今年，科研領域又誕生了諸多令人驚奇的發現。從天文、物理，到生物醫學，我們看到了科學家們孜孜以求、不斷探索的目光。
以下是《自然》最新評選出的今年的10項最重要的科學發現，我們可以藉此一瞥今年最具代表性的突破：
1）打破物質-反物質的鏡像對稱性
論文作者：Silvia Pascoli和Jessica Turner
T2K實驗研究報告了輕子群的粒子破壞了粒子-反粒子鏡像對稱(也稱為CP對稱)的可能發現。輕子CP破壞可以用中微子進行搜索。中微子有三種「味道」，由它們所關聯的帶電輕子(電子、μ子或τ子)決定，並且可以在運動過程中從一種味道變到另一種味道。
如果CP對稱守恆，μ中微子到電子中微子轉換的振蕩概率，將與反μ中微子到電子反中子轉換的振蕩概率相同。在T2K實驗中，位於日本神岡天文臺的地下探測器探測到了穿過地球295公裡的中微子(或反中微子)。實驗測量了介子到電子中微子轉換的振蕩概率。結果在95%的置信水平上排除了CP守恆，這可能是我們宇宙中物質-反物質不對稱起源的第一個跡象。
這一研究發表於4月15日的《自然》雜誌。
2）隨著南極臭氧層的恢復，急流停止移動
論文作者：Alexey Yu. Karpechko
20世紀80年代中期在南極上空發現的春季大氣臭氧層空洞，揭示了人類製造的臭氧消耗物質(ODSs)所造成的威脅。位於海拔10-20公裡的南極臭氧洞，也影響了南半球大氣環流，並進而影響到地表——最明顯的是，夏季的高速氣流開始向極地移動。
1987年的《蒙特婁議定書》（Montreal Protocol）及其隨後的修正案，禁止了臭氧消耗物質（ODSs）的生產和使用。因此，大氣中ODS濃度正在下降，臭氧層已經出現了初步的恢復跡象。Banerjee等人報告說，自臭氧開始恢復以來，空洞相關的環流效應已經停止。以前曾有人注意到這種發行量停止的趨勢，但班納吉和他的同事是第一個正式將其歸因於《蒙特婁議定書》（Montreal Protocol）的影響。
3）在銀河系中快速發射無線電
論文作者：Amanda Weltman和Anthony Walters
發表在《自然》雜誌上的三篇論文報告了探測到一種叫做快速射電暴(FRB)的現象，這種現象來自於我們星系的一個源頭。有趣的是，快速射電暴伴隨著X射線的爆發。這一發現是通過將多個太空望遠鏡和地面望遠鏡的觀測結果綜合起來而得出的。「快速射電暴」這個名字很好地描述了它們是什麼：持續時間約為毫秒級的明亮的無線電波爆發。
它們於2007年首次被發現，但由於存在時間很短，這使得探測它們並確定它們在天空中的位置變得特別困難。
這個快速射電暴是第一個被探測到除無線電波外的輻射的，也是第一個在銀河系中被發現的。這三項觀測也首次證實了磁星是快速射電暴的來源之一，這是目前唯一被觀測驗證的可產生快速射電暴的天體。
三篇論文報告中的一篇來自中國的研究團隊，觀測結果則是來自中國「天眼」（FAST）。
4）冷凍電子顯微鏡達到原子解析度
論文作者：Mark A. Herzik Jr
結構生物學的一個基本原理是，一旦研究人員能夠直接觀察到足夠詳細的大分子，就應該有可能理解它們的三維結構是如何賦予它們生物功能的。
在《自然》雜誌上，Yip等人和Nakane等人報導了迄今為止使用一種稱為單粒子冷凍電子顯微鏡(cryo-EM)的方法獲得的最清晰的圖像，該方法首次確定了蛋白質中單個原子的位置。
每個小組使用的硬體都能處理冷凍電子顯微鏡成像的不同方面，這些方面以前限制了可達到的解析度。
隨著這些技術的發展，冷凍電磁（cryo-EM）圖像信噪比的提高，將擴大該技術的適用性。也許這些技術的融合將使低溫電子顯微鏡（cryo-EM）結構的測定達到甚至超過一埃的解析度——這在過去似乎是不可能實現的成就。
5）幹擾素缺乏可導致嚴重的新冠
論文作者：Eric Meffre和Akiko Iwasaki
Zhang等人和Bastard等人闡明了影響危及生命的新冠肺炎是否會發展的一個關鍵因素。這些研究表明幹擾素蛋白缺乏，特別是I型幹擾素(IFN-I)。
這些缺陷可能是由於編碼關鍵抗病毒信號分子的基因發生遺傳突變，或由於抗體與IFN-I結合併「中和」IFN-I而產生的。
有缺陷的IFN-I反應是如何導致危及生命的COVID-19的？最直接的解釋是IFN-I缺陷導致病毒不受控制的複製和傳播。然而，IFN-I缺陷也可能對免疫系統功能有其他影響。ifn -i誘導途徑基因突變的個體將從提供幹擾素的治療中受益。此外，那些對IFN-α和IFN-ω有中和抗體的人可能受益於治療提供其他類型的幹擾素，如IFN-β和IFN-λ。
