《科學(xué)》2019年度科學(xué)突破

編譯 劉迪一

2019年，《科學(xué)》雜志將“一個國際天文學(xué)家團(tuán)隊制作了人類歷史上第一張黑洞照片”作為年度十大科學(xué)突破之首，其他還有9項(xiàng)突破入圍。

》與黑洞的初見

這是一張模擬圖像，科學(xué)家對在Messier 87星系中心的黑洞周圍旋轉(zhuǎn)著的物質(zhì)及其輻射出的不同波長光波進(jìn)行模擬而得到。我們可以看見有一圈明亮的光環(huán)圍繞著黑洞的深暗處，它閃耀出的奇異光彩穿過了迷蒙的遮擋物質(zhì)，而它的最中心處強(qiáng)勁有力地噴出著綠色卷須般的射流

一個國際天文學(xué)家團(tuán)隊制作了人類歷史上第一張黑洞照片。黑洞是巨大的，它們當(dāng)中有的甚至與我們的太陽系一樣大；黑洞也是無處不在的，它們的引力深刻影響著周圍物體，它們因碰撞而發(fā)出的引力波也為我們所捕獲。但一直以來，我們都沒能親眼瞧見它們的真實(shí)樣貌，模擬圖像終究只是人類思維的創(chuàng)造，真正的黑洞長什么樣呢？

2019年4月，一支國際天文學(xué)專家隊伍發(fā)布了一張黑洞的特寫照片，把它們從我們的暢想推入眼簾。從照片中，我們可以看到有一個黑色的陰影被光子組成的光圈環(huán)繞著。荷蘭奈梅亨大學(xué)的海諾?法爾克（Heino Falcke）是這張照片的貢獻(xiàn)者之一，他表示，看它的第一眼仿佛在“看地獄的大門”。而這扇“地獄的大門”也被《科學(xué)》雜志評選為2019年的年度突破桂冠。

在天文學(xué)家眼里，這張照片是他們數(shù)十年來對看不見的黑洞進(jìn)行理論研究的驗(yàn)證。斯坦福大學(xué)的天體物理學(xué)家羅杰?布蘭德福德（Roger Blandford）說道：“我還是很震驚，我認(rèn)為我們沒有人想象過有一天真能為那神秘天體拍一張標(biāo)志性的照片?！笔聦?shí)上，在他們成功前不久，還鮮有天文學(xué)家認(rèn)為這一類工作真能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

20年前，少數(shù)天文學(xué)家開始猜測靠近黑洞邊緣或事件視界（event horizon）的熱旋轉(zhuǎn)氣體能否使其可見。它們會發(fā)出包括毫米波在內(nèi)的多種波長的光，而毫米波可以穿透銀河系中心周圍的氣體和塵埃。那么如何捕捉到毫米波呢？甚長基線干涉測量（VLBI）技術(shù)在此建立奇功。它可以結(jié)合距離較遠(yuǎn)的無線電天線的數(shù)據(jù)，以模擬更大的望遠(yuǎn)鏡，從而更精細(xì)地顯示遠(yuǎn)處物體，而且接收器、天線設(shè)計以及數(shù)字電子技術(shù)本身也有了很大進(jìn)步，所以超強(qiáng)的VLBI確實(shí)使得射電天文學(xué)家有能力去捕獲來自黑洞的毫米波。他們使用分布得盡可能遠(yuǎn)的天線進(jìn)行觀測，不斷提高分辨率，抓住黑洞的更多細(xì)節(jié)。那么結(jié)果如何呢？

在這些天文學(xué)家看來，如果黑洞的質(zhì)量能和數(shù)百萬個太陽的質(zhì)量之和相當(dāng)，且距離我們很近，那么觀測就有可能成功。人馬座A*（SgrA*）符合了他們要求，它位于銀河系中心，是一個有著400萬個太陽質(zhì)量的黑洞，而且離地球最近，僅26 000光年的距離。盡管很重，但放在銀河系里看，它還是非常小的——水星的軌道可以容納下它——但要得到它的圖像對于VLBI來說是一個極限挑戰(zhàn)。

