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2014年就要过去了,回望即将逝去的365天,哪些科学事件让你难忘呢?最新出版的《自然》杂志回顾了过去一年的科学发展,选出了十大科学事件。

 

文章形容过去一年最为难忘的是让人感受到“科研从胜利坠落,变成失利、甚至是悲剧有多快”:干细胞和宇宙研究面临信任危机,商业航天工业遭遇重大挫折;令人鼓舞的研究进展则有第一个彗星探测器成功着陆,追踪人类起源的研究又前进了一大步,神经科学研究正在逐步揭开大脑的奥秘。

 

这是科学让人既悲又喜的一年。在悲喜交加中,科学仍将继续前进。

 

1. 太空竞赛

太空船2号。来源:virgingalactic.com/

 

亚洲诸国正兴奋地咆哮着向太空宣示自己的到来。印度空间研究组织把自己的探测器送到了火星轨道。日本则发射了他们的第二台可以收集并带回小行星样品的太空机器人。中国的玉兔探月器也已经完成了收集月球表面信息的工作,探月计划进入了下一阶段。

 

商业航天工业则是哀鸿遍野。本来计划用于太空旅游的太空船2号在一次测试飞行中解体,一名宇航员丧生。而仅仅在此三天前,一架准备向国际空间站运送物资的私营火箭在弗吉尼亚的发射台上空爆炸损毁。所幸这是一架无人驾驶火箭,没有造成人员伤亡。这次事故也使得很多计划通过这次发射前往空间站展开的研究化为乌有。太空站的一些技术故障则延误了一系列观地微型卫星的部署。

 

欧洲宇航局则终于把期待已久的哨兵系列地球观测卫星中的第一颗送上了太空。哨兵系列卫星共有六颗,这些环境监测卫星将地球的陆地、海洋和大气进行史无前例的长期监测。

 

2. 来自彗星的呼唤

菲莱探测器与罗塞塔号成功分离的消息传来,欧洲宇航局内激动人心的一刻。来源:rosetta.esa.int/

 

在经历了十分之一个世纪的漫长旅途之后,欧洲宇航局的罗塞塔号(Rosetta)航天器终于在今年8月抵达67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星并进入其近地轨道。三个月后,菲莱号(Philae)探测器从罗塞塔号分离,登陆67P表面,成为第一个着陆彗星的探测器。菲莱号成功将其在彗星表面收集到的信息发回地球,不过因为着陆点不太理想,菲莱号在64小时之后失去动力。

 

搜索太阳系以外行星的研究也有很大的进展。今年2月,开普勒(Kepler)航天器的相关研究团队宣布他们发现了715个太阳系外行星,这是人类迄今为止发现行星数目最多的一次太空探索。同时,开普勒航天器还第一次发现了处于恒星宜居带的和地球差不多大小的外行星,这是人类长期以来搜寻“孪生地球“路上前进的一大步。

 

3. 解码人类起源

尼安德特人复原图。来源: ngm.nationalgeographic.com/

 

尼安德特人(Neanderthals)今年过得很不平凡。想想最后一个尼安德特人在三万年前就死去了,而我们的科学家却在八卦人家的性生活,真是有点恐怖。早年间研究者就在现代人类基因组中发现了尼安德特人基因,今年有两个研究团队证实了现代人类是原始人与尼安德特人杂交的后代。科学家们对迄今为止发现的最早的两个智人(一个4500年前的西伯利亚人和一个3600年前的俄罗斯人)的基因组进行研究后发现,智人(Homo sapiens)与尼安德特人的杂交发生在5~6万年前,地点很可能是中东的某个地方。欧洲部分考古遗址的放射性碳分析则显示,人类和尼安德特人在那共存了超过了几千年,为二者的杂交提供了充足的时间。

 

4. 埃博拉大杀四方

埃博拉疫区利比里亚的医务工作者。来源:independent.co.uk/

 