6）殺死潛在的愛滋病毒
論文作者：Mathias Lichterfeld
愛滋病毒可以以「潛伏」的形式隱藏在病毒庫細胞中，進行很少或不進行轉錄，因此不被免疫系統發現。「休克和殺死」療法旨在扭轉這種潛伏期，增加病毒基因表達(休克)，使病毒庫細胞容易被免疫系統消滅(殺死)。
在《自然》雜誌1月同期發表的兩項研究中，報導了這種治療策略。
兩組研究人員在動物模型中描述了幹預措施，這些幹預措施可能會導致迄今為止報導的最強大和可重複的休克。
Nixon和他的同事們使用了一種名為AZD5582的藥物，這種藥物可以激活轉錄因子NF-κB——HIV-1基因表達的主要刺激因子。McBrien等人將兩種免疫幹預措施結合起來——抗體介導的CD8+ T細胞(降低病毒轉錄水平的免疫細胞)清除和一種名為N-803的藥物治療，該藥物可激活HIV-1的轉錄。除了取得進展之外，這些研究還展示了與藥物潛伏期逆轉相關的概念和技術挑戰。
7）基因編輯破解挑食之謎
論文作者：Jessica L. Zung and Carolyn S. McBride
一種學名為Drosophila sechellia的果蠅，只吃有毒的諾麗果(柑橘木果)。與其他喜歡各種水果的果蠅相比，是什麼讓這個物種如此挑食？
奧爾（Auer）等人利用基因組編輯工具CRISPR-Cas9破解了這個謎題。
結果表明，有一類表達氣味受體22a(或22a)蛋白的感覺神經元在ii ii ii果蠅中比在其他果蠅中更豐富——研究小組表明，Or22a胺基酸序列的微小變化是ii ii ii果蠅偏愛noni的原因之一。他們還發現了其他幾種可能導致這種簡單行為轉變的進化變化。即使是喜歡臭水果的小蒼蠅，也能有力地揭示大腦是如何進化形成複雜行為的。
8）衛星很快就能繪製出地球上每一棵樹的地圖
論文作者：Niall P. Hanan and Julius Y. Anchang
Brandt等人報告了他們對覆蓋西非西撒哈拉和薩赫勒地區130多萬平方公裡高解析度衛星圖像的分析。作者繪製了大約18億棵樹冠的位置和大小。在此之前，從未在如此大的區域內繪製出如此精細的樹木地圖。
商業衛星已經開始收集數據，能夠捕捉到一平方米或更小的地面物體。這使陸地遙感領域處於基本飛躍的起點：從側重於綜合景觀尺度的測量，到有可能在大的區域或全球尺度上繪製每棵樹的位置和樹冠大小。這一進展無疑也將根本性地改變我們思考、監測、模擬和管理全球陸地生態系統的方式。
9）壓力如何使頭髮變白
壓力對頭髮變白的相對作用尚不清楚。頭髮的顏色是由黑素細胞決定的，這些黑素細胞來自於位於毛囊凸起部分的黑素細胞幹細胞(MeSCs)。Zhang等人報告說，去甲腎上腺素——一種參與對壓力做出「戰鬥或逃跑」反應的神經遞質分子——從交感神經系統的神經元中釋放出來，而交感神經系統控制著凸出部分。
MeSC細胞在極端應激或高水平去甲腎上腺素暴露下增殖分化顯著增加，導致黑色素細胞大量遷移，遠離毛囊隆突區。由於沒有剩餘的幹細胞替代它們，導致頭髮變成了灰白色。除了抗衰老療法的發展，Zhang和同事們的工作，將引導人們更好地了解——壓力是如何影響其他幹細胞庫的。這也為尋找阻止和逆轉壓力的方法提供了線索。
10）史前愛爾蘭精英墓葬遺址發現亂倫
論文作者：Alison Sheridan
愛爾蘭都柏林三一學院的Cassidy（卡西迪）等人研究了農耕社會的社會結構，重點研究了被埋葬在通道墓穴中的人。最著名的愛爾蘭通道墓是紐格蘭奇的巨大紀念墓碑/陵墓(Newgrange)。
它是用複雜的工程技術建造的，以確保在一條長石砌通道的盡頭有一個墓室，在一年中最短的一天裡，朝陽照亮墓室。
在那裡發現的古代人類遺骸的DNA，竟然揭示了一種罕見和意外的亂倫事件。研究分析顯示，大約5000年前埋葬在紐格蘭奇墓室的一名男子，是一樁亂倫婚姻的後代：他的父母要麼是兄弟姐妹，要麼是父母和孩子。這一發現讓研究小組推測，與這座宏偉的陵墓有關的貴族們，可能是通過亂倫來維持王朝的血統。
編譯/前瞻經濟學人APP資訊組
參考來源：https://www.nature.com/articles/d41586-020-03514-8
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