《科學》2020年度十大科學突破

疫苗帶來希望

2019年12月31日，中國武漢市衛健委報告稱，出現了一系列性狀可疑的肺炎病例，已有27人確診。2020年1月8日，《華爾街日報》報導稱，中國科研人員已經把這次肺炎同一種新型冠狀病毒聯系在了一起。1月11日，科學家在網上公布了我們現在所稱“新冠病毒”的基因序列。數小時之后，研究者們就開始研發新冠疫苗了。

第一個月，局面一片混亂。沒人知道致命的新冠病毒究竟是怎么威脅全地球人性命的，未來又會出現怎樣的變異。疫情暴發之初，似乎并沒有大范圍向疫情中心之外的國家傳播，世界衛生組織因而沒有第一時間宣布新冠疫情為受國際關注的突發公共衛生事件。然而，到了1月末，全世界都已確定受到了此次疫情的威脅。

2月，數家公司啟動了積極的新冠疫苗研發計劃。在中國，康希諾生物、科興生物和中國醫藥集團有限公司（簡稱“國藥集團”）率先邁出了第一步。在美國，走在前面的是莫德納（Moderna）和Inovio制藥。在歐洲，德國生物新科技公司BioNTech開發出了一種候選疫苗，隨后同制藥巨頭輝瑞（Pfizer）分享了成果。在英國牛津大學，一支學術團隊開發出了一款疫苗，最終吸引了另一大制藥巨頭阿斯利康（AstraZeneca）的加盟。此外，楊森（Janssen）和賽諾菲巴斯德（Sanofi Pasteur）也加入了競爭。

在眾多競爭者中，兩家中國企業使用了整株病毒開發候選疫苗，其余所有企業都只是挑選了新冠病毒表面蛋白，也即刺突蛋白。

新冠病毒疫苗研發和測試速度都打破了紀錄，這就是2020年最大的突破

為了開發有效疫苗，研究人員使用了一系列令人眼花繚亂的技術。莫德納和輝瑞/BioNTech，使用了一種此前從未將任何藥物推向市場的策略：實驗室制信使RNA（mRNA）。他們仿照新冠病毒的刺突蛋白設計了基因密碼片段，并且用脂肪層把這些片段包裹起來，這樣它們就能溜到人體細胞中，產生病毒蛋白，進而令人體產生抗體。

Inovio則選擇用DNA編碼刺突蛋白。其他競爭者，包括康希諾、牛津團隊和楊森在內，都選擇利用無害病毒載體——通常是會引起感冒的腺病毒——將刺突蛋白基因輸送到人體細胞中。

賽諾菲巴斯德、諾瓦瓦克斯（Novavax）和三葉草生物制藥（Clover Biopharmaceuticals）則選擇在細胞培養階段通過基因手段編輯刺突蛋白，從而令疫苗本身呈現蛋白狀態。

然而，研發疫苗并不僅僅是選用技術。疫苗還必須通過測試，首先是安全性測試，然后是有效性測試。測試中，會有成千上萬的被試接種試驗疫苗或安慰劑，然后，研究人員對他們展開密切監測，看看誰會得病。2月，美國國家過敏和傳染病研究所所長安東尼·福奇（Anthony Fauci）曾表示，正常情況下，開發疫苗需要6年至8年時間。他還預言，就新冠疫苗來說，3月會開始小型臨床試驗，但更大規模的試驗要等到6月以后，最理想的情況下，“也要花至少6～8個月才能確定疫苗是否有效”。然而，現實比福奇原來預想的還要理想。

疫苗開發領域在4月就得到了一個令人振奮的好消息——科興生物率先證明，新冠疫苗可以安全地保護猴子免受病毒的國際“挑戰”。該實驗之后，又有很多接種了疫苗的猴子成功應對了挑戰。