埃博拉最早发现于1976,在2014年迎来了最大爆发。截至12月中旬,在几内亚、利比里亚、塞拉利昂,已经有6800人死于埃博拉病毒感染。埃博拉疫情的这次大爆发也暴露出整个世界对新出现的传染病的防控能力不足。

 

这次埃博拉疫情首个个案被认为始于2013年,患者于当年12月死亡。对于病毒样本的基因分析显示,这次埃博拉大流行是由动物传播到人体的。

 

媒体早期更多的关注于实验药物的研发,例如ZMapp抗体,不过流行病专家指出我们应当同样重视疫情的监控。在西班牙和美国等地发现的患者都很快被隔离,很幸运没有出现进一步扩散。

 

在11月人们也得到了令人振奋的消息,有一种埃博拉疫苗在健康志愿者身上通过了安全试验。2015年,将有更多的疫苗试验在西非展开。不过需要指出的是,还有很多关于埃博拉病毒的生物学问题还有待研究。

 

5. 小尘埃大麻烦

宇宙泛星系偏震背景成像望远镜。来源:physicsworld.com/

 

3月,BICEP2(宇宙泛星系偏震背景成像)望远镜大展拳脚。宇宙学家们宣称他们利用BICEP2探测到了可以直接支持宇宙大爆炸理论的引力波,大爆炸理论的支持者欢呼雀跃。但很快,有科学家质疑BICEP2探测到的引力波信号有可能是星际尘埃产生的噪音信号,引得学术界一片哗然。9月,欧洲宇航局公布了普朗克(Planck)卫星的观测数据,他们的数据支持星际尘埃的有关质疑,更是让BICEP2团队名誉扫地。现在BICEP2和普朗克两个团队正在做联合分析,试图对引力波的真实性做一个最后结论。这份联合分析报告将于近期完成。

 

6. 艾滋病治愈希望再一次破灭

缅怀在MH17空难中逝去的艾滋病病毒研究者。来源:businessinsider.com/

 

对艾滋病病毒研究者来说,2014是悲剧的一年。2013年,研究者用抗逆转录病毒药物治愈了一个被艾滋病毒感染的小孩,给很多艾滋病患者带来了希望。而2014年6月,医生失望地发现小孩的血液里又检测到了艾滋病病毒。另外两位来自波士顿和马萨诸塞的患者也感受到了同样的绝望。他们在接受骨髓移植手术几年后都没有再检测到艾滋病病毒,大家都认为他们幸运地康复了,却被确诊旧病复发,不得不面对这从希望坠入失望的残酷现实。

 

7月,国际艾滋病大会在澳大利亚的墨尔本召开。与会者还没等到大会开始却得到一个惊人的噩耗,与会者乘坐马航MH17航班在乌克兰上空被武装分子击落。包括来自阿姆斯特丹大学的著名临床病毒学家Joep Lange在内的6名与会者全部遇难。

 

除这些悲剧以外,稍微给人以希望的有两项研究。一是通过基因改造使免疫系统抵抗艾滋病病毒的新疗法。另一个则是两个艾滋病感染者在接受癌症的干细胞疗法时将体内的艾滋病病毒降到了检测水平以下,至今效果不错,但愿不会出现反复。

 

7. 大脑研究摩拳擦掌

科学家向美国总统奥巴马介绍BRAIN计划。来源:Official White House Photo/

 

纳米科技和计算科学的突飞猛进使得许多野心勃勃的大脑研究计划浮出水面。2014年,很多研究都到达了转折点,有喜有忧。7月,欧盟的一个脑科学研究旗舰项目遭遇“兵变“。这个耗费10亿欧元的人类大脑计划(Human Brain Project)计划用超级计算机来模拟大脑。然而,超过150名核心科学家写信给欧洲委员会抗议这项计划的专制管理,认为这样的管理机制很难达成预定的科学目标。目前双方还在协调这一问题,修订后的研究计划将于2015年初完成。

