科學(xué)，在失敗中成長

關(guān)毅 (本刊特約記者)

科學(xué)，在失敗中成長

關(guān)毅 (本刊特約記者)

這個夏天有付出，也有收獲；有驚喜，更有失望。2014年7月2日，《自然》雜志正式撤回兩篇于1月發(fā)表的曾引發(fā)巨大爭議的細(xì)胞論文，這意味著這場歷經(jīng)5個月的調(diào)查終于畫上了句號。論文中的多項錯誤都已“現(xiàn)形”，數(shù)個重復(fù)試驗也以失敗告終。論文第一作者小保方晴子被所在的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)認(rèn)定為學(xué)術(shù)不端，其所在的研究中心也有可能被關(guān)閉。美國衛(wèi)生官員和專家則在7月10日宣布，曾被認(rèn)為“治愈”的一名艾滋病女童在停藥兩年多后體內(nèi)再次檢測出HIV。這是醫(yī)學(xué)界“抗艾”又一重大挫折，說明攻克艾滋病的任務(wù)遠(yuǎn)比想象的復(fù)雜、艱難。這兩項“成果”最初都曾產(chǎn)生了強(qiáng)烈的轟動效應(yīng)，并給各自的領(lǐng)域帶來了巨大的希望。今天盡管神話已經(jīng)破滅，但或許這只是一個新的開始，鼓舞著科學(xué)家在逆境中成長，在失敗中前進(jìn)。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)最早動物礁石

距今5.48億年，早于寒武紀(jì)大爆發(fā)

研究人員在2014年6月27日出版的《科學(xué)》雜志上報告說，動物造礁本領(lǐng)的進(jìn)化比之前所想的要早幾百萬年的時間。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的化石表明，動物礁石最早大約出現(xiàn)在距今5.48億年前，這比之前的評估早了約700萬年。這也意味著，這些多細(xì)胞動物的出現(xiàn)要早于寒武紀(jì)大爆發(fā)，后者發(fā)生在距今5.42億年前，被認(rèn)為是生物多樣性的源泉，促進(jìn)了造礁動物的增殖。

這項研究的第一作者、英國愛丁堡大學(xué)地質(zhì)學(xué)家Am elia Penny表示：“我們在納米比亞發(fā)現(xiàn)的這一連串礁石涉及動物生命的一段重要時期?！盤enny說：“據(jù)我們所知，這是動物建造礁石的最早案例?！笨茖W(xué)家在那馬組巖礁中發(fā)現(xiàn)了這些化石。那馬組巖礁是由數(shù)億年前覆蓋今天納米比亞的一片古老海洋形成的一系列層狀的磷酸鹽及硅酸鹽沉積物。

古生物學(xué)家推斷，微生物礁石至少可以追溯到30億年前，隨后動物礁石制造者則在寒武紀(jì)大爆發(fā)期間遍布整個地球。動物所謂的骨骼造礁需要有碳酸鈣外殼的沉積，而微生物造礁通常包含有藍(lán)藻細(xì)菌和其他微生物。

加拿大安大略省金斯頓皇后大學(xué)古生物學(xué)家Guy Narbonne指出，Penny和她的同事展示的是從一種到另一種的生態(tài)學(xué)進(jìn)化。Narbonne表示，這一發(fā)現(xiàn)第一次說明，微生物與骨骼動物在埃迪卡拉紀(jì)(寒武紀(jì)之前的一個地質(zhì)時期)都對礁石的建造作出了貢獻(xiàn)。他說：“我們現(xiàn)在的問題是這一過程的規(guī)模有多大，以及是如何發(fā)生的。”

珊瑚礁是由微小的濾食性動物(被稱為克勞德管)構(gòu)成的，這是一種生活在寒武紀(jì)大爆炸之前被廣泛研究的動物。研究人員確定了一群礁石制造者的關(guān)鍵特征：為了建造礁石， 動物必須有一個開始的基礎(chǔ)(例如海底)，一種彼此依附的方式，以及一種形成剛性結(jié)構(gòu)的能力。

科學(xué)家在納米比亞南部研究化石(圖片來源：Fred Bowyer)

這項研究的共同作者、愛丁堡大學(xué)地震學(xué)家Rachel Wood指出：“現(xiàn)代礁石是一種生態(tài)壓力的結(jié)果?！鄙汉鹘竿ǔＳ兄诒Ｗo(hù)建造它們的動物免遭捕食者的侵襲，同時還提供了一種從水中獲取營養(yǎng)物質(zhì)的手段。她說，這項研究表明，與研究人員之前的預(yù)期相比，這些自然選擇壓力在更早的時間便已經(jīng)開始運轉(zhuǎn)了。

新研究表明，生活在海底的克勞德管通過分泌由碳酸鈣構(gòu)成的“天然水泥”，附著在固定物體的表面并彼此黏結(jié)在一起而形成堅硬的結(jié)構(gòu)。

研究人員說，隨著硬體結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，海洋生物系統(tǒng)多樣性劇增，相信克勞德管被捕食的威脅也日益增加，于是它們可能因此進(jìn)化出構(gòu)建礁石保護(hù)自己不被獵食的能力。此外，礁石也讓它們有機(jī)會獲取海洋洋流中的營養(yǎng)。

美國加利福尼亞大學(xué)河畔分校的古生物學(xué)家Mary Droser認(rèn)為，這項發(fā)現(xiàn)將迫使研究古代礁石制造者的科學(xué)家在距今5.4億年之前的地層中尋找其他骨骼礁石生態(tài)學(xué)的痕跡。