大約12年前，已經(jīng)有人在夏威夷和美國本土用望遠(yuǎn)鏡觀測到了SgrA*附近過熱氣體的一些小細(xì)節(jié)。他們的望遠(yuǎn)鏡還瞥見了第二個潛在目標(biāo)：附近星系Messier 87（M87）中心的超大質(zhì)量黑洞。M87與地球的距離是SgrA*到地球距離的2 000倍，但其黑洞M87*的質(zhì)量卻是后者的1 000倍還多，所以它在天空中呈現(xiàn)出來的大小跟SgrA*差不多。這之后，觀測之旅收獲頗豐，資助的機(jī)構(gòu)開始進(jìn)入這個方向，而許多國家合作打造的事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）也在這個階段誕生了。

EHT實(shí)際上并非望遠(yuǎn)鏡，而是一個由全球200多名科學(xué)家共同負(fù)責(zé)的大項(xiàng)目。該團(tuán)隊將盡可能多的望遠(yuǎn)鏡廣泛地分布于世界各地。大多數(shù)望遠(yuǎn)鏡都是由EHT成員自行安裝的，這些設(shè)備包括具有高效率運(yùn)行的數(shù)字處理器和原子鐘，從而更利于進(jìn)行VLBI。EHT還將阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）引入項(xiàng)目，這是一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)——ALMA這個由智利北部沙漠山區(qū)的66座天線組成的射電望遠(yuǎn)鏡集合是目前最大的毫米波天文臺。ALMA價值連城，它花了美、歐、日合作三方15億美元才有了現(xiàn)在一家獨(dú)大的局面，所以EHT團(tuán)隊歷經(jīng)數(shù)年的不懈斡旋以及若干次無情拒絕才把它拉攏過來。而有了ALMA之后，EHT的觀測靈敏度提高了10倍。

2017年4月， EHT團(tuán)隊借助ALMA以及美國、墨西哥、智利、西班牙和南極等7個天文臺做了一次為期10天的大規(guī)模觀測活動，他們對SgrA*和M87*進(jìn)行了多次的、持續(xù)整夜的曝光。但這次觀測離真正的黑洞照片，還得花將近2年時間。

來自德國和美國的數(shù)據(jù)中心的團(tuán)隊并行工作，使用了幾種不同的方法來校準(zhǔn)和處理數(shù)據(jù)，其他團(tuán)隊則各自獨(dú)立檢查結(jié)果。為避免結(jié)果偏差，黑洞的圖片直到最后才制作出來。團(tuán)隊一開始并行研究SgrA*和M87*，但當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)圍繞SgrA*旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)每小時都會變化一次，于是轉(zhuǎn)而專注分析M87*。圍繞M87*旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)的運(yùn)動在一整夜里幾乎沒有變化（利于研究）。到了2019年4月，M87*的照片登上了全世界新聞報道的頭版頭條，并成為美國國家科學(xué)基金會（NSF）網(wǎng)站有史以來下載次數(shù)最多的圖像。

在研究黑洞理論的科學(xué)家看來，這次相當(dāng)模糊的“初見”并未帶來太多驚奇，但如布蘭德福德所說，它是“對理論的一個光榮肯定”。愛因斯坦對引力的描述（廣義相對論）預(yù)測黑洞的陰影應(yīng)該是完美的圓形，這一預(yù)測被M87*的照片證明是基本正確的（誤差在10%以內(nèi)）。但EHT團(tuán)隊將需要在未來的觀測中進(jìn)一步縮小誤差，使相對論得到更精準(zhǔn)的驗(yàn)證。

