《科學》雜誌評出2020年十大科學突破

近日，美國《科學》雜誌公布了其評選出的2020年十大科學突破，其中，新冠疫苗的研發居於榜首，另外9項研究則囊括愛滋病、室溫超導、CRISPR治療遺傳性疾病、全球變暖等多個領域。

《科學》雜誌在文章中表示，儘管2020年全球多國飽受新冠肺炎疫情重創，但科學家們仍竭盡所能開展研究，而這些研究成果，正是疫情中綻放出的希望之光，將指引著他們未來做出更大貢獻。

01 新冠疫苗點亮希望之光

圖片說明：疫苗為人類帶來希望之光。

2019年末發現的新型冠狀病毒以驚人的速度席捲全球。當全世界陷入恐慌之時，1月12日，中國科學家向世界公布了新新冠病毒的基因組，為全世界科學家尋找應對和治癒新冠肺炎疫情奠定了基礎，研製新冠疫苗的工作也拉開了序幕！

此後，多名科學家紛紛投身於新冠肺炎疫苗的研製工作。截至12月10日，全球有162種候選疫苗正處於研發階段，其中52種候選疫苗已經進行臨床試驗，有些疫苗已經公布了三期臨床試驗的結果。此外，今年與新冠病毒相關的研究論文激增。截至12月中旬，在同行評審期刊上發表的論文超過20萬篇，而在非同行評審期刊上發表的文章更多。

全球各國仍在為遏制新冠肺炎疫情而努力，超160萬條鮮活生命的離開也凸顯了人類的脆弱性。同時也警醒我們，只有齊心協力，科學才能夠發揮出最大作用。

02 CRISPR首次成功治癒兩種遺傳性血液病

圖片說明：CRISPR技術打敗了鐮狀血細胞。

2012年，顛覆性的基因編輯工具CRISPR橫空出世，它賦予研究人員編輯農作物和動物的強大力量，為科學研究和生物醫學領域帶來新一輪革命，成為《科學》雜誌2015年十大科學突破之一，並摘得今年諾貝爾化學獎的桂冠。

今年，這一「基因魔剪」再次向世界展示了其「魔力」：首次成功治癒β地中海貧血和鐮刀型細胞貧血症這兩種遺傳性血液病。

為治療三名鐮狀細胞病患者，研究人員從每名病人身上採集了不成熟的血細胞——血幹細胞，然後用CRISPR靶向沉默一個「關閉」開關——這個開關在成人體內會停止胎兒形態血紅蛋白的產生，而這種血紅蛋白可對抗鐮狀突變的影響。在病人接受化療清除病血幹細胞後，經過CRISPR處理過的細胞被重新注入患者體內。

開展試驗的兩家公司12月報告稱，這些患者17個月前接受治療，現在正產生大量胎兒血紅蛋白。此外，這些公司為7名正常輸血治療β地中海貧血的患者提供這種治療後，這些病患就不需要輸血了。

研究人員指出，這種新療法可與向幹細胞中添加血紅蛋白DNA治療這兩種疾病的基因療法相媲美。

03 科學家反對種族偏見 支持多樣性

今年5、6月份，反對種族偏見的抗議在美國愈演愈烈，不僅普通民眾，就連科研人員也參與其中。今年6月10日，全球有5000多名科學家罷工，聲援在美國發生的Black Lives Matter（BLM）抗議活動。兩家著名學術期刊《科學》和《自然》與他們一起停止營運。

04 全球變暖趨勢日益明晰

圖片說明：全球變暖途徑日益清晰。

40多年前，全球頂尖氣候科學家齊聚美國麻薩諸塞州，試圖釐清一個簡單的問題：如果人類繼續排放溫室氣體，地球會變得多熱？最基本的氣候模型顯示，如果大氣中的二氧化碳含量比工業化前翻一番，地球最終將變暖1.5到4.5攝氏度。

今年，來自世界氣候研究計劃署的25名科學家將氣候敏感區間縮小到2.6到3.9攝氏度之間。這項研究排除了一些最壞的情況，但它幾乎確認氣候變暖會淹沒沿海城市、加劇極端熱浪、使數百萬人流離失所。

研究人員期待這些清晰的前景激發我們的行動！大氣中的二氧化碳含量已達到百萬分之420，離560 ppm的翻番點已過半。因此，除非我們在氣候變化問題上採取更積極行動，否則人類可能在2060年達到這一閾值。