2020年4月19日，也就是公開報導第一例成功猴子實驗之后的第一天，已經有5家公司的疫苗進入了臨床試驗階段，且至少還有71種備選疫苗處于前臨床試驗階段。4月末，美國總統特朗普開始大力宣傳一個叫作“曲率極速行動”的計劃，允諾投入數十億美元研發新冠疫苗。這位經常歪曲事實的總統許下的這個諾言倒是可信得不同尋常——他的政府最后向這個計劃注入了大約110億美元的資金。

7月，疫苗研發的競爭出現了幾個意外。由于中國極為成功地控制住了病毒的傳播，他們研發的候選疫苗只能在國外接受測試，這拖慢了它們的研發進度。7月27日，莫德納和輝瑞/BioNTech研發的候選疫苗都進入了有效性試驗階段，且在疫情嚴重地區招募的試驗志愿者很快就超過了中國疫苗。這兩方研發的mRNA疫苗率先跨過終點線。11月，這兩種疫苗正式公布的有效性都在95%左右。

95%！這比幾乎所有人此前放開膽子設想的都要高。各方力量的聯合推動科學從零開始以革命性的速度研發出了安全有效的新冠疫苗。研究人員此前從未以如此之快的速度針對同一種傳染病研發如此之多的實驗疫苗；此前從未有如此之多的競爭者以如此之大的開放性和如此之高的頻率展開合作；此前從未有如此之多的候選疫苗同時進入大規模有效性試驗階段；此前從未有如此之多的政府、產業、學術機構和非營利組織在如此之短的時間內向同一種傳染病投入如此之多的資金、人力和物力。然而，生物學可能才是新冠疫苗收獲成功的最關鍵因素。

此外，俄羅斯加馬列亞流行病學和微生物學研究所報告稱，他們研發的疫苗有效性與那些mRNA疫苗接近。再之后就是國藥集團和阿斯利康/牛津大學研發的候選疫苗，它們的測試結果雖然還有一些疑問之處，但總的來說也是大有希望。要知道，光是阿斯利康/牛津大學研發的這種疫苗就能提供30億支——比現有的兩種mRNA疫苗加起來都多。

到了12月10日，有162種候選疫苗正在研發，52種已經進入臨床試驗階段。

可以肯定的是，目前的臨床試驗結果主要都來自興高采烈的公司新聞發布稿，而非可能會引起警覺的完整實驗數據。至少在2021年春天之前，即便是在最為富裕的國家，疫苗也會處于稀缺狀態，貧困國家肯定要等上更長時間，哪怕旨在降低各國獲取疫苗難度的“新冠疫苗全球獲取機構”這一世界性聯盟已經成立。

在其他方面，這個遭受疫情大流行摧殘的世界也還有很長的路要走。疫苗上市時間的延遲、生產制造問題以及供應鏈的斷裂，都會讓雄心勃勃的疫苗計劃付諸東流。此外，疫苗只能預防疾病，不能阻止病毒的傳播，因而也不會為疫情大流行的終結帶來太多正面影響。最糟糕的是，在疫苗從有效性試驗過渡到面向整個人群的全面接種過程中，還可能會出現一些嚴重的副作用。

CRISPR療法獲得成功

自具有革命意義的基因編輯工具CRISPR在2012年橫空出世以來，它就賦予了研究人員改造農作物和動物的全新能力，同時也激起了道德方面的爭議，還贏得了一次諾貝爾獎。如今，CRISPR再次掀起波瀾，它治愈了兩種遺傳血液疾病，從而在臨床實踐上取得了第一次成功。患有β-地中海貧血的病患體內攜氧血紅蛋白濃度偏低，這會導致他們體質變差，易感疲勞。而那些患有鐮狀細胞貧血癥的人們會產生一種有缺陷的蛋白質，進而產生鐮刀狀血紅細胞。這種細胞會阻塞血管，還常常會引起嚴重疼痛、器官損壞和中風。