》與丹尼索瓦人面對面

研究人員借助一種通過DNA推測體貌特征的新方法重建了丹尼索瓦女孩的容貌

大約40年前，一位僧人在青藏高原邊緣的白石崖溶洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一塊奇怪的人類下頜骨。他覺得這塊有著巨大臼齒的下頜骨很特別，便把它交給了另一位僧人，那個僧人又把它捐贈給了學(xué)者，不過當(dāng)時大家都不知道該對它做些什么。2019年5月，科學(xué)家運(yùn)用了一種新的方法來分析古代蛋白質(zhì)，發(fā)現(xiàn)這塊下頜骨屬于一個神秘的人類祖先——丹尼索瓦人。丹尼索瓦人曾經(jīng)的活動范圍遍布整個亞洲，大約50 000年前，他們銷聲匿跡。這項(xiàng)工作使這些神秘的古人類成為焦點(diǎn)，并預(yù)示著，通過此類蛋白質(zhì)分析技術(shù)，我們或許可以破解遠(yuǎn)古人類的許多秘密。

丹尼索瓦人已經(jīng)困擾了人類進(jìn)化學(xué)家近10年。早在2010年，研究人員通過對在西伯利亞丹尼索瓦洞中發(fā)現(xiàn)的一段小指指骨化石的DNA測序，發(fā)現(xiàn)它來自一個DNA不同于尼安德特人和現(xiàn)代人類的小女孩，最后判斷出了丹尼索瓦人的存在。另外，研究發(fā)現(xiàn)亞洲各地的現(xiàn)代人體內(nèi)存在少量他們的基因，這表明這些“遠(yuǎn)親”曾經(jīng)廣泛存在，并與尼安德特人和現(xiàn)代人類混合在一起。但是直到2019年之前，科學(xué)家們也只能通過那段指骨和其他少得可憐的相關(guān)化石猜想丹尼索瓦人的容貌。

白石崖溶洞里那塊有著16萬年歷史的下頜骨沒有DNA，不過中國和歐洲的研究小組設(shè)法從骨骼中提取出了一種膠原蛋白，并與那個丹尼索瓦小女孩的膠原蛋白進(jìn)行匹配，結(jié)果表明此下頜骨確實(shí)來自丹尼索瓦人。他們下頜健壯，臼齒大，牙齒有3根牙根。

2019年9月，另一個小組應(yīng)用新技術(shù)分析丹尼索瓦女孩的基因組，他們追蹤了DNA甲基化修飾，分析所得信息，最終得到了比此前預(yù)測更接近其真實(shí)容貌的重建圖。

她看上去很像尼安德特人——骨盆寬，前額傾斜，下頜突出，不過她的臉要比現(xiàn)代人和尼安德特人都寬，下頜骨的牙齒弓長度也更長。研究人員還用新近鑒定的白石崖溶洞中的下頜骨來比對重建出的樣貌，發(fā)現(xiàn)二者高度吻合。

》量子霸權(quán)已在手

2019年的10月或許會是量子計算時代的發(fā)端。谷歌的物理學(xué)家稱，他們已經(jīng)使用量子計算機(jī)完成了傳統(tǒng)計算機(jī)無法勝任的計算任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)的里程碑。盡管IBM對其說法提出了異議，但還是不影響這一重大成就廣受贊譽(yù)。不過，要能用量子計算機(jī)解決實(shí)際問題，還需要數(shù)十年的時間。

傳統(tǒng)計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的最小單位是位，也稱比特（bit），在二進(jìn)制系統(tǒng)中,每個0或1就是一個位。量子計算機(jī)的基本組成單位是量子位（qubit），而與傳統(tǒng)計算機(jī)不同的是，除了0跟1這兩個本征態(tài)，它還有二者的相干疊加態(tài)。用量子計算機(jī)解決某些問題時，可能的方案會以不同的量子波形式展現(xiàn)。錯誤的解決方案會彼此干涉抵消，與此同時正確的解決方案會出現(xiàn)。由于該系統(tǒng)可同時探索大量潛在的解決方案，所以成熟的量子計算機(jī)可以比傳統(tǒng)計算機(jī)更快地分解出很大數(shù)字的因數(shù)，這使得它能夠破解目前的互聯(lián)網(wǎng)安全協(xié)議。