與此同時，Penny及其同事正在利用從野外站點采集的巖石切片構(gòu)建一個三維模型，從而更進(jìn)一步地研究克勞德管礁石的特征。在國際合作者的幫助下，研究人員還打算研究這些礁石的地質(zhì)化學(xué)屬性，以便設(shè)法搞清古代海洋中的氧含量隨著時間的變化情況，及其如何對動物進(jìn)化產(chǎn)生影響。Wood說，“我們并不完全清楚它們彼此之間是如何作用的”，掌握氧可用度的變化情況將能夠了解驅(qū)動復(fù)雜生命進(jìn)化的機(jī)制。

Wood在一份聲明中說：“今天的礁石是多樣化的主要中心，具有復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，類似珊瑚蟲等動物構(gòu)建礁石防御捕食者與競爭者。我們發(fā)現(xiàn)，早在進(jìn)化出復(fù)雜生命之前，動物就在構(gòu)建礁石，這表明當(dāng)時它們一定面臨著生存的選擇壓力。”

歐洲將建迄今最大X射線望遠(yuǎn)鏡

計劃2028年升空，用于研究黑洞演化及星系布局

歐洲空間局(ESA)于2014年6月28日宣布，將在下一次大型空間科學(xué)項目中發(fā)射一架探測器，用于研究宇宙中由特大質(zhì)量黑洞和其他天體釋放的X射線。高能天體物理學(xué)先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡(Athena，又名雅典娜)計劃于2028年發(fā)射升空，它將成為迄今為止建造的最大的X射線望遠(yuǎn)鏡。ESA的大型項目通常將耗資10億歐元。

雅典娜計劃首席科學(xué)家、德國加興馬普學(xué)會地外物理學(xué)研究所所長Paul Nandra在一份聲明中表示：“雅典娜將使我們對于黑洞以及宇宙結(jié)構(gòu)的認(rèn)識產(chǎn)生革命性改變。我們真的需要它來構(gòu)建一幅觀測宇宙的整體畫卷?！?/p>

研究人員將用這架望遠(yuǎn)鏡研究特大質(zhì)量黑洞的演化，及其如何影響周圍的星系布局，并繪制宇宙熱氣體圖譜。

雅典娜計劃的敲定標(biāo)志著建造一部新的大型X射線天文臺的長期而復(fù)雜努力的最新一步。

早在10年前，ESA、美國航空航天局(NASA)和日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)便開始計劃合作建造下一代望遠(yuǎn)鏡——國際X射線天文臺(IXO)。然而這項合作卻隨著NASA優(yōu)先級計劃的改變而半途夭折。

2013年，歐洲IXO研究團(tuán)隊在ESA評估未來30個大型項目的一次會議上提出了一個縮減計劃，即雅典娜計劃。11月，ESA宣布它最終確定了兩大任務(wù)——“熱與能量宇宙”將于2028年發(fā)射；“引力宇宙”將于2034年實施。雅典娜是第一大任務(wù)中唯一的現(xiàn)實計劃，并且其支持者在過去的6個月中對此進(jìn)行了大量的宣傳。雅典娜計劃協(xié)調(diào)組成員之一、英國劍橋大學(xué)天體物理學(xué)家Andrew Fabian表示：“這是一個漫長的過程，但我們很高興?！?/p>

高能天體物理學(xué)先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡示意圖(圖片來源：雅典娜計劃)

高能天體物理學(xué)先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡將安裝X射線收集器——從本質(zhì)上說這是一種專門的鏡面，其面積是現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡(例如NASA的錢德拉X射線天文臺和ESA的XMM-牛頓衛(wèi)星)的30倍。同時，該望遠(yuǎn)鏡還將具有更銳利的分辨率以及更先進(jìn)的分析X射線光譜的能力。雅典娜計劃在制造工藝上也將非常先進(jìn)。Fabian說：“這將是一次巨大的飛躍?！?/p>

盡管雅典娜將是一個開放的天文臺——這意味著任何天文學(xué)家都可以申請觀測時間，但它的主要任務(wù)還是聚焦于觀測星系間的熱氣體以及特大質(zhì)量黑洞。Fabian表示，宇宙中大部分的常規(guī)物質(zhì)以星系或星系團(tuán)之間的熱氣體的形式存在。他說：“我們想要搞清它們在干什么?！毖诺淠壬蠑y帶的分光儀不但能夠分析這些氣體的化學(xué)構(gòu)成，并且能夠通過氣體的開普勒頻移，分析其如何運動。

考慮到特大質(zhì)量黑洞盡管相對體積較小，但卻對周圍星系的性質(zhì)產(chǎn)生了不成比例的巨大影響，因此這些位于許多星系中心的黑洞對于天文學(xué)家而言一直是個謎。雅典娜將能夠跟蹤在這些中央黑洞周圍打旋的熱氣體，從而使研究人員得以分析它們與周圍星系的相互作用。

Fabian說，與此同時，“雅典娜將會很好地與其他的觀測設(shè)備相匹配”，從而對許多有趣的天體展開多光譜觀測。

ESA最終將于2019年批準(zhǔn)雅典娜計劃的實施與建造，而在此之前，項目組必須提交一份詳細(xì)的計劃以及預(yù)算清單。

中國科學(xué)家領(lǐng)銜“破譯”綿羊基因組

由中國科學(xué)家領(lǐng)銜的一個國際科研小組于2014年6月5日宣布，歷經(jīng)5年時間，他們完成了對綿羊基因組的測序、組裝及分析工作。這項成果使人們對反芻動物生物學(xué)有了嶄新的認(rèn)識。更重要的是，中國是綿羊和山羊飼養(yǎng)及羊肉消費大國，新研究將促進(jìn)選育出更優(yōu)秀的肉羊新品種。

