2015科研精粹十大盤點

?

2015科研精粹十大盤點

2015年已經結束，《自然》《科學》《環球科學》《時代》等多家學術期刊和研究機構紛紛對2015年度該領域學術科研熱點做出總結，評選出代表學術前沿或具有重要意義十大新發現或新突破。

1 《自然》：十大科學事件

1）通往巴黎之路

今年，全世界開始認真對待氣候變化。隨著12月聯合國氣候峰會在法國巴黎舉行，工業化國家和發展中國家均首次承諾控制或減少溫室氣體排放。

在這一年里，承諾減排的國家日益增多——到氣候峰會召開時已達到184個，對巴黎會議將在抑制全球變暖努力中成為歷史性轉折點的樂觀期待也在增加。

2）冥王星及其他

在對太陽系的探索中，矮行星占據了主導地位。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，并產生了很多激動人心的圖像。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、便于使用但仍頗具爭議的CRISPR/Cas9基因組編輯系統那樣，如此迅速地走到臺前。4月，中國科學家報告稱，利用此項技術編輯了不能存活的人類胚胎。這激起了研究人員和生物倫理學家在各種評論和會議中關于該技術是否應該用于人類胚胎甚至是基礎研究的爭論。

4）疫苗的勝利

200多年前測試了第一支疫苗的Edward Jenner，應當會為2015年的進展感到驕傲。一項正在幾內亞進行的臨床試驗初步分析顯示，在今年4月被快速投入人類試驗后，rVSV-ZEBOV埃博拉疫苗被發現為接受注射的人提供了近乎完全的保護。該疫苗包含一種活性很低且被改造后能產生埃博拉蛋白的牲畜病毒。這是一個專家認為能被效仿用于對抗其他新出現疾病的快速研發項目取得的成果。

5）量子怪誕性

11月，物理學家通過舉行專門會議、出書和論文集，慶祝愛因斯坦廣義相對論提出100周年。愛因斯坦還在8月登上了媒體頭條。當時，物理學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。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。研究人員證實，他們能在兩個相隔1.3公里遠的電子間產生強有力的糾纏。

6）人工地震

石油、天然氣開發以及其他人類活動被認為觸發了從瑞士到印度和中國的全球性地震。4月，官方人士最終承認了能源工業可能起到的作用。俄克拉何馬州地質調查局宣布，將廢水注入地下的石油和天然氣井或許是罪魁禍首：幾千萬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）研究可靠性獲得評估

10月，美國國立衛生研究院（NIH）發布了可再現性指南，要求資助評審者尋找實驗設計中可能導致誤差的缺陷，并要求資助申請者描述他們將如何驗證試劑。

8）聚焦性別歧視

在評審者認為加入一兩名男性作者將改善分析后，《科學公共圖書館·綜合》雜志拒絕了一篇英國薩塞克斯大學進化遺傳學家Fiona Ingleby和另一位女同事合寫的論文。該雜志隨后將這名評審者從其數據庫中去掉，并且要求處理這篇論文的學術編輯離開編輯部。

9）分子冷凍定格

利用冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）的技術所取得的進展，今年生物學家詳細繪制了100多個分子的結構圖，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。今年還見證了迄今最清晰的cryo-EM結構——一種涉及糖分解的細菌酶結構。

10）讓醫學變得精準

美國總統巴拉克·奧巴馬通過在1月宣布推行“精準醫學計劃”（PMI），極大地推動了此項努力。該計劃屬于一個耗資2.15億美元、將于明年提供首批資助的項目。通過此項目，NIH和合作機構將在全美召集100萬人，并且收集遺傳信息、健康記錄甚至來自健康監控電子設備的數據。研究人員將利用這些信息，尋找疾病風險和遺傳、環境因素之間的聯系。

2 《科學》：十大科學突破

CRISPR基因組編輯技術當選今年頭號突破。《科學》雜志執行新聞編輯約翰·特拉維斯說，這是一個“前所未有的選擇”，因為這項技術過去兩次入選《科學》年度十大突破，今年“晉升”到頭號突破。CRISPR全名為“成簇的、規律間隔的短回文重復序列”，是細菌防御病毒入侵的一種機制，2012年才被科學家發現并加以利用，成為生物醫學史上第一種可高效、精確、程序化地修改細胞基因組包括人類基因組的工具。

今年其他9項突破性科學成就包括：“新視野”探測器與冥王星“約會”；腦內也有淋巴管；用酵母合成阿片類止痛藥；量子糾纏狀態獲證實；地幔柱存在證據被找到；研制埃博拉疫苗；改善心理學研究；新古人種化石；早期美洲人來自亞洲。

3 《時代》：十大新發現物種

1）我們的遠古祖先

古人類學家們今年在南非一處山洞內發現了大量納勒迪人的骨骼殘骸，鑒定顯示其屬于15名不同的個體，他們都有手有腳，還有可以抓握的手指。納勒迪人是我們人類的遠古近親。

2）真實版“小青蛙柯密特”

這是一種在中美洲哥斯達黎加地區新發現的青蛙，它看上去和兒童電視節目《芝麻街》當中的“小青蛙柯密特”驚人的相似。

3）臉譜網上發現的新物種

這種植物，學名叫做“Drosera magnific”，其中的“Drosera”表示其屬于一種茅膏菜屬植物，該屬的很多種類都能捕捉昆蟲，此次發現的這一新品種也不例外。

4）海底“藝術家”