谷歌的研究人員表示，他們已經(jīng)能用量子計算解決抽象問題，這是向解決實(shí)際問題邁進(jìn)的關(guān)鍵一步，也標(biāo)志著他們?nèi)〉昧孔影詸?quán)。他們利用這個包含53個量子位、由超導(dǎo)金屬的微小電路制成的芯片，實(shí)現(xiàn)了一組隨機(jī)相互作用，并從本質(zhì)上證明了它能輸出正確的量子態(tài)。對于需要幾個量子位的計算，他們使用超級計算機(jī)仿真來檢查結(jié)果；對于更大數(shù)量的量子位的計算，他們則借助統(tǒng)計測量來確認(rèn)結(jié)果。最后研究小組得出的一個結(jié)論是，量子計算機(jī)在200秒內(nèi)就能解決一臺超級計算機(jī)需要計算10 000年才算得出的問題。

不過IBM的研究人員立即質(zhì)疑了谷歌的說法。他們表示只要用對算法，一臺超級計算機(jī)能在短短兩天內(nèi)就能解決這個所謂“10 000年”的問題。

其他物理學(xué)家則稱，要解決實(shí)際問題，量子計算機(jī)將必須得能糾正其自身量子位中的錯誤，這尚待實(shí)現(xiàn)。從一臺包含幾十個量子位的機(jī)器擴(kuò)展到各種各樣的、包含上億量子位（破解互聯(lián)網(wǎng)加密所需的數(shù)目）的機(jī)器，研究人員還面臨著巨大的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。量子計算時代可能來臨了，但這個時代只不過剛剛開始。

》微生物與營養(yǎng)不良間的較量

每年，數(shù)百萬嚴(yán)重營養(yǎng)不良兒童在接受正常營養(yǎng)攝入后依然發(fā)育不良或患病?？茖W(xué)家們通過十年的研究發(fā)現(xiàn)了其根本原因：他們的腸道微生物尚未成熟。2019年，一個國際團(tuán)隊在這項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，提出了一種低成本的、易于獲得的補(bǔ)品，它可以優(yōu)先刺激有益腸道細(xì)菌的生長。該補(bǔ)品在一個小型試驗(yàn)中表現(xiàn)良好，并且正在進(jìn)行大規(guī)模臨床試驗(yàn)，以了解該補(bǔ)品預(yù)防發(fā)育遲緩的效果。

此前已有研究確定，那些無法康復(fù)的營養(yǎng)不良兒童體內(nèi)腸道微生物群落或微生物組有嬰兒的特征，而更成熟的微生物群落是對營養(yǎng)做出良好反應(yīng)的關(guān)鍵。研究小組首先確定了代表成熟腸道微生物組的15種細(xì)菌，此外還確定了包括蛋白質(zhì)在內(nèi)的血液標(biāo)記物，這些標(biāo)記物可以提示機(jī)體是否從營養(yǎng)不良當(dāng)中恢復(fù)過來。然后，他們測試了發(fā)展中國家常見的各種食物組合，以觀察微生物組的反應(yīng)，先測試小鼠，其次是豬，最后才應(yīng)用到一小群營養(yǎng)不良兒童身上。

奶粉和大米是食品援助的標(biāo)準(zhǔn)配置，但幾乎不會促進(jìn)關(guān)鍵細(xì)菌的繁殖，而含有鷹嘴豆、香蕉、大豆和花生粉的補(bǔ)品有助于微生物群成熟。經(jīng)過簡短的臨床試驗(yàn)，接受補(bǔ)品的兒童體內(nèi)有了更多標(biāo)志性血液蛋白質(zhì)和代謝產(chǎn)物，意味著機(jī)體正常生長。

改善腸道微生物的補(bǔ)品可能會為孟加拉國的營養(yǎng)不良兒童帶來福音

此后會對更多孩子進(jìn)行長期跟蹤，以觀察這些變化是否意味著他們可以從發(fā)育遲緩中恢復(fù)過來。如果結(jié)果符合預(yù)期，那研究人員就能確定改善微生物組確實(shí)可以幫助解決營養(yǎng)不良兒童難恢復(fù)的全球性問題。芝加哥大學(xué)的臨床科學(xué)家埃里克?帕默（Eric Pamer）表示，如果可以在家中提供治療，那“影響可能是巨大的”。