綿羊基因組的測序工作在2009年正式啟動，其中中國科學(xué)院昆明動物研究所與華大基因聯(lián)合測序一頭母羊，而英國羅斯林研究所測序一頭公羊，參考基因組序列在2012年對外正式發(fā)布。

此后，昆明動物研究所、西北農(nóng)林科技大學(xué)、華大基因、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織、英國羅斯林研究所、法國國家農(nóng)業(yè)研究院、美國猶他州立大學(xué)等26家單位聯(lián)合對綿羊基因組進(jìn)行分析，最新成果6月5日發(fā)表在美國《科學(xué)》雜志上。

最新分析表明，綿羊染色體上有141個大結(jié)構(gòu)改變、近1萬個拷貝數(shù)變異(即片段缺失或片段復(fù)制異常)、約1000萬個單核苷酸多態(tài)性變異。此外，新研究還鑒定出一系列反芻動物特有的基因家族擴(kuò)張事件、基因結(jié)構(gòu)變異和基因表達(dá)的組織特異性變化，其中最重要的是發(fā)現(xiàn)了反芻動物獨特的消化系統(tǒng)和脂類代謝進(jìn)化相關(guān)聯(lián)的特異基因。

研究第一作者、西北農(nóng)林科技大學(xué)姜雨副教授表示，綿羊是反芻動物的一個典型代表動物，而瘤胃是反芻動物獨有的消化器官，可以有效地將植物纖維轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸。他們首次發(fā)現(xiàn)兩種在綿羊中發(fā)生特異蛋白結(jié)構(gòu)改變、且僅在瘤胃中特異高表達(dá)的結(jié)構(gòu)蛋白，一種是被首次發(fā)現(xiàn)并命名的毛透明蛋白類似蛋白，另外一種是小脯氨酸豐富蛋白Ⅱ家族。

此外，除了肝臟，反芻動物的皮膚也是重要的脂類代謝器官。姜雨說，他們在綿羊皮膚中找到了控制脂類合成的關(guān)鍵基因MOGAT2和MOGAT3。

姜雨說，“綿羊參考基因組的發(fā)布和分析，使我們對反芻動物生物學(xué)有了嶄新認(rèn)識”，并初步了解了“反芻動物成為最繁盛的陸地食草動物的原因”。

他說，更重要的是，中國是綿羊和山羊飼養(yǎng)及羊肉消費大國，這一研究有助于培育出更優(yōu)秀的專門化肉羊新品種。

中國“天河二號”獲全球超級計算機(jī)5 0 0強(qiáng)三連冠

國際TOP500組織于2014年6月23日公布了最新的全球超級計算機(jī)500強(qiáng)排行榜，中國的“天河二號”超級計算機(jī)以比第二名美國“泰坦”超級計算機(jī)快近一倍的速度，連續(xù)第三次獲得冠軍。

TOP500榜單每半年發(fā)布一次。自2013年6月以來，“天河二號”就以每秒33.86千萬億次的浮點運算速度穩(wěn)居榜首。除了芯片技術(shù)外，這一系統(tǒng)大多由中國自主研發(fā)。美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室的“泰坦”則連續(xù)3次屈居亞軍，其浮點運算速度為每秒17.59千萬億次。

第三名至第五名分別是美國勞倫斯－利弗莫爾國家實驗室的“紅杉”、日本理化研究所的“京”和美國阿爾貢國家實驗室的“米拉”，這一排名與上一期榜單無異。與上一期相比，前十名的唯一變化是第十名，新入選的是隸屬于美國政府的“克雷”XC30超級計算機(jī)，其運算速度不到“天河二號”的十分之一。

國際TOP500組織在一份聲明中說，從榜單看，“超級計算機(jī)的整體性能提升速度已降至歷史最低點”。例如，在1994年至2008年間，榜單最后一名的計算性能平均每年提升90%，而過去5年每年只提升了55%。

從整個榜單來看，美國進(jìn)入前500強(qiáng)的超級計算機(jī)從上一期的265個下降至本期的233個，但優(yōu)勢依然明顯。第二名中國大陸則從63個增至76個。日本和英國分別以30臺并列第三。

超級計算機(jī)是國家科研的重要基礎(chǔ)工具，在地質(zhì)、氣象、石油勘探等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮關(guān)鍵作用，也是汽車、航空、化工、制藥等行業(yè)的重要科研工具。TOP500榜是對全球已安裝的超級計算機(jī)“排座次”的最知名排行榜。從1993年起，由國際TOP500組織以實測計算速度為基準(zhǔn)每年發(fā)布兩次。

“大腳怪”論文首次登上學(xué)術(shù)期刊

現(xiàn)有證據(jù)無法證明該物種存在

在北美洲，他們被稱為“大腳怪”或“大腳野人”。在喜馬拉雅山麓，他們則被稱為“雪人”或“喜馬拉雅雪人”。俄國人則稱之為A lmasty。但在科學(xué)實驗室中，這些神出鬼沒、毛茸茸的人形生物只不過是熊、馬或者狗。這是一項新研究的結(jié)論，該研究第一次對宣稱來自這些神秘野獸的生物樣本進(jìn)行了同行評議的遺傳分析。

并未參與該項研究(但之前曾對異常靈長類動物樣本進(jìn)行未發(fā)表研究)的美國紐約大學(xué)人類學(xué)家Todd Disotell表示：“很少有著名科學(xué)家愿意公開談?wù)摯竽_怪或雪人?！盌isotell說：“這項研究是恰當(dāng)?shù)模コ宋廴疚锊⒆裱袠?biāo)準(zhǔn)的程序。”

