為，這種玻色子是物質(zhì)的質(zhì)量之源，是電子和夸克等形成質(zhì)量的基礎(chǔ)，其他粒子在這種粒子形成的場(chǎng)中游弋并產(chǎn)生慣性，進(jìn)而形成質(zhì)量，構(gòu)筑成大千世界。這種理論中的粒子后來被別人以“希格斯”的名稱命名，外號(hào)“上帝粒子”。

當(dāng)其他粒子相繼被發(fā)現(xiàn)時(shí)?！吧系哿Ｗ印笔冀K遁形。

上帝粒子的發(fā)現(xiàn)將延展我們對(duì)于原子內(nèi)部世界的認(rèn)知，同時(shí)有助于解釋一些神秘的事物，例如暗物質(zhì)。

走向極致

在這個(gè)不平凡之年，科學(xué)為自己創(chuàng)造了大量的紀(jì)錄。在20年的鉆探之后，一個(gè)俄羅斯研究小組在2月份突破了3.8千米厚的南極冰層，最終到達(dá)了沃斯托克湖，后者是被隔絕了數(shù)百萬年的一個(gè)巨大水體。早期的樣本分析并沒有發(fā)現(xiàn)任何生命的痕跡。

與此同時(shí)，美國(guó)電影導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆成為了獨(dú)自下潛到這顆行星最深處馬里亞納海溝溝底，大約11千米深處的第一人。

特技跳傘運(yùn)動(dòng)員Felix Baumgartner在美國(guó)新墨西哥州超過39000米的高空一躍而下，突破了聲速以及從上世紀(jì)60年代保持的高度紀(jì)錄。

但也不是每一個(gè)破紀(jì)錄的嘗試都能夠成功。在6年的努力之后，斥資35億美元的加利福尼亞州美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置未能實(shí)現(xiàn)其“點(diǎn)火”的目標(biāo)，該目標(biāo)是一個(gè)核聚變發(fā)電的里程碑，即用激光轟擊氫同位素從而產(chǎn)生大量聚變能。

重新思考能源

隨著去年發(fā)生在福島的核事故，日本的能源政策正在持續(xù)加以調(diào)整，該國(guó)的選擇包括未來完全不使用核能。

在歐洲，對(duì)超過140個(gè)反應(yīng)堆的壓力測(cè)試得出的結(jié)論是它們需要廣泛的安全升級(jí)。其間，美國(guó)核管理委員會(huì)向一個(gè)發(fā)電廠頒發(fā)了牌照，允許其使用激光提高核燃料中的鈾含量，而一些人擔(dān)心這項(xiàng)技術(shù)能夠讓恐怖分子暗中進(jìn)行鈾濃縮。

各國(guó)都在持續(xù)探索著非常規(guī)的油氣資源。美國(guó)提出了蓬勃發(fā)展的頁(yè)巖氣水力壓裂技術(shù)行業(yè)規(guī)則，這使得美國(guó)的電力工業(yè)能夠?qū)?0%的發(fā)電量從煤炭轉(zhuǎn)移到氣體。根據(jù)國(guó)際能源署的報(bào)告，美國(guó)到2020年有望成為全球最大的石油生產(chǎn)國(guó)，并且到2035年實(shí)現(xiàn)能源自給。

但是尋找新的石油儲(chǔ)備也存在著風(fēng)險(xiǎn)。在鉆探船受損之后，殼牌石油公司無法開展其在北極海域的鉆探項(xiàng)目，而英國(guó)石油公司（BP）在2010年4月的墨西哥灣深水地平線石油事故后支付了40億美元的刑事罰金。

羽翼未豐的清潔能源行業(yè)也有自己的問題——美國(guó)馬薩諸塞州沃爾瑟姆市的鋰電池生產(chǎn)商A123系統(tǒng)公司于10月宣告破產(chǎn)，原因是電動(dòng)汽車市場(chǎng)仍然過小。

數(shù)據(jù)公開

科學(xué)是眾所周知的能夠自我修正的體系。3月，研究人員已經(jīng)堅(jiān)決否定了去年提出的假說，即中微子或許跑得比光快；同時(shí)大量實(shí)驗(yàn)駁斥了2010年的一項(xiàng)“發(fā)現(xiàn)”，即一種細(xì)菌能夠在其DNA中使用砷。

但是校正并非總是如此迅速：當(dāng)研究很難被復(fù)制時(shí)，偏見或錯(cuò)誤可能會(huì)持續(xù)數(shù)年。麻醉學(xué)家Yoshitaka Fujii和營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究人員Eric Smart都因?yàn)殚L(zhǎng)達(dá)幾十年的不端行為直至最近才被發(fā)現(xiàn)而在今年受到譴責(zé)。

科學(xué)家更為普遍擔(dān)心的是那些無法復(fù)制的結(jié)果所帶來的問題，并設(shè)立了一些類似于“再現(xiàn)性倡議”這樣的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室來重復(fù)那些備受矚目的研究。一種認(rèn)為科學(xué)家應(yīng)該更公開地傳遞和公布他們的數(shù)據(jù)的想法也獲得了認(rèn)同。