為了治療3名鐮狀細胞貧血癥患者，研究人員從他們每人身上提取了不成熟的血細胞，也就是血液干細胞。接著，他們使用CRISPR技術禁用了血液干細胞內的一個“閉”開關——在成年人體內，這個閉開關會阻止胎兒血紅蛋白的生產，但這種血紅蛋白可以有效對抗血細胞鐮狀突變產生的影響。在病患通過化療清除了體內所有病變血液干細胞后，研究人員再將經CRISPR修正的血細胞注入他們體內。

2020年12月，瑞士CRISPR制藥公司和福泰制藥公司（Vertex Pharmaceuticals）報告稱，17個月前結束治療的這3名病人，現在能夠生產足量胎兒血紅蛋白，并且擺脫了過去每幾個月就會出現的疼痛癥狀。其中一位病人是一名育有3個孩子的年輕母親，她稱CRISPR療法改變了她的人生。除了上述3名鐮狀細胞貧血癥患者之外，這兩家公司還用CRISPR治療了7名因患有β-地中海貧血癥而需要輸血的病人。據稱，這7名病患自接受治療后沒有再接受過輸血。在經過更多測試后，這種新療法取得的成功將可以和基因療法相媲美——后者以在血液干細胞中加入血紅蛋白DNA的方式治療上述兩種疾病。不過，和基因療法不同，CRISPR療法需要配合高科技醫療護理，且治療一名病患的成本高達100萬美元以上——這就意味著非洲大多數地區都無法承受這類療法的代價，而那里正是鐮狀細胞貧血癥患者的重災區。

CRISPR修復了鐮狀血細胞

科學家為多樣化奔走呼告

5月末，紐約中央公園里爆發了一場為期數天的種族沖突，當事雙方分別是一名養狗的白人和一名愛好觀鳥的黑人。在這一事件中，科學家紛紛涌向推特（Twitter）贊美并支持這位黑人自然愛好者。推特上的“#黑人觀鳥組”主題標簽很快就為其他領域（涉及學科從神經科學到物理學，無所不包）的科學家所仿效，他們都想在推特、Zoom（以視頻會議為主營服務的一個平臺）等平臺上創建黑人科學家社群。“我們這個群體人數本來就不多，相互之間也缺乏聯系，所以真的很有必要在虛擬空間里聚集起來成為一個整體。”協助創建了“#神經科學黑人研究組”話題的密歇根州立大學生物醫學工程博士生蒂埃爾·里金斯（Ti’Air Riggins）說。

這些社交媒體事件發生的背景是：西方社會對美國警察跪殺黑人反應強烈，從而引發了“黑人的命也是命”運動，而科學界內部也出現了有關為有色群體創造更公平、更友好環境的討論。許多科學家都希望通過這些討論接觸過去甚少關注這類問題的同行。“所有有色人群都處境艱難，”率先創辦“#黑人植物學家組”話題標簽的巴克內爾大學植物學家塔尼莎·威廉姆斯（Tanisha Williams）說，“這是個系統性問題。”

雖然現在就討論2020年發生的種種事件是否能帶來長久改變還為時尚早，但很多問題都確實有希望得到改善。“2020年給人的感覺大為不同，”自20世紀70年代起就開始研究多樣化、平等、包容問題的美國科學促進會高級顧問雪莉·馬爾科姆（Shirley Malcom）說：“突然之間，在喬治·弗洛伊德（George Floyd）事件發生之后，有關多樣化、平等、包容的問題至少能引起人們的注意了。”她發現，很多科學家現在都對自己社群內的系統性種族主義問題持更加開放的態度。

“我確實感受到我們的聲音正在以（與此前）不同的方式被大家聽到，”威廉姆斯說，“不過，問題肯定不會很快就解決，我們還有很長的路要走。”

