《科学》公布2014年度十大科学突破

管季超0712

《科学》公布2014年度十大科学突破




据《科学》杂志编辑披露，罗塞塔飞船在今年8月追上了火星之外的被称作67P/Churyumov-Gerasimenko的彗星，而其获得的初步成果——连同它在不久的将来进行的研究——使其跃居今年最重要科学突破的名单之首。

这一年度突破性科学成就名单是由《科学》杂志及其出版方，国际性的非营利机构美国科学促进会（AAAS）选出的，它还包括了在医学、机器人技术、合成生物学和古生物学（仅举数例）方面所取得的突破性进展。

2014年的十大名单连同一则相关的新闻特写及多媒体内容刊登在12月19日出版的《科学》杂志上。（详细名单）

罗塞塔和其被称作Philae的着陆器在11月成为重大新闻头条，当时Philae在该快速运行的彗星表面着陆。尽管着陆比预期的要更加困难——Philae被67P难以应付的表面弹开并最终以侧面着陆而且与其目标着陆处相距甚远——然而这是有史以来第一次在一颗彗星上进行的软着陆。而来自这两个太空探测器的数据已经就这类彗星的形成和演化提供了新的见解。

《科学》杂志的新闻编辑Tim Appenzeller说：“Philae的着陆是一个惊人的壮举，它吸引了全世界的注意力。而整个罗塞塔使命就是突破。它使科学家们能够近距离观察彗星的变暖、呼吸和演化。”

2004年3月由欧洲航天局（ESA）发射的罗塞塔飞船现正在围绕67P作轨道运行，有时它与该彗星表面近至6.2英里（10公里）。它上面装备的摄像机可区别该彗星上的相距只有几厘米的物体，而与此同时一系列光谱仪——被称作罗塞塔轨道飞行器的离子和中性分析感测器（ROSINA）——可对67P彗发的气体进行采样；彗发是环绕彗星的一个大气薄晕圈。

ROSINA已经在67P的彗发中探测到了水、甲烷和氢气以及某些较少见的物质，其中包括甲醛和氰化氢。这些发现很重要，因为研究人员相信某些彗星可能通过输送水和有机分子而帮助早期的地球快速启动了生命现象。12月，由ROSINA团队发布的一个报告揭示了一个异常高的重氢（氘）与普通氢的比例，提示像67P这样来自柯伊伯带的彗星（柯伊伯带是冥王星外的一个区域）是不会这样输送水的。

《科学》新闻副编辑Robert Coontz说：“突破应该起到两种作用中的一种：它或者解决了一个人们长时间冥思苦想的问题，或者为许多新研究开启了大门。就现在的条件而言，许多重要的科学研究将呈现在我们眼前。”

通过将他们的关注持续放在67P后尾随的气体和尘埃上，研究人员可能最终会了解当彗星接近太阳时，它们是如何演变的。接着，通过逆向研究，研究人员可将时钟回拨，并可能收集到不同彗星是如何在大约45亿年前形成的信息。

Philae上的目前已经没电的电池或能随着该彗星与太阳更接近时而得到充电，但即使它们没有被充电，ESA使命的管理人员提出，所有科学信息中的80%将来自其母船罗塞塔。他们说，该飞船上的活动高峰应该在2015年8月出现，那时67P将位于地球和火星轨道间的中途——这是它能最接近太阳的时候。

除了今年“年度突破”中的9个入选项目外，《科学》杂志的工作人员还叙述了应关注的领域——如北极海冰和复合免疫疗法等——以及今年的重大事故——对西非埃博拉疫情爆发做出的反应——和读者之选的调查结果，在这些结果中公众对其自己所选的科学突破进行了表决。

以下所列的为《科学》杂志的另外9个2014年重大科学突破，它们并无特定顺序：

从恐龙到鸟的转变：今年，将早期鸟类和恐龙化石与现代鸟类进行比较的一系列文章揭示了某些恐龙世系是如何发育成小型、体重轻盈的形态学构造的，这让它们能够演化成许多类型的鸟类并在大约6600万年前的白垩纪 - 古近纪物种灭绝中存活下来。

年轻者的血液修复年迈者的健康问题：研究人员证明，来自年轻小鼠的血液——甚或只是来自年轻小鼠血液中的一个叫做GDF11的因子——能够让较老迈的小鼠的肌肉和大脑“返老还童”。这些发现已经开启了一项临床试验，在该试验中，阿尔茨海默氏症患者接受了年轻捐赠人的血浆。

让机器人合作：新的软件和互动机器人正向人们证明，机器人终于能在无需人监督的情况下一同工作；例如，指示成群的受到白蚁启发的机器人来构建一种简单的结构，或提示一千个25美分硬币大小的机器人形成方块、字母及其它二维形状等。

神经形态芯片：今年，通过模仿人类大脑结构，来自IBM和其他地方的电脑工程师首次推出了大规模的“神经形态”芯片，它们被设计成用更接近活体大脑的方式来处理信息。

β细胞：今年，两个不同的小组开创了两种不同的方法在实验室中来生长酷似β细胞的细胞，这给了研究人员前所未有的研究糖尿病的机会；β细胞是胰脏中产生胰岛素的细胞。

印度尼西亚的洞穴艺术：研究人员意识到，印度尼西亚某洞穴中的手模印和动物绘画——曾被认为有1万年之久——实际上其年代在3万5000年至4万年前。这些发现表明，人类在亚洲制作的象征性艺术与最早的欧洲洞穴画家的作品一样早。

操纵记忆：研究人员用光遗传学技术显示，他们能在小鼠中操纵特定的记忆；光遗传学是一种用光束来操纵神经元活动的技术。删除现有的记忆并植入虚假的记忆，他们竟然能够将某小鼠记忆的情绪内容从好转成坏，反之亦可。

方块卫星：尽管这些卫星在10多年前就被发射进入太空，如今这些各面面积只有10平方厘米的被称作方块卫星（CubeSats）的廉价人造卫星在2014年才真正获得成功。据研究人员披露，这些曾被认为是大学生的教学工具的微型卫星已经开始从事进行一些真正的科学工作了。

扩增基因字母：研究人员设计制造了一种大肠杆菌，它除了有正常的G、T、C和A等核酸外还含有另外两种核酸——X 和 Y；G、T、C和A是组成DNA的标准构建要素。这种合成细菌无法在实验室外繁殖，但它们可被用来制造具有“非自然”氨基酸的设计蛋白。