所謂大腳怪及其同類的證據(jù)來自于那些發(fā)現(xiàn)這種像猿一樣的生物飛快穿過樹林或在泥巴里找到巨大腳印的目擊者。關(guān)于這種生物像什么，那些大腳怪的信徒們有各種各樣的說法，但通常都圍繞一些史前類人動物的幸存者。然而，許多目擊事件后來被證明是惡作劇，并且支持這種靈長類動物存在的科學(xué)證據(jù)也明顯匱乏。

2012年，英國牛津大學(xué)和瑞士洛桑動物博物館的研究人員呼吁人們向其提供被認(rèn)為來自異常靈長類動物的毛發(fā)標(biāo)本。研究人員共收到來自全世界的大腳怪愛好者和博物館的57件毛發(fā)樣本，其中包括來自美國華盛頓州、得克薩斯州、俄勒岡州和俄羅斯以及印度的樣本，有一些樣本甚至有50年的歷史。然而研究人員立即發(fā)現(xiàn)，有一些“毛發(fā)”根本就不是毛發(fā)，而是植物或玻璃纖維，其他的一些則因為磨損太過嚴(yán)重而無法進(jìn)行研究。

來自大腳怪的毛發(fā)只不過是熊、馬或狗的毛發(fā)而已

由牛津大學(xué)遺傳學(xué)家B ryan Sykes率領(lǐng)的研究小組將目光集中在最終剩下的37件樣本中。他們將每段毛發(fā)分離并清理為2到4 cm的片段，其中的許多由于被人手接觸過多而沾染了大量外來脫氧核糖核酸(DNA)。為了搞清每個樣本的進(jìn)化源頭，研究人員確定了編碼12S核糖核酸(RNA)的一種基因(來自于細(xì)胞線粒體內(nèi)部)的序列，這種RNA通常被用來鑒定物種。與標(biāo)準(zhǔn)的DNA不同，線粒體基因只通過母體向后代傳遞。

研究顯示，其中7個樣本無法產(chǎn)生足夠用于鑒定的DNA。研究人員對剩下的30個毛發(fā)樣本進(jìn)行了測序，所有的結(jié)果都能夠與已知物種的12S RNA精確匹配。研究人員在2014年7月1日的英國《皇家學(xué)會學(xué)報B》上報告了這一研究成果。

分析結(jié)果表明，其中10個毛發(fā)樣本屬于不同種類的熊；4個來自于馬；4個來自于狼或狗；1個與人類毛發(fā)完美匹配；而其余的則來自于牛、浣熊、鹿甚至豪豬。

來自印度和不丹的兩個樣本與北極熊的12S RNA相匹配——這是一個驚人的發(fā)現(xiàn)，Sykes正在繼續(xù)追蹤以確定是否有一些喜馬拉雅熊是北極熊與其他物種的雜交種。

Sykes說：“我與大腳怪社團(tuán)有很好的合作，他們都很高興——現(xiàn)在終于有一個被普遍接受的方法能夠用來鑒別他們的發(fā)現(xiàn)?！彼f：“他們正在以全新的熱情回到森林尋找那些‘金發(fā)’以證明自己的信仰?！?/p>

Disotell指出，這些發(fā)現(xiàn)如今以同行評議論文的形式出現(xiàn)在公眾面前的事實，彌補了愛好者希望了解大腳怪和相關(guān)研究進(jìn)入科學(xué)家的現(xiàn)代化實驗室之間的隔閡。他強(qiáng)調(diào)，這說明測試一個科學(xué)假說需要適當(dāng)?shù)某绦颉！拔艺J(rèn)為這項研究帶來的信息是：你不能按照老的方式行事，有科學(xué)的方法檢測你的想法?！?/p>

大腳怪是在美國和加拿大發(fā)現(xiàn)但未證實的一種似猿的巨型怪獸。在北美的印第安人中，早就流傳著這種神秘怪獸的傳說。有關(guān)大腳怪的說法最先是由美國人提出的，特指一種大型、多毛、像人的生物。多年來，世界各地關(guān)于發(fā)現(xiàn)大腳怪或其腳印的消息層出不窮。

英《自然》雜志公布人類蛋白質(zhì)組草圖

英國新一期《自然》雜志公布兩組科研人員分別繪制的人類蛋白質(zhì)組草圖。這一成果有助于了解各個組織中存在何種蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)與哪些基因表達(dá)有關(guān)等，從而進(jìn)一步揭開人體的奧秘。

20世紀(jì)90年代，人類基因組計劃開始成形時，有科學(xué)家提出了破譯人類蛋白質(zhì)組的想法。其目標(biāo)是將人體所有蛋白質(zhì)歸類并描繪出它們的特性、在細(xì)胞中所處的位置以及蛋白質(zhì)之間的相互作用。但人類蛋白質(zhì)組的規(guī)模和復(fù)雜性使此類研究困難重重。

德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究人員報告說，盡管人類已對基因組有所了解，但大約2萬個編碼基因中，哪些會指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)、合成哪些蛋白質(zhì)都是未知數(shù)。為探明這一問題，他們從人體多個組織樣本和細(xì)胞系中提取蛋白質(zhì)并將它們“切”成小塊，然后用質(zhì)譜分析法分析出形成每個蛋白質(zhì)片段所需的氨基酸序列。

研究人員借助計算機(jī)對這些蛋白質(zhì)片段與基因組進(jìn)行了大量比對工作，并據(jù)此列出一個“清單”，描繪出哪些組織中的哪些基因表達(dá)與蛋白質(zhì)的形成有關(guān)。在另一項研究中，美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)研究人員與印度等國同行也采用質(zhì)譜分析法繪制出一張蛋白質(zhì)組草圖。