》導(dǎo)致恐龍滅絕的大撞擊

6 600萬年前，有一顆巨大的小行星撞擊地球，世界上76%的物種（包括大型恐龍）因此消失。但我們并不清楚它們到底是在何時以何種方式死亡的，也不知道生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的速度如何。不過2019年，有人在墨西哥尤卡坦半島上受撞擊影響的區(qū)域提取到了沉積巖芯，另外也有人在美國發(fā)現(xiàn)了一些化石，這些發(fā)現(xiàn)使得該史前災(zāi)難及其影響成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

2016年，國際大洋發(fā)現(xiàn)計劃（IODP）在希克蘇魯伯火山口區(qū)域進(jìn)行了鉆探。該火山口有193公里寬，現(xiàn)大部分都位于尤卡坦海岸的水下，火山口中心的周圍是崎嶇的山丘，研究人員就是在這里進(jìn)行了鉆探，并提取了835米的巖芯，其中包括小行星撞擊時130米的沉積物。對于這些巖芯的研究報告于2019年發(fā)布并表明，撞擊發(fā)生后，熔巖石填滿了撞擊孔，碎冰雹也跟著進(jìn)入；之后海水涌了進(jìn)來，攪動起沉積物；然后，海嘯席卷了更多物質(zhì)。該地區(qū)實(shí)際上富含硫，但我們在地核中幾乎找不到它，這表明它全部蒸發(fā)了，這可能使全球迅速變冷變暗。

墨西哥尤卡坦半島上的?？颂K魯伯隕石坑

位于北達(dá)科他州的一個距離撞擊點(diǎn)幾千公里的地方，人們發(fā)現(xiàn)了那次小行星撞擊對地球生物造成的災(zāi)難性影響。在不到1小時內(nèi)，由撞擊引發(fā)的地震導(dǎo)致水浪沖向該地點(diǎn)一個古老的河流系統(tǒng)，震蕩中的水下生物化作歷史的沉積物，而它們留下的化石透過其飽滿的撞擊痕跡——充滿魚鰓的、來自撞擊行星的、富含銥的顆?！覀冋故玖水?dāng)時的震撼場景。

不過生命的恢復(fù)比預(yù)期的要快，這一判斷來自對科羅拉多州某處遺址的花粉、植物化石、哺乳動物頭骨及其他骨骼的分析。撞擊結(jié)束了白堊紀(jì)，開啟了古近紀(jì)，形成K-Pg界線，而蕨類和體型不超過大鼠的哺乳動物得以幸存成為“跨紀(jì)遺民”。撞擊發(fā)生后的1 000年內(nèi)，棕櫚樹取代了蕨類植物；30萬年后，核桃樹家族橫行大地；70萬年后，豆類出現(xiàn)。在植物世界興衰更替時，動物世界開始了“生長之旅”。撞擊后的10萬年中，哺乳動物的體型和多樣性都增加了一倍，而這種趨勢也一直在加速持續(xù)，特別是在豆科植物出現(xiàn)之后；到70萬年后，部分哺乳動物已重達(dá)50公斤。

2018年，研究人員對?？颂K魯伯巖芯內(nèi)的一種有孔的、微小的浮游生物（稱為有孔蟲類）進(jìn)行了分析并發(fā)現(xiàn)，隕石坑內(nèi)的海洋生態(tài)系統(tǒng)在災(zāi)難發(fā)生后的3萬年內(nèi)恢復(fù)并重新運(yùn)轉(zhuǎn)，這比預(yù)期快得多。不過有的地方恢復(fù)速度較慢。科學(xué)家在2019年對巖芯里的和全球各地的有孔蟲類進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)海洋在撞擊后迅速酸化，而這可能會對海洋生物的生存繁衍造成長達(dá)1萬年的抑制。

