2015科研精粹十大盤(pán)點(diǎn)

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2015科研精粹十大盤(pán)點(diǎn)

2015年已經(jīng)結(jié)束，《自然》《科學(xué)》《環(huán)球科學(xué)》《時(shí)代》等多家學(xué)術(shù)期刊和研究機(jī)構(gòu)紛紛對(duì)2015年度該領(lǐng)域?qū)W術(shù)科研熱點(diǎn)做出總結(jié)，評(píng)選出代表學(xué)術(shù)前沿或具有重要意義十大新發(fā)現(xiàn)或新突破。

1 《自然》：十大科學(xué)事件

1）通往巴黎之路

今年，全世界開(kāi)始認(rèn)真對(duì)待氣候變化。隨著12月聯(lián)合國(guó)氣候峰會(huì)在法國(guó)巴黎舉行，工業(yè)化國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家均首次承諾控制或減少溫室氣體排放。

在這一年里，承諾減排的國(guó)家日益增多——到氣候峰會(huì)召開(kāi)時(shí)已達(dá)到184個(gè)，對(duì)巴黎會(huì)議將在抑制全球變暖努力中成為歷史性轉(zhuǎn)折點(diǎn)的樂(lè)觀期待也在增加。

2）冥王星及其他

在對(duì)太陽(yáng)系的探索中，矮行星占據(jù)了主導(dǎo)地位。2015年，冥王星和谷神星的微小世界破天荒第一次接受了宇宙飛船的到訪，并產(chǎn)生了很多激動(dòng)人心的圖像。其中，谷神星位于火星和木星之間的小行星帶中央。

3）可定制的基因編輯

很少有一種方法像精準(zhǔn)、便于使用但仍頗具爭(zhēng)議的CRISPR/Cas9基因組編輯系統(tǒng)那樣，如此迅速地走到臺(tái)前。4月，中國(guó)科學(xué)家報(bào)告稱(chēng)，利用此項(xiàng)技術(shù)編輯了不能存活的人類(lèi)胚胎。這激起了研究人員和生物倫理學(xué)家在各種評(píng)論和會(huì)議中關(guān)于該技術(shù)是否應(yīng)該用于人類(lèi)胚胎甚至是基礎(chǔ)研究的爭(zhēng)論。

4）疫苗的勝利

200多年前測(cè)試了第一支疫苗的Edward Jenner，應(yīng)當(dāng)會(huì)為2015年的進(jìn)展感到驕傲。一項(xiàng)正在幾內(nèi)亞進(jìn)行的臨床試驗(yàn)初步分析顯示，在今年4月被快速投入人類(lèi)試驗(yàn)后，rVSV-ZEBOV埃博拉疫苗被發(fā)現(xiàn)為接受注射的人提供了近乎完全的保護(hù)。該疫苗包含一種活性很低且被改造后能產(chǎn)生埃博拉蛋白的牲畜病毒。這是一個(gè)專(zhuān)家認(rèn)為能被效仿用于對(duì)抗其他新出現(xiàn)疾病的快速研發(fā)項(xiàng)目取得的成果。

5）量子怪誕性

11月，物理學(xué)家通過(guò)舉行專(zhuān)門(mén)會(huì)議、出書(shū)和論文集，慶祝愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論提出100周年。愛(ài)因斯坦還在8月登上了媒體頭條。當(dāng)時(shí)，物理學(xué)家展示了諸如亞原子粒子等兩種物體能被連接或者“糾纏”的迄今最令人信服的證據(jù)。這將使一種粒子影響另一種粒子的行為，即便兩者相隔很遠(yuǎn)。研究人員證實(shí)，他們能在兩個(gè)相隔1.3公里遠(yuǎn)的電子間產(chǎn)生強(qiáng)有力的糾纏。

6）人工地震

石油、天然氣開(kāi)發(fā)以及其他人類(lèi)活動(dòng)被認(rèn)為觸發(fā)了從瑞士到印度和中國(guó)的全球性地震。4月，官方人士最終承認(rèn)了能源工業(yè)可能起到的作用。俄克拉何馬州地質(zhì)調(diào)查局宣布，將廢水注入地下的石油和天然氣井或許是罪魁禍?zhǔn)祝簬浊f(wàn)升液體的注入改變了斷層壓力，并且增加了地震的可能性。

7）研究可靠性獲得評(píng)估

10月，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）發(fā)布了可再現(xiàn)性指南，要求資助評(píng)審者尋找實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中可能導(dǎo)致誤差的缺陷，并要求資助申請(qǐng)者描述他們將如何驗(yàn)證試劑。