 

美国和日本方面则比较平和。美国BRAIN(通过推动神经技术创新人脑研究)计划今年已经开始了基金发放。日本则在10月的时候宣布开始为期10年的Brain/MINDS 计划。这项计划打算通过对狨猴大脑的研究来帮助了解人类的神经与精神疾病。

 

8. 140年来最热的2014年

全球变暖带来南极冰川融化加剧。来源:redorbit.com/

 

过去的几个月,很多气候学家在烦躁中等待厄尔尼诺现象。一年过去了,通常伴随着太平洋东部海水温度持续变暖的厄尔尼诺现象还是没有来,气候学家们有点受挫。不过,如果只看温度数据,即将过去的2014很有可能是有现代记录的140年来最热的一年。

 

过去15年来全球变暖的趋势有所减缓,科学家们对这一现象提出了多种解释。其中一篇2014年发表的文章指出,周期性的洋流会将热量带向大西洋和南冰洋的深处,从而减缓全球变暖。另一份研究则认为变暖的减缓是由于大西洋变暖而太平洋东部变冷造成的。

 

政策方面,政府间气候变化专门委员会在11月交出的第15份评估报告警告世界,如果继续排放温室气体会给人类和生态系统带来“严重、普遍、不可逆的影响”。美国和中国似乎在减排问题上暂时停战了,双方都做出了新的减排承诺,为2015年在巴黎举办的新国际气候条约谈判提供了一个好的开始。

 

9. 干细胞的闹剧

STAP细胞的“发现者”小保方晴子向公众道歉。来源:REUTERS/

 

2014年伊始就伴随着干细胞研究的重大突破。1月,日本理化学研究所发育生物学中心(CDB)公布了惊人发现:通过酸处理或者施加物理压力就可以简单快速地制备多能干细胞。这种细胞甚至得到了一个专有名称:STAP细胞。但随后,这篇发表在《自然》上的文章被指使用了篡改过的图片,多次重复实验也以失败告终。文章于7月撤稿。这篇文章的共同作者,笹井芳树,再生医学研究领域的一位先驱,随后自杀身亡。

 

9月,因STAP细胞丑闻饱受社会各界批评的CDB总算迎来一个好消息。该中心的眼科医生高桥雅代首次完成了诱导多能干细胞生成视网膜上皮细胞技术的临床应用,治愈了一位患者的眼疾。这一进展也给世界首次用胚胎干细胞治疗脊椎损伤的临床试验带来了希望。

 

10. 恐怖的发现

禽流感病毒。来源:sciencesource.com/

 

7月1日,有研究者在美国国立卫生院(NIH)的一个储藏室内发现了6管存放了60年的天花病毒。(编者注:人们在上世纪50年代起开展世界范围内接种灭天花行动,1980年世界卫生组织正式宣布天花已在地球上被灭绝,大家普遍认为除了存于美国和俄罗斯的高防护实验室里两株病毒以外,世界上再无天花病毒。)

 

这一惊人“发现”引起了人们对实验室生物安全漏洞的关注。疾病预防和控制中心被揭露其中心内的研究者曾不当处理炭疽菌胞子(一种致死病菌)以及误将H5N1禽流感病毒寄给别的实验室。NIH在8月开展了一次“安全大扫除”,结果发现了一个有100年历史的盒子,里面装有危险的致病菌和蓖麻毒素(一种剧毒蛋白)。

 

这些事故重新激起了人们关于致病菌研究的讨论。10月中旬,美国白宫突然宣布不再资助针对病原体的增益(gain-of-function)研究,因为部分增益会使得像流感病毒这样的病毒更致命、更易于传播。政府的这一规定又激起了部分研究者的反弹,他们认为政府不应当干涉学术,因为部分增益是为了更好地了解病原体的致病机制,政府应当加强监管而不是简单的禁止研究。目前相关讨论还在持续中。

 

(邓子卿 整理编译)

 

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