》遙遠(yuǎn)星體的特寫

阿羅科斯是太陽系早期殘骸

這個編號為2014 MU69的小行星在2018年還只是太空黑暗中的一個灰色小斑點(diǎn)，但現(xiàn)在的它叫“阿羅科斯”（Arrokoth），這個新名字是它在2019年11月11日被美國宇航局（NASA）正式授予的。2019年的第一天，NASA斥資8億美元打造的“新視野號”（New Horizons）飛船在距阿羅科斯3 500公里處飛掠而過，完成人類探測史上最遙遠(yuǎn)的一次星際“邂逅”。阿羅科斯寬約36公里，距離地球約66億公里，位于海王星軌道外的柯伊伯帶（Kuiper）。天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)潛行于柯伊伯帶中的數(shù)千個天體，他們也相信這些天體所包含的物質(zhì)與太陽系早期相比并沒有什么改變，但是他們從來沒有那么近地為它們拍過特寫。

阿羅科斯來源于美洲原住民波瓦坦人所說的阿爾貢金語中的“天空”一詞，反映出人們對探知天空和未知世界的渴望。該天體由兩個類似于塊狀薄煎餅的原始行星組成，且二者連接處非常狹窄。它們是在太陽系形成時各自獨(dú)立形成，其奇特的形狀和無瑕的均質(zhì)表面提供了關(guān)于行星構(gòu)造塊形成的新理念。它們的形成并非源于撞擊，而是因?yàn)椋涸谔栃纬珊蟛痪茫o電將塵埃顆粒聚集至幾厘米大小的卵石狀小塊，然后原始星云的漩渦使這些小塊聚在一起，成為卵石狀云團(tuán)，這些云團(tuán)在重力作用下坍塌成千米大小的團(tuán)塊。這種“流動不穩(wěn)定性”可以解釋為什么阿羅科斯有兩塊：卵石狀云團(tuán)塌陷時旋轉(zhuǎn)得更快，產(chǎn)生了使其破裂的湍流。兩塊彼此靠近，直到它們的軸對齊，并且相互吸引，靠攏在一起。

》新發(fā)現(xiàn)一種古生菌

2019年，微生物學(xué)家們向著解決真核生物（包括人類在內(nèi)的所有動植物）起源爭議的目標(biāo)邁出了重要一步。經(jīng)過12年的嘗試，日本的一個研究小組成功地從深海沉積物中培育出了一種神秘微生物，并對其基因組進(jìn)行了測序。這些微生物并非細(xì)菌，而是完全獨(dú)立的生命分支，稱為古細(xì)菌。

研究人員認(rèn)為它是最近新鑒定出來的阿斯加德（Asgard）微生物家族中的一員，是一種古生菌，命名為Prometheoarchaeum syntrophicum，簡稱MK-D1。阿斯加德類微生物只能從深海沉積物和其他極端環(huán)境中分離出DNA片段。令人驚訝的是，這些片段包含的基因以前被認(rèn)為只存在于真核生物中。DNA分析表明，真核生物可能從阿斯加德古菌株演化而來。這一激進(jìn)想法或許會將微生物從三種（古細(xì)菌、真核生物和細(xì)菌）減少到兩種：細(xì)菌和古細(xì)菌，而真核生物會被簡化為古細(xì)菌的一個子集。但是鑒于證據(jù)不足，許多研究人員對此表示懷疑。

科學(xué)家培養(yǎng)這種深海微生物花了12年的時間

日本研究小組通過在培養(yǎng)基培養(yǎng)這個新成員，對其全基因組進(jìn)行了測序，并確認(rèn)它攜帶真核基因。他們還發(fā)現(xiàn)，它似乎與某些細(xì)菌結(jié)合生長時狀態(tài)最好，并且形成了可能會吞噬細(xì)菌伴侶的短觸角——這就可以解釋一個阿斯加德古生菌是怎樣形成線粒體的。

在2019年，有其他研究從阿斯加德古生菌家族其他成員的DNA片

段中鑒定出了更多的真核基因。從這些基因中獲得的有關(guān)阿斯加德微生物代謝的信息也支持“真核生物可被簡化為古細(xì)菌的一個子集”的設(shè)想。不過無論是支持三種微生物假說還是支持兩種的人都認(rèn)為30億年前的事目前還難以重構(gòu)出來。