8）聚焦性別歧視

在評(píng)審者認(rèn)為加入一兩名男性作者將改善分析后，《科學(xué)公共圖書(shū)館·綜合》雜志拒絕了一篇英國(guó)薩塞克斯大學(xué)進(jìn)化遺傳學(xué)家Fiona Ingleby和另一位女同事合寫(xiě)的論文。該雜志隨后將這名評(píng)審者從其數(shù)據(jù)庫(kù)中去掉，并且要求處理這篇論文的學(xué)術(shù)編輯離開(kāi)編輯部。

9）分子冷凍定格

利用冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）的技術(shù)所取得的進(jìn)展，今年生物學(xué)家詳細(xì)繪制了100多個(gè)分子的結(jié)構(gòu)圖，包括回收受損或多余蛋白的蛋白酶體以及在信使RNA序列被翻譯成蛋白前將它們剪成碎片的剪接體。今年還見(jiàn)證了迄今最清晰的cryo-EM結(jié)構(gòu)——一種涉及糖分解的細(xì)菌酶結(jié)構(gòu)。

10）讓醫(yī)學(xué)變得精準(zhǔn)

美國(guó)總統(tǒng)巴拉克·奧巴馬通過(guò)在1月宣布推行“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)計(jì)劃”（PMI），極大地推動(dòng)了此項(xiàng)努力。該計(jì)劃屬于一個(gè)耗資2.15億美元、將于明年提供首批資助的項(xiàng)目。通過(guò)此項(xiàng)目，NIH和合作機(jī)構(gòu)將在全美召集100萬(wàn)人，并且收集遺傳信息、健康記錄甚至來(lái)自健康監(jiān)控電子設(shè)備的數(shù)據(jù)。研究人員將利用這些信息，尋找疾病風(fēng)險(xiǎn)和遺傳、環(huán)境因素之間的聯(lián)系。

2 《科學(xué)》：十大科學(xué)突破

CRISPR基因組編輯技術(shù)當(dāng)選今年頭號(hào)突破?！犊茖W(xué)》雜志執(zhí)行新聞編輯約翰·特拉維斯說(shuō)，這是一個(gè)“前所未有的選擇”，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)過(guò)去兩次入選《科學(xué)》年度十大突破，今年“晉升”到頭號(hào)突破。CRISPR全名為“成簇的、規(guī)律間隔的短回文重復(fù)序列”，是細(xì)菌防御病毒入侵的一種機(jī)制，2012年才被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并加以利用，成為生物醫(yī)學(xué)史上第一種可高效、精確、程序化地修改細(xì)胞基因組包括人類(lèi)基因組的工具。

今年其他9項(xiàng)突破性科學(xué)成就包括：“新視野”探測(cè)器與冥王星“約會(huì)”；腦內(nèi)也有淋巴管；用酵母合成阿片類(lèi)止痛藥；量子糾纏狀態(tài)獲證實(shí)；地幔柱存在證據(jù)被找到；研制埃博拉疫苗；改善心理學(xué)研究；新古人種化石；早期美洲人來(lái)自亞洲。

3 《時(shí)代》：十大新發(fā)現(xiàn)物種

1）我們的遠(yuǎn)古祖先

古人類(lèi)學(xué)家們今年在南非一處山洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大量納勒迪人的骨骼殘骸，鑒定顯示其屬于15名不同的個(gè)體，他們都有手有腳，還有可以抓握的手指。納勒迪人是我們?nèi)祟?lèi)的遠(yuǎn)古近親。

2）真實(shí)版“小青蛙柯密特”

這是一種在中美洲哥斯達(dá)黎加地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的青蛙，它看上去和兒童電視節(jié)目《芝麻街》當(dāng)中的“小青蛙柯密特”驚人的相似。

3）臉譜網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)的新物種

這種植物，學(xué)名叫做“Drosera magnific”，其中的“Drosera”表示其屬于一種茅膏菜屬植物，該屬的很多種類(lèi)都能捕捉昆蟲(chóng)，此次發(fā)現(xiàn)的這一新品種也不例外。

4）海底“藝術(shù)家”

今年，調(diào)查人員發(fā)現(xiàn)一種新品種的河豚魚(yú)。盡管這種河豚魚(yú)體長(zhǎng)只有13厘米左右，但其中的雄性都是技藝高超的藝術(shù)家，它們會(huì)在海床沙地上處心積慮創(chuàng)造出精美的圓形圖案花紋。

