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2018年的「進步」與「反思」 |《環球科學》公布十大科學新聞


原理如果要用兩個詞來定義年的話,我們可能會選擇「進步」與「反思」。中國科學在持續進步,克隆猴「中中」與「華華」、單條染色體的酵母,都是世界級的研究成果。「火星快車」在火星上發現大面...

- 2018年12月27日03時26分
- 科學文摘 / 原理

原理

如果要用兩個詞來定義2018年的話,我們可能會選擇「進步」與「反思」。中國科學在持續進步,克隆猴「中中」與「華華」、單條染色體的酵母,都是世界級的研究成果。「火星快車」在火星上發現大面積的液態湖泊,也是空間探索領域的巨大進步。但在科學快速進步的同時,基因編輯嬰兒事件、心肌幹細胞發現者造假事件,也足以引起我們的反思:如何建立更好的機制,預防和杜絕此類事件的發生?不管是讓我們歡呼雀躍的進步,還是促使我們反思的爭議事件,我們都真切地希望,它們最終都會化為科學前進的動力。

1

首例免疫愛滋病的基因編輯嬰兒


引發全球擔憂和爭議

2018年11月26日,中國科學家賀建奎在第二屆國際人類基因組編輯峰會召開前一天宣布,一對名為露露和娜娜的基因編輯嬰兒已在中國健康出生。按照賀建奎的說法,在受精卵階段,這對雙胞胎的CCR5基因經過了修改,出生後可以天然抵抗愛滋病,是世界首例免疫愛滋病的基因編輯嬰兒。這一消息發布後,立即在全球掀起巨大波瀾,數百名生物學家公開譴責了賀建奎的行為,他們認為,即使修改了胎兒的CCR5基因,也不意味著可以免疫愛滋病,而在現階段對生殖細胞進行基因編輯,完全違背了科學研究的倫理準則,可能給人類帶來一系列無法預料的後果。這一事件給世界留下了一道亟需解答的難題:在科學技術飛速發展的今天,人類應該如何正確地使用它們?

2

霍金逝世,全球哀悼

霍金或許是愛因斯坦之後公眾知名度最大的科學家。在過去數十年里,霍金本身甚至就是科學的化身。這不僅是因為他在物理學上的重要貢獻——相對論研究、霍金輻射、奇點理論,還因為他與肌萎性脊髓側索硬化症長期鬥爭的傳奇故事及其在輪椅上的經典形象,更因為他還是一位偉大的科學傳播者——《時間簡史》《果殼裡的宇宙》《大設計》,每一本都風靡世界,每一本都讓黑洞、蟲洞、引力場等科學概念更加深入人心。2018年3月14日,霍金離世,巨星隕落,舉世哀悼。雖然所有人都知道這一天遲早會到來,但當這一天真正到來時,所有人都感到那麼突然。我們不得不接受的現實是,世界又少了一位科學大師。不管對於霍金,還是對於愛戴他的人們來說,或許唯一的遺憾是,這個世界欠他一個諾貝爾獎。

3


中興事件凸顯中國科技創新的痛點

2018年4月16日,美國商務部在其官方網站發布了一則公告,聲稱要在7

年內禁止美國企業與中興通訊開展任何業務往來。中興通訊是中國具有代表性的科技企業,但在晶片、作業系統等核心配件和關鍵技術的供給方面,卻非常依賴美國公司,因此這紙禁令讓中興通訊在經營上迅速陷入了困境。美國商務部的禁令與中興通訊的困境,在全球引起了強烈關注,也引起國內的深刻反思:在供應鏈全球化的今天,如何實現中國科技企業在核心、關鍵、基礎技術上自主可控?如何進一步提高中國企業的創新能力?這些問題成為全社會關注的焦點,也將成為中國在科技創新上的催化劑,推動中國科技產業走入新的歷程。

4

重新定義生命第一步

在生物學教科書上,對動物細胞有絲分裂過程的描述都會提到,細胞在分裂時,會出現一個名為紡錘體的結構,它起到牽引、分配染色體的關鍵作用,而且一個細胞的有絲分裂僅由一個紡錘體控制。但在2018年7月13日,在一篇發表於《科學》(Science)雜誌的論文中,歐洲分子生物學實驗室的科學家報告了一項顛覆性的發現:在受精卵第一次分裂的過程中,父系和母系染色體竟然是分頭行動的——兩個紡錘體分別控制雙方染色體的分離。這一發現足以改寫生物學教科書,而科學家也需要重新定義生命的開端。

5

全球首次非人靈長類動物的體細胞克隆

本世紀初,美國匹茲堡大學的一位科學家曾經預言,用體細胞克隆非人靈長類動物的理想是不可能實現的。儘管有人不認同這一預言,但在其後十餘年裡,一些科學家的嘗試無一成功。直到2018年1月24日,中國科學院上海神經科學研究所的孫強和同事宣布,他們利用體細胞核移植技術,在國際上首次實現非人靈長類動物的體細胞克隆,培育出兩隻克隆猴「中中」、「華華」。克隆猴的成功,是中國乃至世界生命科學界在過去幾年最重要的成果之一,將為人類疾病的機理研究、干預、診治提供更有力的參考。