》基因藥物可治療大多數(shù)類型囊性纖維化病

2019年10月，科學(xué)家們迎來了基因藥物的一大里程碑：一種對大多數(shù)囊性纖維化（CF）病例都有效的治療方法獲批。該療法被稱為Trikafta，是一種三藥聯(lián)合治療方法，可以有效治療那些最常見基因突變引起的肺部疾患。對于那些發(fā)生突變的人（約占所有CF患者的90%），它可以將CF從進(jìn)行性疾病轉(zhuǎn)變?yōu)楦子诳刂频穆约膊　rikafta是自引起囊性纖維化的基因CFTR被發(fā)現(xiàn)以來近30年研究的最新成果。

如果某人繼承了該基因的兩個突變，那他便會遭逢CF。目前CF患者的平均壽命在45歲左右。Trikaftas作用發(fā)揮以頂點(diǎn)制藥公司生產(chǎn)的其他CF藥物為研究基礎(chǔ)，那些藥物針對的是CFTR蛋白中的不同缺陷。第一種藥物叫Kalydeco，用于應(yīng)對一種名為G551D的罕見突變，該突變影響了美國約4%的CF患者——他們的CFTR蛋白無法打開“門”以使氯化物通過，這跟CFTR中的其他缺陷一樣，會導(dǎo)致肺部黏液堆積。Kalydeco能修復(fù)此缺陷，并于2012年獲批。頂點(diǎn)制藥隨后將Kalydeco與另一種用于修復(fù)F508del突變引發(fā)的缺陷的藥物聯(lián)合使用。F508del突變會導(dǎo)致CFTR發(fā)生錯誤折疊，并阻止其到達(dá)細(xì)胞表面。不過事實(shí)證明，這種兩種藥物的組合配方Symdeko效果不如預(yù)期。

一個細(xì)胞表面存在囊性纖維化缺陷的CFTR蛋白的模型

鑒于此，研究團(tuán)隊在Trikafta配方里加入了第三種藥物。這一“三藥聯(lián)合”的配方針對攜帶至少一個F508del突變的CF患者，能幫助CFTR到達(dá)細(xì)胞膜并打開其進(jìn)入通道。在臨床試驗(yàn)中，新一代的Trikafta表現(xiàn)出色，使患者的肺活量增加了10%～15%，并緩解了CF并發(fā)癥。

目前Trikafta已獲批用于12歲及以上年齡的人群，而對于更年幼孩子的治療尚處于試驗(yàn)階段。不過Trikafta的問題在于其價格昂貴，每年的治療費(fèi)用超過30萬美元，而且大概率需要終身服用。

》埃博拉病毒感染者的希望

1976年，在剛果民主共和國（當(dāng)時稱為扎伊爾）境內(nèi)的雨林中出現(xiàn)了一種新病毒。它肆虐了附近村莊揚(yáng)布庫（Yambuku），奪走280條生命，不過那之后它似乎玩起了捉迷藏，時常處于隱匿狀態(tài)，偶爾會出動——但只要它降臨，后果就是致命的。從那時起，人們就用揚(yáng)布庫附近一條河流的名字來命名它：埃博拉病毒。而埃博拉也成了“致命”和“無法治愈”的同義詞。不過2019年，人類所面對的局面似乎改變了。

在剛果民主共和國歷史上最致命的一次疫情暴發(fā)中，科學(xué)家們確定了兩種藥物可以大大降低該病死亡率。此二者均為抗體藥物，一種是從1996年埃博拉疫情的幸存者體內(nèi)分離制得的，另一種則是三種抗體的混合物，這些抗體是在具有人源化免疫系統(tǒng)的小鼠中產(chǎn)生的。在一項(xiàng)隨機(jī)試驗(yàn)中，研究人員對比了這兩種藥物與另外兩種藥的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)接受上述兩種藥物之一的患者中有70%左右的人得以存活，而使用其他兩種藥物之一的患者約有50%存活。因?yàn)樵囼?yàn)結(jié)果良好，所以研究者提早終止了它。而且更難能可貴的是，展開該試驗(yàn)的臨時治療單位地處暴力沖突頻發(fā)的重疫情區(qū)。