全球變暖預警更加明晰

40多年前，全球頂尖的氣候學家在馬薩諸塞州伍茲霍爾聚到一起，只為回答一個簡單的問題：如果人類持續釋放溫室氣體，那么地球究竟會變得有多熱？他們根據基本氣候模型推測出的答案很寬泛：如果大氣中的二氧化碳濃度達到前工業時代的兩倍，那么這顆行星的溫度會上升1.5℃至4.5℃。這個范圍實在是太廣，如果實際變暖幅度處于這個范圍的低值一端，那么只會引起一些小麻煩；但如果處于高值一端，那可能會造成氣候災難。2020年，氣候學家終于排除了最溫和的情況——但也排除了最嚴重的情況。數十年的科學進展終于縮小了這個溫度變化范圍。其中最為特別的挑戰是認清云對熱量的捕獲和反射效應。云既能放大溫室效應，又能抑制溫室效應，具體如何取決于它們的厚度、位置和組成。現在，得到衛星數據支撐的高分辨率云層模型已經證明，全球變暖會使處于低空且遮擋光線的云變薄：空氣溫度的上升會擠出云層中的水分，并且抑制驅動云形成的湍流。

更長時間、更可靠的溫度記錄也幫助氣候學家縮小了全球變暖的升溫范圍。地球古氣候研究——這類研究根據冰川和海洋沉積物核心估測古代地球溫度以及二氧化碳濃度——向我們展示了進入工業化時代之前溫室氣體是如何驅動地球溫度上升的。此外，現代全球變暖過程如今已經經歷了足夠長的時間并且令地球表面溫度比前工業時代上升了1.1℃，研究人員也可以據此更加自信地建模預測未來溫度的變化趨勢。

2020年，世界氣候研究項目的25名科學家以上述進展為基礎成功地將地球溫度上升范圍縮小至2.6℃～3.9℃區間。這項研究排除了部分最壞情況——但也幾乎肯定全球變暖會導致洪水淹沒海岸城市、極端熱浪不斷惡化、數百萬人流離失所。

人們不再期待云能顯著抑制全球變暖

如果我們足夠幸運，那么這番逐漸清晰的圖景應當能刺激我們采取行動。如今，地球大氣中的二氧化碳含量已經達到了0.042%——距兩倍于前工業化時代的0.056%已經超過了一半。如果人類面對氣候變化的現狀遲遲沒有采取積極的應對措施，那么到2060年，大氣二氧化碳濃度就將達到這個水平——并且令可以預見的全球變暖無可逆轉。

發現詭秘的快速射電暴源

大家都喜歡神秘的故事。就拿快速射電暴來說吧——簡單來說，這種現象就是遙遠星系發出的強烈無線電波閃光。13年來，無數天文學家為之吸引，熱忱地想要究明這種現象的起源。有一個笑話是這么說的，解釋快速射電暴起源的理論比快速射電暴現象總數還多。（目前，天文學家總共才確認了100多個快速射電暴。）

磁星也是一種中子星，但它的磁場比地球上任何一塊磁鐵都要強1億倍以上

目前，這些宇宙偵探們已經發現了一個嫌疑比較大的“犯罪嫌疑人”：磁星，也就是攜帶強磁場的中子星。因為快速射電暴真的很快，所以它們的源頭一定是一種體積較小但能量密度極高的天體，而磁星就符合這個條件。“燃料”用盡的恒星坍縮成一座城市大小時就有可能形成磁星。不過，雖然天文學家已經把一些快速射電暴的源頭追蹤到了特定星系，但沒有望遠鏡的性能高到足以在這么遠的距離上將快速射電暴的源頭同一顆磁星聯系在一起。

接著，在2020年4月，銀河系內突然出現了一個快速射電暴——這個距離近到了天文學家可以“勘察現場”的程度。位于不列顛哥倫比亞省的加拿大氫強度測繪實驗望遠鏡就是負責尋找快速射電暴的先驅，它幫助天文學家將快速射電暴的源頭鎖定在了天空中的一小塊區域，并且很快得到了美國射電發射陣列STARE2的證實。對高頻敏感的地球軌道觀測站很快就發現，那塊天區中一個名叫SGR1935+2154的磁星當時正在活動，噴射出大量x射線和γ射線。