這兩個團(tuán)隊均發(fā)現(xiàn)，有數(shù)百種蛋白質(zhì)是由此前認(rèn)為不具備相關(guān)功能的DNA片段及“假基因”形成，“假基因”是指由于發(fā)生突變，喪失原有功能的基因。此外他們還發(fā)現(xiàn)了一些與蛋白質(zhì)產(chǎn)生無關(guān)的“多余”基因。

研究人員表示，繪制人類蛋白質(zhì)組圖譜有助于了解人體內(nèi)蛋白質(zhì)的出處、功能和特性，這對于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有重要意義。

美發(fā)射碳監(jiān)測衛(wèi)星

將顯著提升人類對二氧化碳的觀測水平

美國航空航天局(NASA)于2014年7月2日宣布，該局當(dāng)天成功發(fā)射了第一枚旨在繪制地球大氣中二氧化碳分布圖的探測器。在由于發(fā)射技術(shù)問題被拖延了1天后，斥資4.65億美元的“軌道碳觀測者2號”(OCO-2)，于當(dāng)?shù)貢r間凌晨3點從加利福尼亞州范登堡空軍基地順利升空。

NASA在電視直播中稱，火箭發(fā)射升空后，到目前為止一切正常。OCO-2項目組則在官方推特“激動地”發(fā)帖說：“我上路啦！太空，我來啦！”

NASA稱，OCO-2將成為美國第一個用于監(jiān)測地球大氣二氧化碳水平的航天器，該項目將為人類提供一個新的全球觀測工具，這一工具將顯著提升人類對二氧化碳的觀測水平。該任務(wù)將提供迄今最詳細(xì)的關(guān)于二氧化碳自然來源和地球表面從大氣中吸收二氧化碳的信息，并研究這些“源”和“匯”在全球的分布情況以及未來變化趨勢。

OCO-2的“秘密武器”是3臺高分辨率光譜儀，科學(xué)家可以通過這些儀器估算大氣中二氧化碳等物質(zhì)的相對濃度，以實現(xiàn)對地球大氣二氧化碳水平更精確、全面的測算，并對氣候變化進(jìn)行更準(zhǔn)確的預(yù)測。

研究人員將把OCO-2所獲數(shù)據(jù)與通過地面觀察站、飛機(jī)以及其他衛(wèi)星所獲數(shù)據(jù)結(jié)合分析，并把新數(shù)據(jù)引入計算機(jī)模型，以了解人類活動和自然界排放二氧化碳以及自然界吸收二氧化碳等方面情況的更完整信息。

碳監(jiān)測衛(wèi)星(圖片來源：NASA/JPL-Caltech)

此次發(fā)射成功對NASA而言意味著一次救贖——早在2009年，該局就曾發(fā)射過一枚近乎完全相同的二氧化碳監(jiān)測探測器，即最初的“軌道碳觀測者”(OCO)，但不幸以墜毀告終。那一次失敗緣于運載火箭的技術(shù)故障，這幾乎讓為此準(zhǔn)備了數(shù)載的大氣二氧化碳研究人員悲痛欲絕。NASA的OCO-2項目主管Ralph Basilio之前曾在6月12日舉行的一次吹風(fēng)會上表示：“原始的OCO計劃的完全損失讓人心碎?！?/p>

然而希望并未就此終結(jié)：在OCO失事之后，日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)同意與OCO科學(xué)團(tuán)隊分享來自其二氧化碳追蹤衛(wèi)星——于2009年1月發(fā)射升空的GOSAT——的數(shù)據(jù)。此舉幫助NASA測試了將用來處理以及解釋來自O(shè)CO-2的數(shù)據(jù)的算法。帕薩迪納市加州理工學(xué)院大氣科學(xué)家Paul Wennberg表示：“我們與日本的合作關(guān)系是非同一般的。”Wennberg曾幫助開發(fā)了一個使用GOSAT數(shù)據(jù)的地面監(jiān)測站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并還將針對OCO-2進(jìn)行類似的開發(fā)。

如果一切按計劃進(jìn)行，來自NASA探測器的數(shù)據(jù)將幫助研究人員追蹤大氣中二氧化碳的大的源頭和沉積情況，以及一些人造來源，例如龐大的城市地區(qū)，甚至大型發(fā)電廠。

在距離地球表面705km的近極地軌道上，OCO-2將利用一部光譜儀監(jiān)測大氣，即通過探測被溫室氣體分子反射的陽光確定大氣中的二氧化碳水平。每一次測量的范圍覆蓋了從衛(wèi)星到地球表面的一個空氣柱，其足跡大約有3km2——這比GOSAT 85km2的足跡要小得多。并且OCO-2還將通過測量葉綠素在光合作用過程中產(chǎn)生的微弱熒光從而監(jiān)控植物的碳吸收水平。

NASA計劃共發(fā)射6顆類似的地球監(jiān)測衛(wèi)星，這種衛(wèi)星每99 m in繞地球運行一周，6顆衛(wèi)星可實現(xiàn)對地球的全面同步觀測。OCO-2的設(shè)計工作年限為至少2年，是這一系列衛(wèi)星的第一顆。

《自然》撤回日本造假干細(xì)胞論文

“我們在文章發(fā)表過程中存在瑕疵”

2014年7月2日，《自然》雜志正式撤回兩篇于1月發(fā)表的曾引發(fā)巨大爭議的細(xì)胞論文，論文所有作者均已同意撤稿。經(jīng)過5個月的“旋風(fēng)般”的調(diào)查，論文中的多項錯誤都已“現(xiàn)形”，數(shù)個重復(fù)試驗也以失敗告終。論文第一作者小保方晴子被所在的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)認(rèn)定為學(xué)術(shù)不端，其所在的研究中心也有可能被關(guān)閉。此次撤稿的原因還包括少量先前的調(diào)查團(tuán)隊沒有發(fā)現(xiàn)的問題。