剛果民主共和國持續(xù)爆發(fā)埃博拉疫情期間，一名醫(yī)護(hù)人員正穿上防護(hù)服

這一重大成果不僅可以提高患者的生存率，而且可以鼓勵人們及早尋求治療。在無有效藥物的情況下，一些感染者經(jīng)常試圖逃避檢測，把希望寄托在一些土法偏方上，這加劇了疫情。

埃博拉病毒威脅出現(xiàn)40多年后，人類終于找到了應(yīng)對良策。這次勝利的主導(dǎo)者、藥物試驗(yàn)的主要研究人員是剛果病毒學(xué)家讓-雅克?穆耶姆貝?塔姆福姆（Jean-Jacques Muyembe Tamfum）， 他在發(fā)現(xiàn)埃博拉病毒及抗病毒藥物的過程中發(fā)揮了重要作用。

》人工智能在多人撲克游戲中勝出

2019年，在當(dāng)下最受歡迎的撲克游戲類型——“無限注德州撲克”游戲中，一個人工智能程序擊敗了世界上最強(qiáng)的專業(yè)選手。這一結(jié)果的里程碑意義在于：標(biāo)志著AI首次在多人游戲中獲勝。在這類游戲過程中，玩家往往只能把握全局中的部分信息。

人工智能在比賽過程中以迅雷不及掩耳之勢擊敗了專業(yè)選手。2007年，計算機(jī)研究人員開發(fā)了一個程序，贏得了跳棋的勝利；2016年，另一個研究團(tuán)隊開發(fā)了一個人工智能程序，擊敗了人類圍棋專業(yè)選手。相比跳棋，圍棋規(guī)則要復(fù)雜得多。

而撲克牌游戲就更復(fù)雜了，因?yàn)橥婕铱床坏綄业呐?，能掌握的信息有限?017年，計算機(jī)研究人員開發(fā)了一個人工智能程序，在雙人限注德州撲克游戲中，AI以無與倫比的表現(xiàn)戰(zhàn)勝了對手。

2019年8月，賓夕法尼亞匹茲堡卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的計算機(jī)研究人員宣稱，這個AI程序，名為Pluribus，在一項(xiàng)多人游戲中擊敗了世界級選手。Pluribus在跟自己對戰(zhàn)1萬億次之后，它掌握了應(yīng)對各種牌面的基本策略。在每局比賽中，針對其自身牌面情況，它會分析清楚對手可能出牌的各種情況。在與6名玩家對峙的20 000手牌中，它的表現(xiàn)超過15位頂級玩家。

Pluribus與此前在雙人對峙游戲中獲勝的AI不同。那些AI在游戲過程中，致力于尋找不輸策略，又稱為納什均衡。AI利用這種策略，促使對手往往表現(xiàn)得更差，除非對手跟它們采用完全相同的策略。而在多人對峙的游戲過程中，沒法掌控這種局勢，因而Pluribus采用的策略是針對遇到的每一局面，分析如何做更有效。這個程序在學(xué)著玩游戲的過程中，需要一臺同時運(yùn)行64個處理器的服務(wù)器，相比而言，圍棋程序卻需要1 200個處理器。

專業(yè)選手與AI大戰(zhàn)撲克游戲

AI開發(fā)者的工作還沒有結(jié)束，因?yàn)锳I玩撲克牌游戲的能力還有提升空間。盡管Pluribus在玩牌的過程中已經(jīng)會采用虛張聲勢的策略，但還不會根據(jù)對手的弱點(diǎn)來調(diào)整自身策略。在一些更復(fù)雜的游戲中，比如合約橋牌游戲中它表現(xiàn)得還不夠“聰明”。此外，在各種游戲比賽中獲勝的AI最終還是依靠計算機(jī)硬件，或許需要我們在芯片上再加大投入了。