5）骨房蜂

這種小動(dòng)物會(huì)在自己的寶寶出生之前就早早為它們準(zhǔn)備好漂亮的窩，里面堆滿(mǎn)蜘蛛和螞蟻尸體。

6）伏地魔猴子

這種奇怪的動(dòng)物是在喜馬拉雅山東部地區(qū)被發(fā)現(xiàn)的，它的確有鼻子，但它的鼻子看上去好像被切掉了，而且開(kāi)口是朝上的。這樣一來(lái)下雨天的時(shí)候雨水就會(huì)落到它們的鼻子里去，所以在下雨天，這些猴子都會(huì)把頭深深埋進(jìn)自己的兩腿之間。

7）“吸血鬼”螃蟹

我們管這種蟹叫做“吸血鬼蟹”（vampire crabs），它們眼睛和身體的色彩相當(dāng)獨(dú)特。一開(kāi)始，這種蟹是在新加坡的寵物商店里被人們最早注意到的，但一直沒(méi)有被確認(rèn)為新發(fā)現(xiàn)的物種。這是因?yàn)榭茖W(xué)家們首先必須明確其原產(chǎn)地，隨后才能開(kāi)展實(shí)地野外考察并將論文進(jìn)行同行評(píng)審，從而明確其新物種身份。

8）指甲蓋那么大的南美蛙類(lèi)

快來(lái)看看這種可愛(ài)的南美小青蛙！它們的樣子或許會(huì)和你在南美洲秘魯境內(nèi)安第斯山脈地區(qū)能夠看到的其他蛙類(lèi)沒(méi)有太大的區(qū)別，只是體形可能要小一些。事實(shí)上，這種蛙類(lèi)的體長(zhǎng)只有大約7~8毫米，大概只有人的指甲蓋那么大。

9）長(zhǎng)著“豬鼻子”的老鼠？

乍一看，這種學(xué)名為“Hyorhinomys stuempkei”的小動(dòng)物相當(dāng)有趣，就像是老鼠和豬的組合體——它長(zhǎng)著大大的老鼠耳朵，長(zhǎng)長(zhǎng)的胡須，但同時(shí)長(zhǎng)著一個(gè)小豬一樣的塌鼻子而不是老鼠那樣的尖鼻子。

10）會(huì)“走路”的蛇頭魚(yú)

科學(xué)家們?cè)谙柴R拉雅山地區(qū)新發(fā)現(xiàn)了一種蛇頭魚(yú)，其可以在陸地上生活長(zhǎng)達(dá)4天以上，并且在陸地上生活期間它基本上都在“趕路”。

4 《環(huán)球科學(xué)》：十大創(chuàng)新技術(shù)

1）眼控機(jī)器

軟件把眼動(dòng)轉(zhuǎn)換為設(shè)備的控制命令為癱瘓患者帶來(lái)希望 費(fèi)薩爾和同事利用70年來(lái)針對(duì)眼動(dòng)的神經(jīng)生物學(xué)研究，開(kāi)發(fā)出了一套能把眼神轉(zhuǎn)換成控制輪椅的命令的算法，把眨眼轉(zhuǎn)換成鼠標(biāo)點(diǎn)擊，把瞳孔的快速移動(dòng)轉(zhuǎn)換為游戲手柄的搖動(dòng)。

2）微波火箭

微波束驅(qū)動(dòng)的火箭可以讓人類(lèi)以更低廉的成本進(jìn)入太空 目前，一家私營(yíng)公司正在測(cè)試開(kāi)發(fā)一套可反復(fù)使用的微波動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠發(fā)射衛(wèi)星，最終甚至可以用于載人航天。這引起了NASA的注意。2015年7月，NASA將微波火箭技術(shù)列入未來(lái)技術(shù)開(kāi)發(fā)路線圖。

3）可注射進(jìn)腦部的柔軟電子探針

導(dǎo)電的高聚物網(wǎng)可以給大腦研究帶來(lái)新希望 為了解開(kāi)腦部之謎，科學(xué)家需要細(xì)致而準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)活體動(dòng)物大腦中的神經(jīng)元。不過(guò)，大腦探針一般來(lái)說(shuō)很粗笨。哈佛大學(xué)的化學(xué)家查爾斯·利伯領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)希望用絲般柔軟的網(wǎng)狀高分子聚合物改進(jìn)目前的研究方法。

4）轉(zhuǎn)基因生物的毀滅開(kāi)關(guān)