雖然研究快速射電暴的天文學家認為他們終于發現了“真兇”，但他們仍舊不知道磁星究竟是怎么產生射電暴的。它們可能來自接近磁星表面的地方，在磁場線斷裂和重連的地方產生——這就和太陽耀斑的機制類似。它們也有可能來自更遠的地方，在沖擊波與帶電粒子云相撞時產生激光狀的射電脈沖。

發現最古老的狩獵場景

4萬多年前的印度尼西亞蘇拉威西島上，一位史前時代的帕布洛·畢加索（Pablo Picasso）冒險進入了一座洞穴的深處，在墻壁上畫下了一系列頭部像動物一樣的人類狩獵者追捕野豬和水牛的場景。就在一年前，我們確定了這些令人嘖嘖稱奇的洞穴壁畫的年齡，它們也成為目前已知最早的現代人類繪制的具象藝術作品。

2017年，一位印度尼西亞研究人員碰巧路過那個洞穴時，一看到墻上的圖形，他就知道發現了一些特別的東西。畫中的動物看上去就是蘇拉威西的疣豬和倭水牛，它們現在仍舊生活在這座島上。不過，真正吸引考古學家的，是那8個手持長矛、繩索，外形類似動物的人類狩獵者形象。其中的幾個獵人似乎長著長長的嘴巴或鼻子，一個有尾巴，還有一個的嘴巴像是鳥的喙。

研究人員說，這位史前藝術家描繪的可能是戴著面具或偽裝的獵人，但也有可能代表著神秘的獸人雜交體。其他古代藝術作品中也出現過這類雜交體，其中包括在德國阿爾卑斯山脈發現的一尊具有35 000年歷史的獅人象牙雕像。

這些畫作中有一部分覆蓋著坑坑洼洼的白色礦物質沉積物，研究人員稱其為“洞穴爆米花”。這些爆米花中的鈾以固定速率衰變，研究人員正是以此為線索，推測出畫作顏料上的礦物質有大約44 000年的歷史。這就意味著整個洞穴至少也有44 000年的歷史——研究人員在2019年12月末報告稱，這比其他任何已知的人類具象巖石藝術作品的歷史還要悠久大約4 000年。這一發現也讓印度尼西亞毫無疑問地擊敗了歐洲，成了目前已知現代人類第一次創造具象藝術的地方。

印度尼西亞洞穴上的畫向我們展示了渺小的人類狩獵者是如何用繩索和長矛困住倭水牛的

如果畫中的圖像的確描繪的是獸人獵手，那么它們的作者很有可能已經邁過了一個重要的認知里程碑：擁有能夠想象不存在的生物的能力。研究人員稱，這種能力正是大多數現代宗教（以及古代宗教）的根源。

人工智能解開了蛋白質折疊之謎

50年來，科學家一直在努力解決生物學的最大挑戰之一：預測氨基酸序列在變成活性蛋白質時折疊形成的準確三維形狀。2020年，他們終于實現了這個目標，開發出了一種人工智能程序，它能像實驗室繪制那樣精確地預測大多數蛋白質的結構。因為蛋白質的結構決定了它的生化功能，所以這種新程序可以幫助研究人員發現疾病機制，開發新藥，甚至還能創造耐旱植物和低成本生物燃料。

傳統上，研究人員使用像X射線結晶和低溫電子顯微鏡這樣比較費力的技術破譯蛋白質結構。然而，用這類方法得到詳細分子圖譜的蛋白質大約只有17萬種，而目前已知的蛋白質多達2億種。計算機生物學家一直夢想著，通過給約束蛋白質三維形狀的氨基酸相互作用建模來簡便地預測蛋白質結構。不過，由于氨基酸之間發生相互作用的方式實在是太多了，即便單個蛋白質可能呈現的結構數目也是天文數字。