05 發現快速射電暴來源

圖片說明：磁星是中子星，其磁場強度是地球磁鐵的1億倍。

快速射電暴（FRB）是來自遙遠星系的短而強的無線電波閃爍，其究竟「鄉關何處」？13年來這一問題吸引了無數天文學家「競折腰」。

今年11月，中外科學家刊文稱，他們結合多個衛星及地面望遠鏡獲得數據認為，銀河系內的一顆磁星SGR 1935+2154是今年觀測到的一個快速射電暴的起源。這是人類首次確定一個快速射電暴的起源，也是首次在銀河系內觀測到快速射電暴。

儘管研究快速射電暴的天文學家相信他們終於找到了一名「肇事者」，但他們仍然不清楚磁星是如何產生快速射電暴。研究人員認為，它們可能來自磁星表面附近，因為磁場線斷裂並重新連接。或者它們可能來自更遠的地方，因為衝擊波撞擊進入帶電粒子云內，產生了類似雷射的無線脈衝。具體是哪種情況？我們目前只能拭目以待。

06 世界上最古老的狩獵場景面世

圖片說明：世界上最古老的狩獵場景面世。

去年12月，澳大利亞科學家報告了一幅在印度尼西亞發現的洞穴藝術畫作，這幅作品描繪了一些類人形象狩獵豬和水牛的畫面。研究人員使用鈾系法，為這幅4.5米寬的巖石藝術作品進行了測年，結果發現其至少可追溯至4.4萬年以前，是迄今已知的最早狩獵場景。

研究人員認為，畫中出現半獸人可能表明，印度尼西亞的洞穴藝術早在人類首次在歐洲進行藝術創作之前，就表現了關於人與動物聯繫的宗教式思考。

07 AI首次精準預測蛋白質三維結構

圖片說明：人工智慧首次精準預測蛋白質三維結構

50年來，科學家們一直致力於解決生物學領域最大的挑戰之一：預測一系列胺基酸在「變身」為工作蛋白質時會摺疊成何種精確三維形狀。今年，他們實現了這個目標。

12月1日，谷歌旗下的「深度思維」公司宣布，其新一代AlphaFold人工智慧系統在國際蛋白質結構預測競賽（CASP）上擊敗了其餘參會選手，精確預測了蛋白質的三維結構，準確性可與冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）、X 射線晶體學等實驗技術相媲美。

研究人員指出，鑑於蛋白質的精確形狀決定了它的生化功能，這一新進展可以幫助研究人員發現疾病的發病原理，開發新藥，甚至創造出耐旱植物和更便宜的生物燃料。

08 「精英控制員」控制愛滋病病毒

圖片說明：HIV將自己寄生在宿主的DNA內。

與所有逆轉錄病毒一樣，愛滋病病毒（HIV）會將其遺傳物質整合到人類染色體內，在那裡創造出「儲存庫」，免疫系統無法檢測到，抗逆轉錄病毒藥物也無能為力。

儘管如此，HIV藏身於何處會產生不一樣的結果。今年，一項針對64名HIV精英控制者進行的研究表明，在沒有使用抗逆轉錄病毒藥物的情況下，他們體內的病毒載量仍然非常低，這揭示了病毒在整合到基因組中位置的重要性。

研究人員稱，雖然對這些「精英控制者」的新認知不會直接導致治癒愛滋病，但它開啟了一種新策略，可以讓其他感染者在沒有治療的情況下活幾十年。

09 首個室溫超導體面世

圖片說明：科學家在一種氫、硫和碳混合物上觀察到室溫超導性。

自1911年超導首次發現以來，尋找能在室溫條件下達到的超導體一直是眾多科學家競相追求的目標。

此前研究表明，富氫材料在高壓下可以將超導溫度提高至零下2攝氏度左右。此次，美國科學家在最新研究中將可以實現零電阻的溫度提高到了15攝氏度，但這是在2670億帕斯卡壓力下的一個光化學合成三元含碳硫化氫系統中實現的。這一發現促進了室溫超導體的研究工作——這類材料可以帶來重大技術變革並節約大量能源。

10 鳥類的聰明程度超出人們的想像

圖片說明：鳥類的聰明程度超出人們的想像。

今年發表的兩項研究表明，鳥類的聰明程度超出我們的想像。其中一項研究表明，鳥類大腦的一部分類似於人類的大腦皮層——人類智力的來源。另一項研究表明，小嘴烏鴉的意識比研究人員想像得還要高，而且其或許能有意識地進行思考。

這種「感覺意識」是人類所自我意識的一種基本形式，它在鳥類和哺乳動物中的存在向研究人員表明，某種形式的意識可以追溯到3.2億年前，可以追溯到我們最後的共同祖先。

來源：科技日報