目前的問題在于，小保方晴子所聲稱的(將體細(xì)胞放入弱酸性溶液中，通過施加刺激后制成的)新型STAP細(xì)胞(由刺激觸發(fā)的多能性獲得細(xì)胞)是否真實存在。盡管事件尚未完全蓋棺定論，但此次撤稿會對日本科學(xué)界、全球干細(xì)胞研究領(lǐng)域以及科學(xué)出版流程產(chǎn)生重大而持久的影響?！蹲匀弧钒l(fā)布的一項聲明指出，《自然》需要對出版流程作出改進(jìn)?！斑@一事件進(jìn)一步表明，我們在文章發(fā)表過程中存在瑕疵?！?/p>

在第一篇文章中，作者指出，利用酸暴露或物理壓力的方法可以將新生小鼠的脾細(xì)胞轉(zhuǎn)化為多能細(xì)胞(可以分化成體內(nèi)所有的細(xì)胞)。第二篇文章則用數(shù)據(jù)證明，STAP過程制造出的干細(xì)胞能分化成胎盤細(xì)胞，而其他多能干細(xì)胞(例如胚胎干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞)在一般情況下無法做到這一點。

但數(shù)周后，論文被指控存在圖像操縱和捏造問題，焦點集中在神戶市日本理化研究所(RIKEN)發(fā)育生物學(xué)中心(CDB)生物化學(xué)家、兩篇論文的第一作者小保方晴子提供的數(shù)據(jù)來源上?？茖W(xué)家還指出了復(fù)制該實驗存在的困難。

4月1日，RIKEN調(diào)查團(tuán)隊宣布，小保方晴子有兩項科研學(xué)術(shù)不端行為，并建議其在5月主動撤回論文。共同作者、RIKEN前研究員、目前在山梨大學(xué)就職的Teruhiko Wakayama也卷入了這次風(fēng)波。

小保方晴子和美國馬薩諸塞州波士頓市布萊根婦女醫(yī)院麻醉師、第一篇文章的通訊作者Charles Vacanti拒絕撤回已發(fā)表的論文。但新錯誤出現(xiàn)后，她們改變了立場。6月4日，小保方晴子同意撤回兩篇論文。

《自然》雜志發(fā)布的撤稿通知中列出了5項新發(fā)現(xiàn)的錯誤。有4項錯誤指出，圖片說明并沒有描述相關(guān)圖片的內(nèi)容，沒有反映這些圖片與實驗數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。與第一篇論文有關(guān)的第5個錯誤為，作者聲稱的STAP細(xì)胞與實驗中使用的細(xì)胞有不一樣的遺傳背景——這是一個“無法解釋的差異”。

撤稿通知作出結(jié)論：“多個錯誤嚴(yán)重削弱了整個研究的可信度，并且我們無法毫無懷疑地說STAP干細(xì)胞現(xiàn)象真實存在?！?/p>

英國劍橋大學(xué)干細(xì)胞生物學(xué)家Austin Smith也撤回了隨同這兩篇STAP論文一起發(fā)表的新聞觀點文章。

小保方晴子和Vacanti仍然堅稱STAP現(xiàn)象真實存在。Vacanti在自己的網(wǎng)站上發(fā)表了一份聲明：他同意撤回文章，“盡管沒有證據(jù)讓我們懷疑STAP現(xiàn)象的存在”。

對于很多觀察人士來說，撤稿證實了他們最初的懷疑。加州舊金山市再生醫(yī)學(xué)研究所前任所長Alan Trounson表示，身體內(nèi)有很多酸性環(huán)境，但科學(xué)家并沒有在那里發(fā)現(xiàn)多能干細(xì)胞，“如果細(xì)胞這樣反應(yīng)的話，我們可能會遇到很多問題。例如，多能干細(xì)胞可能成為潛在的癌癥風(fēng)險”。

新加坡醫(yī)學(xué)生物學(xué)研究所發(fā)育生物學(xué)家Davor Solter說：“對細(xì)胞進(jìn)行這種處理可能會導(dǎo)致再編程，但我懷疑得到的細(xì)胞能否很容易被探測到?！盨TAP論文顯然沒有說服他。Solter說：“論文中描述的細(xì)胞表現(xiàn)(如果描述是正確的，而非編造的)讓人難以理解而且不可能獨立證實。”

現(xiàn)在，小保方晴子獲得了一個證明懷疑者是錯誤的機(jī)會。RIKEN將對小保方晴子采取何種懲罰措施還是未知數(shù)。不過，該所目前正讓小保方晴子協(xié)助CDB兩名資深研究員Shinichi Aizawa和Hitoshi Niwa重復(fù)進(jìn)行試驗，而N iw a是第二篇STAP論文的聯(lián)合作者。

據(jù)日本媒體報道，數(shù)月來一直住院的小保方晴子7月2日首次現(xiàn)身，但由于人們對原始實驗中所用細(xì)胞來源抱有很大懷疑，她的公信力正在下降，她在實驗室內(nèi)的一舉一動都將被攝像機(jī)記錄下來。

實驗的基本結(jié)論將于7月底或8月份公布。

6月，獨立調(diào)查委員會報告，建議RIKEN關(guān)閉整個CDB。但據(jù)《自然》雜志報道，盡管這一丑聞讓聯(lián)合作者幾乎名譽掃地，但很多科學(xué)家并不贊同關(guān)閉CDB這一激烈做法。