人工智能預測的蛋白質結構（深灰色）和實驗確定的（白色）幾乎完美吻合

1994年，結構生物學家發起了一項兩年一次的競賽，稱為“蛋白質結構預測的關鍵評估”（CASP）。參賽者會得到大約100個結構未知的蛋白質的氨基酸序列。一些研究小組會努力預測它們的結構，與此同時，其他小組則在實驗室中繪制同樣這些蛋白質的結構。之后，再對比他們得到的結果。在這項競賽的初期，對結構簡單的小蛋白質的預測與實驗室觀察結果相當吻合。然而，對更有挑戰性的大蛋白質的預測就和實驗室觀察結果想去甚遠了。

如今，這種情況再也不會出現了。2020年，深度思維（DeepMind）的研究人員設計了一種人工智能程序，在滿分為100分的測試中得到了92.4的平均分——在這些測試中，只要得分超過90，就可以認為結果與實驗繪制的蛋白質結構一樣準確。在預測最有挑戰性的蛋白質結構時，這個名叫“阿爾法折疊”（AlphaFold）的程序平均得到了87分，領先了第二名25分之多。此外，因為競賽規則要求參賽者公開研究方法供他人使用，所以比賽組織方表示，其他研究小組追上阿爾法折疊的成就只需幾個月時間。

精英控制者如何控制艾滋病毒

和所有逆轉錄病毒一樣，艾滋病病毒也有一個可以讓它躲避攻擊的討厭特性：它會將自己的遺傳物質整合到人類染色體中，創造出可以容它藏身的“水庫”，這個水庫不會被免疫系統發現，且對抗逆轉錄藥物免疫。然而，它究竟藏身在哪兒其實影響很大。

2020年，一項針對64名雖然攜帶艾滋病病毒但在沒有抗逆轉錄藥物的幫助下仍能連續數年保持健康的病患的研究表明，他們自身非比尋常的成功與病毒潛伏在他們基因組中的位置有關。雖然對這些“精英控制者”的新認識并不會直接帶來治愈艾滋病的療法，但它開辟了一種全新的策略，也即可以讓其他感染艾滋病病毒的患者在不經過治療的情況下也能輕松生存數十年。

這些精英控制者大概占到了全部3 800萬艾滋病病毒攜帶者的0.5%，已經有很多研究考察過他們的情況。不過，2020年的這項新研究在規模和范圍上都鶴立雞群，對比了64名精英控制者和41名正在接受治療的病患體內的艾滋病病毒。艾滋病病毒將自己植入基因時能產生最大的破壞效果。當細胞轉錄基因時，這些和基因結合在一起的艾滋病病毒，或者說“原病毒”，會產生能夠感染其他細胞的新病毒。如果艾滋病病毒停留在“基因沙漠”中——也就是很少能轉錄DNA的那部分染色體——原病毒就會像一輛雖然功能健全但困在沒有汽油售賣之處的汽車，沒法產生影響。

這項研究發現，在精英控制者體內，有45%功能正常的原病毒待在基因沙漠中，相較之下，那些正在接受治療的病患只有17.8%待在那些位置。根據研究人員的推測，精英控制者的免疫反應通過某種方式清除了停留在危險地點的原病毒。現在，研究人員面臨的挑戰是找到有效的干預措施，訓練絕大多數艾滋病病毒攜帶者的免疫系統以類似的方式工作。

艾滋病病毒（深色）將自己注入宿主DNA中

這番新認識也表明，我們長期以來一直采取的通過消除艾滋病病毒水庫治愈病患的嘗試之所以屢屢受挫，很可能是因為這種方法實在是太過超前了。相反，成功的秘訣或許應該是縮小這些水庫——然后讓人體與這些病毒和平相處——并且牢牢記住那句古老的房地產箴言：地段、地段，還是地段。