今年，調查人員發現一種新品種的河豚魚。盡管這種河豚魚體長只有13厘米左右，但其中的雄性都是技藝高超的藝術家，它們會在海床沙地上處心積慮創造出精美的圓形圖案花紋。

5）骨房蜂

這種小動物會在自己的寶寶出生之前就早早為它們準備好漂亮的窩，里面堆滿蜘蛛和螞蟻尸體。

6）伏地魔猴子

這種奇怪的動物是在喜馬拉雅山東部地區被發現的，它的確有鼻子，但它的鼻子看上去好像被切掉了，而且開口是朝上的。這樣一來下雨天的時候雨水就會落到它們的鼻子里去，所以在下雨天，這些猴子都會把頭深深埋進自己的兩腿之間。

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獨特。一開始，這種蟹是在新加坡的寵物商店里被人們最早注意到的，但一直沒有被確認為新發現的物種。這是因為科學家們首先必須明確其原產地，隨后才能開展實地野外考察并將論文進行同行評審，從而明確其新物種身份。

8）指甲蓋那么大的南美蛙類

快來看看這種可愛的南美小青蛙！它們的樣子或許會和你在南美洲秘魯境內安第斯山脈地區能夠看到的其他蛙類沒有太大的區別，只是體形可能要小一些。事實上，這種蛙類的體長只有大約7~8毫米，大概只有人的指甲蓋那么大。

9）長著“豬鼻子”的老鼠？

乍一看，這種學名為“Hyorhinomys stuempkei”的小動物相當有趣，就像是老鼠和豬的組合體——它長著大大的老鼠耳朵，長長的胡須，但同時長著一個小豬一樣的塌鼻子而不是老鼠那樣的尖鼻子。

10）會“走路”的蛇頭魚

科學家們在喜馬拉雅山地區新發現了一種蛇頭魚，其可以在陸地上生活長達4天以上，并且在陸地上生活期間它基本上都在“趕路”。

4 《環球科學》：十大創新技術

1）眼控機器

軟件把眼動轉換為設備的控制命令為癱瘓患者帶來希望 費薩爾和同事利用70年來針對眼動的神經生物學研究，開發出了一套能把眼神轉換成控制輪椅的命令的算法，把眨眼轉換成鼠標點擊，把瞳孔的快速移動轉換為游戲手柄的搖動。

2）微波火箭

微波束驅動的火箭可以讓人類以更低廉的成本進入太空 目前，一家私營公司正在測試開發一套可反復使用的微波動力系統，該系統能夠發射衛星，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將微波火箭技術列入未來技術開發路線圖。

3）可注射進腦部的柔軟電子探針

導電的高聚物網可以給大腦研究帶來新希望 為了解開腦部之謎，科學家需要細致而準確地監測活體動物大腦中的神經元。不過，大腦探針一般來說很粗笨。哈佛大學的化學家查爾斯·利伯領導的團隊希望用絲般柔軟的網狀高分子聚合物改進目前的研究方法。

4）轉基因生物的毀滅開關

毀滅開關可以抵御商業間諜并預防基因污染 加利福尼亞大學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叫作CRISPR的細菌防御機制，細菌用它來切割和破壞入侵病毒的DNA。卡里安多意識到，可以用CRISPR制作一種內置于轉基因細菌中的毀滅開關。卡里安多對質粒（自動復制的微小環狀DNA）進行了改造，讓它們可以編碼一些RNA堿基和酶，形成毀滅開關。

5）自己學習的機器

自我學習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家報告了他們的結果：他們用深度學習技術搭建了一臺可以自我訓練的計算機，可以玩一些簡單的電子游戲，并擊敗人類高手玩家。

6）讓視線轉個彎

彈射的光子可以讓攝像頭看到視線外的物體 麻省理工學院媒體實驗室的研究人員發明了這樣的攝像頭，用激光脈沖把光通過墻或門彈射到隔壁房間的靜態物體上，攝像頭隨后會捕捉反射回的光，最后一個程序會記錄下單個光子的到達時間，計算出距離，重構出看不見的物體。

7）迅捷排查病毒

新方法可以鑒定出樣本中的每一種病毒，準確度近乎完美 2015年9月，哥倫比亞大學的科研團隊描述了一種可以不靠猜測的新方法。這種技術有個拗口的名字：針對脊椎動物病毒的病毒組捕捉測序平臺。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，準確度近乎完美。這種方法可以在48小時內同時分析21個樣本。

8）小型聚變反應堆

數十年的緩慢發展和大規模投資后，聚變反應堆研究者正在改變策略 2015年，美國高級能源研究計劃局（ARPA-E）通過名為低成本等離子加熱和裝配促進項目向9個旨在建設廉價反應堆的小型項目投資3000萬美元。此外，通用聚變公司建造了一臺利用在液態金屬內傳播的沖擊波來引發聚變的設備；“三阿爾法能源”公司正在建造對撞束聚變反應堆；軍火巨頭洛克希德·馬丁公司也宣稱正在開發一座集裝箱大小的磁約束聚變反應堆。

9）高效吸熱裝置

多用途鏡面能吸收熱量，將熱量傳導至外太空 斯坦福大學的團隊制造了一臺相當于高效鏡面的裝置，這種以銀、鈦、硅為基材，上面覆蓋數層二氧化鉿和二氧化硅的材料能夠反射97%的陽光。二氧化硅中原子的作用就像微型天線，能吸收面板一側空氣中的熱量，并從另一側發出熱輻射。

10）拍攝化學反應的慢鏡頭攝像機

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

責任編輯：吳曉麗

熱點追蹤