這一事件造成的影響超出了神戶市乃至整個日本。So lter表示，這是對干細(xì)胞研究的又一次打擊。這一事件也讓《自然》重新思考其審查政策。與該撤稿通知同時發(fā)表的編者按為《自然》雜志辯解道：“編輯和審閱人并沒有發(fā)現(xiàn)論文中致命的錯誤?！北M管如此，《自然》雜志“仍將保證質(zhì)量和實驗專業(yè)主義置于最高地位，確保政府的錢沒有被濫用，公民對科學(xué)的信任沒有被背叛。”而且，他們還計劃查看更多文章，找出有誤的圖片。

2014年8月5日小保方晴子的導(dǎo)師、STAP細(xì)胞論文的共同作者，理化學(xué)研究所的笹井芳樹自殺身亡。笹井芳樹是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一名世界級學(xué)者。他的死讓人震驚和惋惜，也使得STAP細(xì)胞問題調(diào)查面臨困局。

停止抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療27個月后再次復(fù)發(fā)

HIV重現(xiàn)打碎“密西西比嬰兒”治愈奇跡

在距離第4個生日還有2個月時，兒科醫(yī)生告訴了“密西西比嬰兒”一個壞消息：她感染的艾滋病病毒(HIV)——在其出生后不久看似已被積極療法所降服——再次出現(xiàn)了。美國衛(wèi)生官員和專家于2014年7月10日宣布，曾被認(rèn)為“治愈”的一名艾滋病女童在停藥兩年多后體內(nèi)再次檢測出HIV。這是醫(yī)學(xué)界“抗艾”的又一重大挫折，說明攻克艾滋病的任務(wù)遠(yuǎn)比想象的復(fù)雜、艱難。

負(fù)責(zé)治療該小女孩的杰克遜市密西西比大學(xué)醫(yī)療中心兒科HIV專家Hannah Gay說：“這感覺像是朝肚子上狠狠打了一拳?！毙〔∪爽F(xiàn)在將面臨多年——如果不是一輩子——抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療。研究人員目前正在努力確定這將對旨在重復(fù)兒童表觀治愈的臨床研究產(chǎn)生怎樣的影響。

Deborah Persaud于2013年介紹該項研究(圖片來源：Jon Cohen)

“密西西比嬰兒”2010年出生在美國，其HIV測試呈陽性的母親在懷孕期間未曾接受過任何形式的治療。醫(yī)生在她出生30 h后使用3種抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物進(jìn)行治療，使其血液中病毒數(shù)量明顯減少，并在一個月后降到常規(guī)檢測無法發(fā)現(xiàn)的程度。當(dāng)這名女童18個月時停止用藥，并在隨后的27個月中HIV檢測結(jié)果呈陰性。2013年3月，醫(yī)生宣布她被“功能性治愈”，即體內(nèi)HIV被完全抑制，機(jī)體免疫功能正常。去年10月，醫(yī)生進(jìn)一步宣布她“也許被治愈”。醫(yī)學(xué)界當(dāng)時認(rèn)為，這一病例說明，對母嬰傳播感染HIV的新生兒在出生后及早治療，或許能達(dá)到“功能性治愈”的效果。

這一發(fā)現(xiàn)使科學(xué)家渴望找到一種方法從而使患病兒童遠(yuǎn)離一生的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療。同時這項試驗激發(fā)研究人員打算要求政府資助一項臨床研究，從而搞清這一結(jié)果是否能在其他兒童中復(fù)制。

馬里蘭州貝塞斯達(dá)市美國國家過敏癥與傳染病研究所所長Anthony Fauci表示，這項迄今尚無治愈任何病人的試驗?zāi)壳罢谶M(jìn)行重估。他說：“這項研究還在規(guī)劃中?！毖芯咳藛T將仔細(xì)分析這項研究的設(shè)計，而在某些情況下，這需要將治療暫停2年。Fauci強(qiáng)調(diào)，他們還需要調(diào)整用來通知病人的方式，即參與這項研究可能面臨的風(fēng)險。

醫(yī)生并不知道是什么導(dǎo)致了病毒在小女孩體內(nèi)反彈——病人每6～8周會進(jìn)行一次HIV檢測。本月早些時候，這名女童例行檢查時在體內(nèi)再次檢測出HIV，復(fù)查證實這一結(jié)果。檢測還表明，她體內(nèi)的CD4+免疫細(xì)胞水平下降，而HIV抗體數(shù)量增加，說明HIV在她體內(nèi)積極復(fù)制。這名女童因此重新開始接受抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物治療。同時其體內(nèi)的HIV序列與2年前采自其母的病毒序列相匹配。

目前，女孩并未表現(xiàn)出HIV感染的其他跡象，例如淋巴結(jié)腫大。Fauci發(fā)表聲明說，這是“一個令人失望的轉(zhuǎn)折”，提醒人們還需要進(jìn)一步了解“HIV感染的復(fù)雜性及病毒在人體內(nèi)的藏身之處”。

目前尚不清楚在27個月的陰性測試中，病人體內(nèi)的HIV到底藏身何處。Gay說，醫(yī)生并未檢測女孩的任何組織樣本或脊髓液，現(xiàn)在研究人員正在討論這樣的樣本對于臨床研究而言是否非常重要。

參與該項研究的馬里蘭州巴爾的摩市約翰斯·霍普金斯兒童中心病毒學(xué)家Deborah Persaud認(rèn)為，盡管遭遇了反彈，但“密西西比嬰兒”依然向科學(xué)家提供了有關(guān)HIV控制的至關(guān)重要的線索，并表明早期和積極治療能夠在嬰兒體內(nèi)戲劇性地減少HIV病毒儲存。

