《科學(xué)》2019年科學(xué)大事件展望

編譯 方陵生

極地考察船“RV極星號(hào)”，整個(gè)冬天它都將待在北極的海冰上

歐洲和美國(guó)的科學(xué)家在2019年將面臨不確定的政治背景，這對(duì)科研投入和合作將產(chǎn)生影響，這種不確定性對(duì)英國(guó)的影響尤為嚴(yán)重。英國(guó)計(jì)劃于2019年3月退出歐盟，目前尚未就退出條件達(dá)成一致意見(jiàn)。盡管如此，在新的一年里，一些重大科研發(fā)現(xiàn)仍然有可能會(huì)成為頭條新聞，包括天文學(xué)家在一項(xiàng)名為“事件視界望遠(yuǎn)鏡”（Event Horizon Telescope）的國(guó)際科研合作項(xiàng)目中，首次拍攝到了銀河系中心超大質(zhì)量黑洞的清晰圖像。據(jù)《科學(xué)》雜志預(yù)測(cè)，其他研究領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)現(xiàn)和科研政策的變化亦有可能成為2019年的重要科學(xué)新聞。

▍氣候科學(xué)：極地冰層成為焦點(diǎn)

如果想要知道地球變暖會(huì)怎樣，不妨先關(guān)注下地球兩極。2019年，兩個(gè)國(guó)際項(xiàng)目將首先聚焦北極冰層。2019年9月，德國(guó)破冰船“RV極星號(hào)”（RV Polarstern）將在冰凍的北極海冰上待上整整一年，這艘北極考察船將作為北極氣候研究多學(xué)科漂移觀測(cè)站計(jì)劃（MOSAiC，一個(gè)耗資1.2億歐元科考項(xiàng)目）的中央樞紐。通過(guò)該計(jì)劃，來(lái)自17個(gè)國(guó)家的研究人員將對(duì)極地云層、海洋動(dòng)力學(xué)，以及北極向無(wú)冰夏季轉(zhuǎn)變的影響等展開(kāi)廣泛的調(diào)查研究。

另外，2019年年底，美國(guó)和英國(guó)研究人員將遠(yuǎn)征南極，在偏遠(yuǎn)的思韋茨冰川呈扇形展開(kāi)對(duì)整個(gè)地區(qū)的調(diào)研，預(yù)計(jì)耗資5 000萬(wàn)美元、為期5年。思韋茨冰川是南極冰蓋的一部分，正面臨崩潰傾倒入大海的風(fēng)險(xiǎn)，這有可能導(dǎo)致海平面大幅升高。該項(xiàng)目將利用一切可能的方法，從地震儀到在海豹身上附著的傳感器等，對(duì)冰層結(jié)構(gòu)、海水和冰下陸地的情況進(jìn)行探測(cè)。隨著2018年相繼發(fā)射的兩顆衛(wèi)星——“冰、云和陸地高程衛(wèi)星2號(hào)”（ICESat-2），以及“重力恢復(fù)和氣候?qū)嶒?yàn)衛(wèi)星”（GRACE）分別開(kāi)始傳回冰層厚度和質(zhì)量等科研數(shù)據(jù)，兩大極地遠(yuǎn)征科考任務(wù)也都將受益于衛(wèi)星覆蓋范圍的進(jìn)一步增加。

▍科學(xué)政策：科學(xué)決策如何應(yīng)對(duì)技術(shù)挑戰(zhàn)

兩年來(lái)，美國(guó)總統(tǒng)唐納德·特朗普在沒(méi)有白宮科學(xué)顧問(wèn)參與的情況下，一直在實(shí)施涉及科學(xué)和創(chuàng)新的決策。2018年7月底，特朗普提名了氣象學(xué)家凱爾文·德羅格梅爾（Kelvin Droegemeier）來(lái)填補(bǔ)這一空缺。他的提名對(duì)美國(guó)政府處理一系列技術(shù)挑戰(zhàn)意味著什么，人們將拭目以待。這些技術(shù)挑戰(zhàn)包括：從人類胚胎工程到自動(dòng)駕駛汽車的監(jiān)管，從打擊網(wǎng)絡(luò)恐怖主義到培養(yǎng)更懂技術(shù)的勞動(dòng)力大軍等。一些科學(xué)問(wèn)題的決策可能已經(jīng)塵埃落定，比如退出巴黎氣候協(xié)議和伊朗核協(xié)議等，但還有許多問(wèn)題尚未解決。