實現室溫超導

科學家尋找那些能夠在室溫條件下以零電阻導電的物質已經有數十年之久了。2020年，他們終于找到了第一種室溫超導材料。那是一種含氫、硫和碳的化合物，它在受到接近地球核心的高壓時，就能實現室溫超導。這一發現也促使人們尋找正常表面壓力下的室溫超導體，這類材料能夠徹底改變現有技術，并且節省下電流在導線中流動時浪費的大量能源。

一種氫、硫和碳的化合物在兩枚鉆石的碾壓下實現了室溫超導

超導性最初進入研究者的視野是在1911年，當時，物理學家海克·昂內斯（Heike Kamerlingh Onnes）發現，汞導線在冷卻到絕對零度之上4.2K，能夠擺脫正常情況下的熱摩擦，以零電阻導電。1986年，研究人員在氧化銅陶瓷族材料中也發現了相同的情況。由于這些超導體能夠在77K以上的溫度工作，它們催生了新一代核磁共振成像儀和粒子加速器磁鐵。當時也有跡象表明，氧化銅可能在室溫下實現超導，但從未得到證實。

現在，高壓物理學為我們確認了室溫超導體的存在。科學家在比地球表面壓力高數百萬倍的環境中粉碎了兩枚鉆石扁平尖端之間的材料顆粒。2019年，德國研究人員通過這樣一種鉆石“砧板”將一種鑭和氫的混合物壓縮到170吉帕的極高壓下，從而在高達250K的溫度（只比水的冰點略低一些）下實現了超導。2020年，美國研究人員更進一步，在將一種氫、硫、碳化合物壓縮到267吉帕時實現了超導，并一舉打破了超導溫度紀錄。在那種極高壓下，這種化合物體現超導性的溫度是287K，也就是一間比較涼爽的房間的溫度。

到目前為止，這種新型超導體會在壓力釋放后分解。不過，并非所有高壓材料都會出現這種情況，例如：在地球極深處產生的鉆石來到地表后仍能保持完好。現在，研究者們希望發現能應用在自己領域的同樣耐久的寶石。

鳥類比想象的更聰明

鳥兒的眼睛亮閃閃的，腦袋還沒有一個胡桃大。然而，2020年發表的兩項研究表明，它們擁有驚人的智力。其中一項研究表明，鳥類大腦中的一部分與人類智力的源泉大腦皮層類似。另一項研究則表明，食腐烏鴉比研究人員之前認為的更有意識——甚至有可能有能力展開一些有意識的思考。

在人體中，大腦皮層由諸多水平層構成，水平層之間還布滿了互相連接的柱形神經細胞。有了這些神經細胞，我們才擁有了展開復雜思考的能力。相較之下，我們此前認為鳥類大腦都是由簡單的神經元團簇構成的。神經解剖學家運用一種叫作三維偏振光成像的技術，進一步查驗了信鴿和貓頭鷹的前腦，并且發現，它們的神經連接方式也是既有水平向的（與人類大腦皮層中的水平層類似），也有垂直向的（與人類大腦中的神經細胞排列類似）。

另一組科學家團隊為了尋找食腐烏鴉是否能認識到它們所見之物、所做之事的線索，探測了這種生物大腦中與其智慧相關的部分。

首先，這群研究人員訓練實驗室內圈養的烏鴉學會在看到計算機屏幕上特定的閃光序列后轉頭。實驗中，烏鴉大腦內的電極，在它們看到信號與轉頭這兩個時刻之間，探測到了神經活動。關鍵在于，即便是閃光微弱到幾乎難以看見的時候，這種神經活動也會出現，這表明，這種神經活動并不僅僅是對感官輸入的回應，無論烏鴉是否作出了反應，這種活動都存在。科學家認為，這種神經躁動代表著某種意識——一種對烏鴉所見之物的心理表征。

這只信鴿可能已經具備了產生意識所必需的神經結構

這類“感官意識”是人類自我意識的初級形式。在研究人員看來，鳥類和哺乳動物身上都存在這種意識，這表明3.2億年前，這兩類動物最后的共同祖先身上就已經出現了某種形式的意識。

資料來源 Science