在線開放獲取期刊已經(jīng)啟動(dòng)，并且開放獲取運(yùn)動(dòng)已經(jīng)在英國(guó)獲得進(jìn)展。英國(guó)政府和私人研究基金會(huì)在7月表示，它們將從2013年4月開始為對(duì)公眾開放的論文支付費(fèi)用。

“好奇”號(hào)著陸

北京時(shí)間8月6日13:31，這一時(shí)間為地球確認(rèn)時(shí)間，這是因?yàn)榇_認(rèn)信號(hào)傳回地球需約14分鐘，“好奇”號(hào)經(jīng)過8個(gè)月5.67億公里的飛行，著陸在火星赤道以南蓋爾隕石坑內(nèi)。

自從著陸以來，“好奇”號(hào)已經(jīng)傳回了驚人數(shù)量的圖像，并分析了火星表面和大氣，但并沒有找到任何可能暗示著生命存在的甲烷或有機(jī)分子。

而在太陽(yáng)系之外，多虧開普勒空間望遠(yuǎn)鏡的鷹眼，新的行星已經(jīng)進(jìn)入人們的焦點(diǎn)。

地基觀測(cè)也扮演了一個(gè)重要角色：科學(xué)家在鄰近的恒星系統(tǒng)阿爾法半人馬座發(fā)現(xiàn)了一顆地球般大小的系外行星。其他的空間成就還包括，NASA的“黎明”號(hào)探測(cè)器在灶神星上發(fā)現(xiàn)了存在水的證據(jù)；中國(guó)把第一位女航天員劉洋送上了軌道。

但是一家私人公司卻成為了今年空間發(fā)射新聞的頭條：10月，美國(guó)的太空探索技術(shù)公司（SpaceX）向國(guó)際空間站發(fā)射了“龍”貨運(yùn)飛船，從而完成了第一次商業(yè)補(bǔ)給任務(wù)。

壓力下的地球

這個(gè)夏天極具戲劇性：北極冰川融化創(chuàng)造新的紀(jì)錄；美國(guó)遭遇半個(gè)世紀(jì)以來最嚴(yán)重干旱，而10月末，其東部海岸卻遭遇颶風(fēng)

“桑迪”的襲擊。這讓人們真正感受到了全球氣候變暖帶來的威脅。這場(chǎng)颶風(fēng)不僅導(dǎo)致500億美元的損失，還觸發(fā)人們更加關(guān)注如何應(yīng)對(duì)越來越多的極端氣候，而非如何預(yù)防氣候變化。

不過，全球氣候議題在經(jīng)濟(jì)面前黯然失色。6月，聯(lián)合國(guó)地球峰會(huì)在巴西里約熱內(nèi)盧召開，發(fā)展中國(guó)家反對(duì)束縛發(fā)展，發(fā)達(dá)國(guó)家不愿意承諾更多的發(fā)展援助。類似的政治慣性也打擊著12月的多哈氣候談判，盡管大會(huì)通過一攬子決議，從法律上確保了《京都議定書》第二承諾期在2013年實(shí)施。

當(dāng)然，也有國(guó)家在為應(yīng)對(duì)氣候變化而努力。4月，墨西哥制定減排相關(guān)法律。在巴西，雖然10月通過一份有爭(zhēng)議的可能減弱森林保護(hù)的法案，但是其境內(nèi)亞馬遜熱帶雨林植被砍伐面積在過去1年間處于最低值。6月，澳大利亞公布了世界上最大的海洋保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，但是，11月，其倡議的南極洲附近三大海域的國(guó)際保護(hù)計(jì)劃被駁回。

而在厄瓜多爾加拉帕戈斯群島，平塔島象龜中已知的最后一個(gè)個(gè)體——孤單的喬治默默死去，從而敲響了瀕危物種保護(hù)的警鐘。

科學(xué)家的話語(yǔ)權(quán)

也許，當(dāng)科學(xué)爭(zhēng)論爆發(fā)時(shí)，一些研究人員會(huì)保持沉默，但是，當(dāng)整個(gè)領(lǐng)域或科學(xué)價(jià)值受到威脅時(shí)，他們會(huì)勇敢戰(zhàn)斗。

5月，當(dāng)一個(gè)反對(duì)轉(zhuǎn)基因團(tuán)體揚(yáng)言摧毀轉(zhuǎn)基因小麥時(shí)，英國(guó)研究人員奮起為他們研究的價(jià)值進(jìn)行辯護(hù)。然而在10月，全世界的科學(xué)界陷入沮喪，因?yàn)橐獯罄ㄔ号袥Q一組科學(xué)家入獄6年，而罪名是2009年拉奎拉地震前，他們未能準(zhǔn)確預(yù)報(bào)地震風(fēng)險(xiǎn)。評(píng)論家警告稱，這樣的先例可能會(huì)使科學(xué)家因懼怕被起訴或報(bào)復(fù)而不再愿意提供專業(yè)意見。