▍MeToo：被騷擾者的新權(quán)利

MeToo運(yùn)動(dòng)是指揭露性騷擾和性侵犯行為的一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)。2019年，美國(guó)教育部可能會(huì)最終敲定一項(xiàng)有爭(zhēng)議的指導(dǎo)性規(guī)則，該規(guī)則將降低大學(xué)在性騷擾和性侵犯方面的監(jiān)管責(zé)任，并賦予被告更多權(quán)利。2018年11月提出的新規(guī)定要求，對(duì)依據(jù)1972年的《教育法第九條》（Title IX）進(jìn)行調(diào)查的方式作出改變。大學(xué)將不再負(fù)責(zé)調(diào)查校園外的騷擾或襲擊事件，但對(duì)校園內(nèi)不當(dāng)行為指控的證據(jù)的要求可能會(huì)提高。對(duì)性騷擾的定義將從普遍意義上的“不受歡迎的性行為”縮小到一個(gè)更為狹窄的范圍，即“不受歡迎的性行為，性質(zhì)嚴(yán)重，具有普遍性，在客觀上具有攻擊性，以至受害者平等受教育的機(jī)會(huì)受到影響”。被告律師可以對(duì)原告進(jìn)行盤詰，在2019年1月28日之前，這項(xiàng)提議將繼續(xù)聽(tīng)取各方面意見(jiàn)。

▍粒子物理：μ介子研究中的新物理學(xué)發(fā)現(xiàn)

通過(guò)研究一種名為μ介子的粒子的磁性，物理學(xué)家希望幾十年來(lái)的研究在2019年有突破。費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家正在研究這種比電子更重、壽命更短的μ介子是否比理論所預(yù)測(cè)的更有磁性。1997—2001年，布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的介子g-2實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了μ介子這種磁性超常的現(xiàn)象。2013年，物理學(xué)家將15米寬的電磁鐵實(shí)驗(yàn)移到了費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室，對(duì)儀器進(jìn)行了升級(jí)，并于2018年1月開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)。隨著世界上最大的粒子加速器——?dú)W洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)停機(jī)兩年后成功升級(jí)，首批研究結(jié)果可能成為2019年粒子物理學(xué)領(lǐng)域最轟動(dòng)的事件之一。

▍生物物理學(xué)：揭示細(xì)胞內(nèi)部細(xì)節(jié)

在細(xì)胞生物學(xué)中，更高的分辨率意味著更多的發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)在，科學(xué)家準(zhǔn)備組合使用新的工具和技術(shù)，近距離觀察細(xì)胞內(nèi)部情況，前所未有地展示細(xì)胞內(nèi)部的3D結(jié)構(gòu)。研究人員已經(jīng)可以對(duì)單個(gè)細(xì)胞中的DNA、蛋白質(zhì)、RNA和表觀遺傳標(biāo)記進(jìn)行分析。

2019年，一些跨學(xué)科研究小組計(jì)劃將這些方法與低溫電子斷層掃描、追蹤分子的標(biāo)記技術(shù)以及其他類型的顯微鏡技術(shù)結(jié)合起來(lái)，以觀察亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和過(guò)程。例如，一種多方位的DNA成像和染色技術(shù)可以為觀察染色體如何折疊提供新的工具。這種組合技術(shù)可以在分子水平上更清晰地顯示細(xì)胞如何分裂和改變形狀，以及基因活動(dòng)如何影響其結(jié)構(gòu)和功能等細(xì)節(jié)。

▍氣候科學(xué)：“減少陽(yáng)光”給地球降溫實(shí)驗(yàn)

一種通過(guò)暫時(shí)減弱太陽(yáng)光來(lái)抑制全球變暖的地球工程技術(shù)可能會(huì)在2019年進(jìn)行首次小規(guī)模實(shí)驗(yàn)。在這一太陽(yáng)地球工程實(shí)驗(yàn)中，大量反射性氣溶膠粒子被噴射到高層大氣中，模擬火山噴發(fā)的降溫效果。在由哈佛大學(xué)氣候科學(xué)家牽頭的“平流層可控?cái)_動(dòng)實(shí)驗(yàn)” （SCoPEx）中，將以一種小規(guī)?？煽氐姆绞絹?lái)驗(yàn)證這一想法。如果該計(jì)劃得到咨詢委員會(huì)的批準(zhǔn)，該小組將氣球放飛到平流層，在那里釋放出100克的反光顆粒（可能會(huì)是碳酸鈣，抗酸藥片中的白堊成分），氣球穿過(guò)這些顆粒流飛回地面時(shí)，可以觀察其降溫效果。但“減少陽(yáng)光”計(jì)劃尚有爭(zhēng)議，一些科學(xué)家認(rèn)為，“減少陽(yáng)光”不會(huì)減少導(dǎo)致氣候變化和海洋酸化的二氧化碳的累積，而且這一方法也還沒(méi)有得到國(guó)際有關(guān)機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。