但這一結(jié)果對于Gay而言仍是一次巨大的打擊。她說：“這太讓人感到失望了。

專家們也表示，及早干預(yù)治療艾滋病患兒可能還是一種有效方案，因為它會限制病毒復(fù)制，在相當(dāng)長時間內(nèi)避免用藥。但這種治療仍然難以徹底清除HIV在人體內(nèi)的藏身之地。這是過去半年內(nèi)醫(yī)學(xué)界第二次宣布“抗艾”努力遭遇挫折。去年，波士頓布萊根婦女醫(yī)院宣布，兩名在接受骨髓移植后疑似被治愈的艾滋病患者病情復(fù)發(fā)，說明骨髓移植治療艾滋病并不一定可行。

目前，醫(yī)學(xué)界公認(rèn)艾滋病已被“治愈”的唯一一人是一名叫作Timothy Ray Brown的美國男子。他曾同時患有艾滋病和白血病，2007年在德國柏林接受了骨髓干細(xì)胞移植，此后HIV檢測一直呈陰性。

首個硼“足球烯”誕生

可用于開發(fā)新納米材料及儲氫

就在如火如荼的巴西世界杯落幕之際，科學(xué)家也成功打造出世界上第一顆全部由硼原子構(gòu)成的“巴基球”(又名富勒烯、足球烯)。與碳基材料的巴基球不同，硼分子最終并沒有被塑造成標(biāo)準(zhǔn)的足球形狀。但這個由硼構(gòu)成的新形態(tài)有望帶來新的納米材料，并可能在儲氫中發(fā)揮巨大作用。

Robert Curl、Harold K roto和Richard Smalley于1985年發(fā)現(xiàn)了第一個巴基球。這一由60個碳原子構(gòu)成的中空籠子像一顆足球般布滿了五邊形和六邊形，而它的名字則源自美國建筑師和工程師Richard Buckminster Fuller——此人用類似的圖形設(shè)計了自己的拱形建筑。這一發(fā)現(xiàn)就像打開了防洪閘，從而激發(fā)科學(xué)家創(chuàng)建出更多具有令人印象深刻的品質(zhì)的碳結(jié)構(gòu)，例如碳納米管和單個原子厚度的石墨烯。從那時開始，材料科學(xué)家也在探索由其他元素構(gòu)成的與巴基球類似的結(jié)構(gòu)。

2007年，美國萊斯大學(xué)材料科學(xué)家Boris Yakobson從理論上提出，由80個硼原子構(gòu)成的“籠子”應(yīng)該很穩(wěn)定。在這之后1個星期發(fā)表的另一項研究則預(yù)測了一個由36個硼原子構(gòu)成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

由羅得島州普羅維登斯市布朗大學(xué)化學(xué)家Lai-Sheng Wang率領(lǐng)的研究團(tuán)隊如今成為第一群看見這一猛獸的人——盡管其結(jié)構(gòu)與預(yù)測略有不同。研究人員將其稱為“40-原子分子硼球”。該結(jié)構(gòu)是以六邊形、七邊形和三角形排列組成的。

科學(xué)家在2014年7月13日出版的《自然—化學(xué)》雜志上報告了這一研究成果。

Yakobson說：“我們曾預(yù)測了由80個硼原子構(gòu)成的富勒烯的可能性，而現(xiàn)在，在7年之后，我們看到了非凡的實驗證據(jù)?！彼赋觯骸疤貏e之處在于這一形態(tài)是任何理論計算都未曾預(yù)測到的?！?/p>

由40個硼原子構(gòu)成的硼球(圖片來源：Wang lab/布朗大學(xué))

Wang的研究團(tuán)隊是在尋找由硼構(gòu)成的石墨烯類似物時發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)的。他們注意到由40個硼原子構(gòu)成的原子團(tuán)似乎具有異乎尋常的穩(wěn)定性，但科學(xué)家并不知道這些原子團(tuán)到底是以什么樣的形狀呈現(xiàn)的。進(jìn)一步的計算和試驗揭示它們形成了兩種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)：一種是一個幾乎扁平的分子；另一種則是由鑲嵌形狀組成的球狀中空結(jié)構(gòu)，類似于碳基巴基球。

與碳基巴基球相比，除了擁有一個不太優(yōu)雅的形狀之外，硼球還形成了一種不同類型的內(nèi)在鍵。這使得它們很難作為單獨的“積木”加以使用——因為這些原子具有一種彼此相互作用的趨勢，但這種反應(yīng)可能使硼巴基球更利于在鏈條中進(jìn)行連接。這種特性同時使得硼球有能力與氫結(jié)合在一起——研究人員表示，這讓它們能夠用來儲存氫。

硼并非碳之后被巴基球化的第一種元素，但它可能是與碳巴基球最類似的產(chǎn)物。Yakobson表示，科學(xué)家已經(jīng)制造出具有巴基球樣結(jié)構(gòu)的鈾基和硅基化合物，多壁的氮化硼和二硫化鉬結(jié)構(gòu)，以及較小的金、錫和鉛單元素“籠子”。但只有硼似乎與大而中空的原始碳巴基球相匹配及對稱。

巴基球一般是指一種由60個碳原子構(gòu)成的分子。C60是單純由碳原子結(jié)合形成的穩(wěn)定分子，它具有60個頂點和32個面，其中12個為正五邊形，20個為正六邊形。其相對分子質(zhì)量約為720。

(2014年7月17日收稿)

(編輯：沈美芳)

Science growsup in failure

GUAN Yi

10.3969/j.issn.0253-9608.2014.04.010