但是，科學(xué)家在其他挑戰(zhàn)面前更加沉默：動(dòng)物權(quán)利保護(hù)運(yùn)動(dòng)使得實(shí)驗(yàn)動(dòng)物運(yùn)輸受到限制，并且沒有遭遇有效的反對(duì)。

人類百科全書

人們對(duì)自身基因組的認(rèn)識(shí)僅僅是冰山一角，那些沒有編碼的廣闊基因序列起到重要作用，影響著基因組的形成、控制和讀取著不同的細(xì)胞類型。

9月，440位科學(xué)家組成的聯(lián)合研究隊(duì)伍發(fā)表了ENCODE工程的30份論文，分析了至少20%的能夠影響基因表達(dá)的基因組。

其他研究小組也在進(jìn)行大生物學(xué)數(shù)據(jù)研究，包括首次繪就小鼠完整大腦回路圖，以及追蹤人腦900個(gè)解剖結(jié)構(gòu)的基因活性。

在細(xì)胞水平上，干細(xì)胞的靈活性依然讓人們感到驚訝。美國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)，女性卵巢干細(xì)胞似乎能產(chǎn)生新的卵子，這反駁了女性是為提供配子而生的教條。并且，日本研究人員也展示了如何使小鼠干細(xì)胞變成有生育能力的卵子，將其受精后移植入雌鼠體內(nèi)，研究人員制造出健康的幼鼠。

病毒之爭(zhēng)

兩篇論述高致病性H5N1禽流感病毒變異版本如何在雪貂之間傳播的論文引發(fā)國(guó)際爭(zhēng)論，以及美國(guó)政府機(jī)構(gòu)間的尖銳矛盾。

很多人擔(dān)心，一旦這種能夠在哺乳動(dòng)物間傳播的H5N1病毒的制造方式被宣傳出去，可能會(huì)被恐怖分子利用，或是加大意外流失的風(fēng)險(xiǎn)。

2011年年底，美國(guó)國(guó)家生物安全科學(xué)咨詢委員會(huì)（NSABB）建議只部分發(fā)表這兩篇論文。但是，有人提出反對(duì)：審查這些研究是對(duì)科學(xué)應(yīng)公開傳播的悍然反對(duì)，并且可能會(huì)影響旨在救助生命的其他研究。3月，NSABB放棄了原先的立場(chǎng)。5月和6月，這兩篇論文陸續(xù)發(fā)表。

艱苦歲月

一旦富裕國(guó)家開始縮減政府支出，科研預(yù)算也會(huì)隨之減少。

加拿大削減了環(huán)境支出，并叫停了包括著名的實(shí)驗(yàn)湖區(qū)在內(nèi)的一系列研究項(xiàng)目。西班牙2013年預(yù)算草案顯示研究經(jīng)費(fèi)將縮水。在美國(guó)，科學(xué)家在一年中的大部分時(shí)間都擔(dān)心一個(gè)全面的預(yù)算削減方案將在下一年生效，雖然在這個(gè)選舉年NASA的行星研究等很多領(lǐng)域的經(jīng)費(fèi)已經(jīng)減少。11月，龐大的2014年至2020年歐盟預(yù)算談判失敗，直到2013年才將重新啟動(dòng)。印度也縮減了預(yù)算增長(zhǎng)以應(yīng)對(duì)通貨膨脹的加劇。

不過，并非都是壞消息。中國(guó)科技經(jīng)費(fèi)提高了近12.5%；法國(guó)2013年增加2.2%的科技支出；德國(guó)將更多的聯(lián)邦資金投入到大學(xué)；投資者讓美國(guó)生物技術(shù)部門看到一絲曙光。

制藥業(yè)的未來

今年，制藥業(yè)似乎一片大好。美國(guó)食品和藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)兩種減肥藥上市：Belviq和Qsymia，這是自1999年以來，F(xiàn)DA首次批準(zhǔn)該類藥物。該機(jī)構(gòu)還為首個(gè)預(yù)防艾滋病感染的藥物Truvada打開綠燈。

但是兩個(gè)治療老年癡呆癥的單株抗體bapineuzumab和solanezumab期盼已久的臨床試驗(yàn)失敗，雖然在一些案例中，solanezumab能夠減緩認(rèn)知衰退。研究人員認(rèn)為在早期階段預(yù)防老年癡呆癥將是一個(gè)有希望的治療策略。

另外，相關(guān)行業(yè)格局也發(fā)生了重要變化。中國(guó)華大基因最終以1.18億美元收購(gòu)總部位于加利福尼亞州的基因排序公司Complete Genomics；生物技術(shù)巨頭Amgen公司稱將花費(fèi)4.15億美元買下deCODE Genetics；Bristol-Myers Squibb和AstraZeneca投資53億美元兼并了生物技術(shù)公司Amylin；GlaxoSmithKline以36億美元的價(jià)格買下了人類基因組學(xué)公司。同時(shí)，美國(guó)制藥公司也為其不法行為交付了巨額罰款。