▍科學(xué)政策：美國(guó)政界意見(jiàn)分歧

2019年，在一個(gè)意見(jiàn)分歧的政府管理下，美國(guó)科學(xué)將會(huì)如何發(fā)展，也許需要一個(gè)占卜板來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。現(xiàn)在的情況是，民主黨掌管了眾議院，而共和黨保有了參議院，總統(tǒng)唐納德·特朗普主導(dǎo)白宮。已知一些閃點(diǎn)行動(dòng)包括：民主黨人就特朗普政府的環(huán)境和能源政策向其發(fā)起挑戰(zhàn)。還有一些可能，包括最高法院是否會(huì)在2020年的人口普查中提出公民權(quán)問(wèn)題，以及議員們能否暫停黨派間的爭(zhēng)論，以便促進(jìn)美國(guó)創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃的實(shí)施，新國(guó)會(huì)議員中的一些科學(xué)精英希望能夠?qū)@項(xiàng)計(jì)劃有所促進(jìn)。

▍生物技術(shù)：首批抗瘧轉(zhuǎn)基因蚊子在非洲放飛

在掌管了美國(guó)眾議院之后，民主黨人將重新審視環(huán)境政策

非洲將于2019年在布基納法索釋放首批轉(zhuǎn)基因蚊子，這是“基因驅(qū)動(dòng)”抗擊瘧疾戰(zhàn)略的第一步，也將是首次釋放按蚊屬轉(zhuǎn)基因蚊子（按蚊是一種會(huì)傳播瘧原蟲(chóng)的蚊子）。在非營(yíng)利組織——“靶向瘧疾”（Target Malaria）的管理下推進(jìn)這種基因驅(qū)動(dòng)抗擊瘧疾的方法。這些轉(zhuǎn)基因蚊子可以在野生蚊子種群中傳播突變，破壞瘧蚊的關(guān)鍵生育基因，或降低傳播疾病的雌蚊的比例。但首批釋放的轉(zhuǎn)基因按蚊不攜帶這種突變，也不打算通過(guò)它們來(lái)減少蚊子種群的數(shù)量。研究人員將釋放不到1萬(wàn)只經(jīng)過(guò)基因絕育處理的雄性蚊子，觀察它們是如何在野外生存和傳播的，以便向管理人員和社區(qū)宣傳轉(zhuǎn)基因蚊子的相關(guān)內(nèi)容。

▍環(huán)境保護(hù)：世界各國(guó)的生物多樣性評(píng)估

一份歷時(shí)三年的地球生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估報(bào)告將于5月發(fā)布，通過(guò)對(duì)50年來(lái)物種滅絕和海洋保護(hù)區(qū)范圍等指標(biāo)發(fā)展趨勢(shì)的評(píng)估，該報(bào)告制定了為實(shí)現(xiàn)生物多樣性保護(hù)國(guó)際目標(biāo)以及如何縮小許多地方存在差距的規(guī)劃。在政府間生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)科學(xué)政策平臺(tái)下，來(lái)自50個(gè)國(guó)家的科學(xué)家進(jìn)行了科學(xué)文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)的審查，這次報(bào)告是自2005年一項(xiàng)類似調(diào)查以來(lái)的第一次。報(bào)告將對(duì)正常和異常情況下的地球物種的未來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，新的物種多樣性評(píng)估報(bào)告還將為2020年制定下一代生物多樣性的目標(biāo)提供信息。

一項(xiàng)全球評(píng)估項(xiàng)目將對(duì)包括馬達(dá)加斯加犁頭龜在內(nèi)的瀕危物種的生存狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估

▍空間科學(xué)：下一個(gè)行星探測(cè)任務(wù)

2019年7月，美國(guó)宇航局（NASA）將宣告其“新疆界計(jì)劃”中行星探測(cè)任務(wù)的重要內(nèi)容，一項(xiàng)耗資10億美元的任務(wù)將在兩個(gè)預(yù)選項(xiàng)目中進(jìn)行抉擇。“蜻蜓號(hào)”將派出一架半自主的四旋翼飛機(jī)飛越土衛(wèi)六的表面（土衛(wèi)六是土星的衛(wèi)星，其表面留有液態(tài)甲烷河流的痕跡），這架飛行器將在土衛(wèi)六上尋找可能與生命誕生的化學(xué)反應(yīng)相關(guān)的線索?！板缧翘祗w生物學(xué)探索樣本返回任務(wù)”將從67P/Churyumov-Gerasimenko彗星核上收集并帶回氣體和冰的樣本。這些樣本，很可能在幾十億年里沒(méi)有改變過(guò)，為人類了解彗星在其早期向地球輸送水和有機(jī)化合物的過(guò)程中所發(fā)揮的作用提供一扇探測(cè)窗口。