6

全球首例人造單染色體真核細胞

2018年8月1日,中國科學院植物生理生態研究所研究員覃重軍及其同事,在《自然》(Nature)雜誌上報告了一項重大突破:他們將釀酒酵母的16條染色體融合為1條染色體,人工創造出了一種新型酵母,這是世界首例人造單染色體真核細胞——除了刪除了少數非必需基因外,新菌株所含的遺傳物質與正常釀造酵母相同。儘管把16條染色體融合成一條後,顯著改變了染色體的三維結構,但人造酵母細胞並沒有出現重大的生長缺陷。這項突破為探索生命起源與進化的重大基礎科學問題開闢了一個新方向。

7

「火星快車」在火星南極首次發現

大面積液態湖泊

火星上是否存在液態水?火星探測器、著陸器陸續找出一些證據,但這些關於火星液態水的證據一直模稜兩可。2018年7月26日,《科學》雜誌刊登了一項重要發現:義大利科學家通過歐洲航天局的「火星快車」探測器搭載的MARSIS雷達系統,在火星南極1.5千米的冰蓋下,首次發現了大面積的液態湖泊,這片湖泊至少有數米深、直徑約20千米。儘管湖泊中含有大量礦物鹽,使其很難成為常見生命的搖籃,但這仍然是火星探索旅程中的重大突破,這一發現不僅為火星生命的搜尋提供了關鍵證據,還為數十億年間火星環境的轉變提供了新線索。

8

更改千克定義,

國際單位制的歷史性變革

第26屆國際計量大會通過投票的方式,重新定義了「千克」——基於自然常數的千克新標準將取代使用了一個世紀的鉑-銥合金圓柱體「大K」,於2019年國際計量日(5月20日)起正式生效。在此之前,千克是唯一仍然使用實物進行定義的單位。自1889年以來,全世界的千克定義基準都是保存在巴黎秘密地下室內的一個鉑-銥合金圓柱體。但千克之源本身的質量正在變小,這促使國際度量衡大會於2011年決定將千克和普朗克常數掛鈎,進行重新定義。國際單位制經過這次歷史性變革之後,可不受環境干擾、無需校準地實時測量,使得眾多物理量、化學量和生物量的極限測量成為可能。

9

美國發射帕克號太陽探測器,

人類飛行器將首次飛進日冕層


2018年8月12日15時31分,在美國佛羅里達的甘迺迪航天中心,帕克太陽探測器搭載三角洲4號重型火箭發射升空,踏上它史無前例的太陽之旅。帕克探測器在隨後大約8年內,將完成24次繞太陽軌道的飛行,與太陽表面的距離最近時僅有610萬千米,因此它將成為首個進入日冕層的飛行器。探測器將分析太陽粒子、等離子體以及日冕內部的電場和磁場,為我們回答困擾了天體物理學家幾十年的三個問題:是什麼機制導致了日冕如此熾熱?太陽風是怎麼產生的?日冕物質拋射是在太陽的哪個位置發生的?帕克太陽探測器將幫助我們了解我們的主星,進而了解整個宇宙中的其他恆星。

10

心肌幹細胞發現者造假,

31篇論文被撤稿

2018年10月15日,美國哈佛大學醫學院要求該院再生醫學研究中心前主任皮耶羅·安韋薩(Piero

Anversa)從醫學期刊上撤回31篇論文,理由是這些論文涉嫌偽造和篡改實驗數據。本世紀初,安韋薩發表文章稱,一種骨髓造血幹細胞可以分化成心肌細胞。由於科學界一般認為損傷的心肌不能再生,因此安韋薩的發現讓他聲名鵲起。但從2004年到2014年,一些科學家報告稱,無法重複安韋薩的研究結果,這讓哈佛大學醫學院介入調查,最終發現,安韋薩的大量論文都存在數據造假。過去10多年裡,安韋薩通過「心肌幹細胞」相關研究申請的經費達5000多萬美元,其他國家也在這個領域投入了很多財力物力,而安韋薩的造假,讓這些投入都化為泡影。這一事件再次提醒各國政府和科學家們,如何從根本上預防和杜絕學術造假問題,仍需要更多的探索和多方的努力。

2018年十大科學新聞的評選,除了專家評審團的參與外,《環球科學》編輯部還邀請了12家科學新媒體,組建了媒體評審團。這些媒體涵蓋生命科學、醫學、物理學、人工智慧、化學、材料等多個科學領域,它們從各自的專業角度,為十大科學新聞的評選提供了寶貴意見。在此,我們對12家新媒體合作夥伴表示感謝(按筆畫順序排名):中科院物理所、生物探索、機器之心、研之成理、學術經緯、奇點網、原理、菠蘿因子、量子位、BioArt、NEJM醫學前沿、X-MOL資訊。

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