毀滅開(kāi)關(guān)可以抵御商業(yè)間諜并預(yù)防基因污染 加利福尼亞大學(xué)舊金山分校的生物工程師布萊恩·卡里安多最近了解到了一個(gè)叫作CRISPR的細(xì)菌防御機(jī)制，細(xì)菌用它來(lái)切割和破壞入侵病毒的DNA?？ɡ锇捕嘁庾R(shí)到，可以用CRISPR制作一種內(nèi)置于轉(zhuǎn)基因細(xì)菌中的毀滅開(kāi)關(guān)?？ɡ锇捕鄬?duì)質(zhì)粒（自動(dòng)復(fù)制的微小環(huán)狀DNA）進(jìn)行了改造，讓它們可以編碼一些RNA堿基和酶，形成毀滅開(kāi)關(guān)。

5）自己學(xué)習(xí)的機(jī)器

自我學(xué)習(xí)能力讓人工智能變得更加聰明 2015年2月，DeepMind公司的一組人工智能學(xué)家報(bào)告了他們的結(jié)果：他們用深度學(xué)習(xí)技術(shù)搭建了一臺(tái)可以自我訓(xùn)練的計(jì)算機(jī)，可以玩一些簡(jiǎn)單的電子游戲，并擊敗人類(lèi)高手玩家。

6）讓視線轉(zhuǎn)個(gè)彎

彈射的光子可以讓攝像頭看到視線外的物體 麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)明了這樣的攝像頭，用激光脈沖把光通過(guò)墻或門(mén)彈射到隔壁房間的靜態(tài)物體上，攝像頭隨后會(huì)捕捉反射回的光，最后一個(gè)程序會(huì)記錄下單個(gè)光子的到達(dá)時(shí)間，計(jì)算出距離，重構(gòu)出看不見(jiàn)的物體。

7）迅捷排查病毒

新方法可以鑒定出樣本中的每一種病毒，準(zhǔn)確度近乎完美 2015年9月，哥倫比亞大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)描述了一種可以不靠猜測(cè)的新方法。這種技術(shù)有個(gè)拗口的名字：針對(duì)脊椎動(dòng)物病毒的病毒組捕捉測(cè)序平臺(tái)。它可以在一滴唾液、一滴脊髓液或是一小塊組織中找到所有的病毒，準(zhǔn)確度近乎完美。這種方法可以在48小時(shí)內(nèi)同時(shí)分析21個(gè)樣本。

8）小型聚變反應(yīng)堆

數(shù)十年的緩慢發(fā)展和大規(guī)模投資后，聚變反應(yīng)堆研究者正在改變策略 2015年，美國(guó)高級(jí)能源研究計(jì)劃局（ARPA-E）通過(guò)名為低成本等離子加熱和裝配促進(jìn)項(xiàng)目向9個(gè)旨在建設(shè)廉價(jià)反應(yīng)堆的小型項(xiàng)目投資3000萬(wàn)美元。此外，通用聚變公司建造了一臺(tái)利用在液態(tài)金屬內(nèi)傳播的沖擊波來(lái)引發(fā)聚變的設(shè)備；“三阿爾法能源”公司正在建造對(duì)撞束聚變反應(yīng)堆；軍火巨頭洛克希德·馬丁公司也宣稱(chēng)正在開(kāi)發(fā)一座集裝箱大小的磁約束聚變反應(yīng)堆。

9）高效吸熱裝置

多用途鏡面能吸收熱量，將熱量傳導(dǎo)至外太空 斯坦福大學(xué)的團(tuán)隊(duì)制造了一臺(tái)相當(dāng)于高效鏡面的裝置，這種以銀、鈦、硅為基材，上面覆蓋數(shù)層二氧化鉿和二氧化硅的材料能夠反射97%的陽(yáng)光。二氧化硅中原子的作用就像微型天線，能吸收面板一側(cè)空氣中的熱量，并從另一側(cè)發(fā)出熱輻射。

10）拍攝化學(xué)反應(yīng)的慢鏡頭攝像機(jī)

紅外光譜學(xué)和計(jì)算機(jī)模擬可以揭示溶劑—溶液反應(yīng)的秘密 在2012年到2014年間，英國(guó)布里斯托大學(xué)的安德魯·奧爾-尤因的團(tuán)隊(duì)用紫外超短脈沖激光照射乙腈溶劑中的二氟化氙分子。激光脈沖就像手術(shù)刀，可以削掉反應(yīng)活性極高的氟原子。氟原子可以從溶劑分子中“偷”出氘原子，形成氟化氘。

責(zé)任編輯：吳曉麗

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