▍研究倫理：推動(dòng)博物館藏品“歸根”

研究人員正在推進(jìn)一項(xiàng)新的任務(wù)，努力歸還從博物館獲得的，甚至是在未經(jīng)許可情況下以研究為目的而收集的骨頭和其他文物。在經(jīng)過(guò)幾個(gè)世紀(jì)的掠奪性收藏之后，一些研究人員采用了新的合作方式，并擴(kuò)大了歸還博物館藏品的范圍。澳大利亞近期發(fā)表的一項(xiàng)研究表明，通過(guò)古老的DNA可以將土著祖先的遺骸與還活著的后代準(zhǔn)確地聯(lián)系起來(lái)。然而，一些人告誡稱，廣泛采用類似方法會(huì)導(dǎo)致人群的強(qiáng)制性基因檢測(cè)。2018年12月，法國(guó)一份由政府委托撰寫的報(bào)告建議，未來(lái)5年內(nèi)，法國(guó)博物館將與非洲同行合作，應(yīng)文物原屬國(guó)的要求，歸還在殖民統(tǒng)治期間掠奪的數(shù)萬(wàn)件文物。

▍畜牧業(yè)：豬病疫情暴發(fā)仍有危機(jī)

養(yǎng)豬戶，或許還有一些培根愛(ài)好者，將非常關(guān)注2019年的頭條新聞，以尋找與非洲豬瘟（ASF）有關(guān)的消息。ASF病毒對(duì)人類無(wú)害，但在豬群中卻具有高度傳染性和致命性，疫情導(dǎo)致的病豬撲殺和貿(mào)易禁令給養(yǎng)豬業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2018年，歐洲在ASF研究上已取得重大進(jìn)展。在保加利亞、比利時(shí)和匈牙利的家豬和野豬中首次發(fā)現(xiàn)ASF病毒，這種病毒通常是野豬傳染給家豬。德國(guó)、丹麥和其他主要豬肉生產(chǎn)國(guó)對(duì)豬病疫情危機(jī)處于高度戒備狀態(tài)。最令人擔(dān)憂的是，在中國(guó)也首次發(fā)現(xiàn)了ASF病毒。中國(guó)擁有全球最多的生豬數(shù)量，自2018年8月以來(lái)，中國(guó)已發(fā)生了80多起豬病疫情，包括在野豬群中暴發(fā)的疫情。有關(guān)部門已采取措施嚴(yán)格控制生豬運(yùn)輸，撲殺了63萬(wàn)多頭生豬。據(jù)報(bào)道，2018年12月中國(guó)還發(fā)布了禁止在野豬出沒(méi)地區(qū)養(yǎng)豬的規(guī)定。盡管采取了這些措施，病毒仍有可能在中國(guó)和亞洲其他地區(qū)繼續(xù)暴發(fā)。

▍生命倫理學(xué)：中國(guó)對(duì)基因編輯嬰兒的反應(yīng)

2018年，在基因編輯嬰兒事件掀起一場(chǎng)軒然大波之后，中國(guó)可能會(huì)收緊有關(guān)人類基因工程方面的相關(guān)規(guī)定。賀建奎于2018年11月宣布編輯了一對(duì)雙胞胎女嬰在胚胎時(shí)期的基因，目的是為了保護(hù)她們及其后代不受艾滋病病毒感染，但他的做法在中國(guó)和世界范圍內(nèi)都受到了廣泛譴責(zé)。大多數(shù)國(guó)家都禁止這類實(shí)驗(yàn)，甚至判定這類實(shí)驗(yàn)為非法行為。中國(guó)最相關(guān)的法規(guī)于2003年頒布之后，一直沒(méi)有更新，因而沒(méi)有涵蓋基因編輯技術(shù)進(jìn)展方面的內(nèi)容。自中國(guó)發(fā)布聲明以來(lái)，許多中國(guó)的研究人員、倫理學(xué)家和管理人員都呼吁對(duì)中國(guó)的生物倫理法律法規(guī)進(jìn)行全面改革，不過(guò)目前還沒(méi)有指定任何機(jī)構(gòu)或研究所牽頭這項(xiàng)工作。2019年人們還關(guān)注賀建奎是否會(huì)因此次事件而面臨處罰。（編者注：截至2019年1月22日，新華社已就“基因編輯嬰兒事件”發(fā)布初步調(diào)查結(jié)果。）

資料來(lái)源 Science