2015科研精粹十大盘点



2015科研精粹十大盘点

2015年已经结束，《自然》《科学》《环球科学》《时代》等多家学术期刊和研究机构纷纷对2015年度该领域学术科研热点做出总结，评选出代表学术前沿或具有重要意义十大新发现或新突破。

1 《自然》：十大科学事件

1）通往巴黎之路

今年，全世界开始认真对待气候变化。随着12月联合国气候峰会在法国巴黎举行，工业化国家和发展中国家均首次承诺控制或减少温室气体排放。

在这一年里，承诺减排的国家日益增多——到气候峰会召开时已达到184个，对巴黎会议将在抑制全球变暖努力中成为历史性转折点的乐观期待也在增加。

2）冥王星及其他

在对太阳系的探索中，矮行星占据了主导地位。2015年，冥王星和谷神星的微小世界破天荒第一次接受了宇宙飞船的到访，并产生了很多激动人心的图像。其中，谷神星位于火星和木星之间的小行星带中央。

3）可定制的基因编辑

很少有一种方法像精准、便于使用但仍颇具争议的CRISPR/Cas9基因组编辑系统那样，如此迅速地走到台前。4月，中国科学家报告称，利用此项技术编辑了不能存活的人类胚胎。这激起了研究人员和生物伦理学家在各种评论和会议中关于该技术是否应该用于人类胚胎甚至是基础研究的争论。

4）疫苗的胜利

200多年前测试了第一支疫苗的Edward Jenner，应当会为2015年的进展感到骄傲。一项正在几内亚进行的临床试验初步分析显示，在今年4月被快速投入人类试验后，rVSV-ZEBOV埃博拉疫苗被发现为接受注射的人提供了近乎完全的保护。该疫苗包含一种活性很低且被改造后能产生埃博拉蛋白的牲畜病毒。这是一个专家认为能被效仿用于对抗其他新出现疾病的快速研发项目取得的成果。

5）量子怪诞性

11月，物理学家通过举行专门会议、出书和论文集，庆祝爱因斯坦广义相对论提出100周年。爱因斯坦还在8月登上了媒体头条。当时，物理学家展示了诸如亚原子粒子等两种物体能被连接或者“纠缠”的迄今最令人信服的证据。这将使一种粒子影响另一种粒子的行为，即便两者相隔很远。研究人员证实，他们能在两个相隔1.3公里远的电子间产生强有力的纠缠。

6）人工地震

石油、天然气开发以及其他人类活动被认为触发了从瑞士到印度和中国的全球性地震。4月，官方人士最终承认了能源工业可能起到的作用。俄克拉何马州地质调查局宣布，将废水注入地下的石油和天然气井或许是罪魁祸首：几千万升液体的注入改变了断层压力，并且增加了地震的可能性。

7）研究可靠性获得评估

10月，美国国立卫生研究院（NIH）发布了可再现性指南，要求资助评审者寻找实验设计中可能导致误差的缺陷，并要求资助申请者描述他们将如何验证试剂。

8）聚焦性别歧视

在评审者认为加入一两名男性作者将改善分析后，《科学公共图书馆·综合》杂志拒绝了一篇英国萨塞克斯大学进化遗传学家Fiona Ingleby和另一位女同事合写的论文。该杂志随后将这名评审者从其数据库中去掉，并且要求处理这篇论文的学术编辑离开编辑部。

9）分子冷冻定格

利用冷冻电子显微镜（cryo-EM）的技术所取得的进展，今年生物学家详细绘制了100多个分子的结构图，包括回收受损或多余蛋白的蛋白酶体以及在信使RNA序列被翻译成蛋白前将它们剪成碎片的剪接体。今年还见证了迄今最清晰的cryo-EM结构——一种涉及糖分解的细菌酶结构。

10）让医学变得精准

美国总统巴拉克·奥巴马通过在1月宣布推行“精准医学计划”（PMI），极大地推动了此项努力。该计划属于一个耗资2.15亿美元、将于明年提供首批资助的项目。通过此项目，NIH和合作机构将在全美召集100万人，并且收集遗传信息、健康记录甚至来自健康监控电子设备的数据。研究人员将利用这些信息，寻找疾病风险和遗传、环境因素之间的联系。

2 《科学》：十大科学突破

CRISPR基因组编辑技术当选今年头号突破。《科学》杂志执行新闻编辑约翰·特拉维斯说，这是一个“前所未有的选择”，因为这项技术过去两次入选《科学》年度十大突破，今年“晋升”到头号突破。CRISPR全名为“成簇的、规律间隔的短回文重复序列”，是细菌防御病毒入侵的一种机制，2012年才被科学家发现并加以利用，成为生物医学史上第一种可高效、精确、程序化地修改细胞基因组包括人类基因组的工具。

今年其他9项突破性科学成就包括：“新视野”探测器与冥王星“约会”；脑内也有淋巴管；用酵母合成阿片类止痛药；量子纠缠状态获证实；地幔柱存在证据被找到；研制埃博拉疫苗；改善心理学研究；新古人种化石；早期美洲人来自亚洲。

3 《时代》：十大新发现物种

1）我们的远古祖先

古人类学家们今年在南非一处山洞内发现了大量纳勒迪人的骨骼残骸，鉴定显示其属于15名不同的个体，他们都有手有脚，还有可以抓握的手指。纳勒迪人是我们人类的远古近亲。

2）真实版“小青蛙柯密特”

这是一种在中美洲哥斯达黎加地区新发现的青蛙，它看上去和儿童电视节目《芝麻街》当中的“小青蛙柯密特”惊人的相似。

3）脸谱网上发现的新物种

这种植物，学名叫做“Drosera magnific”，其中的“Drosera”表示其属于一种茅膏菜属植物，该属的很多种类都能捕捉昆虫，此次发现的这一新品种也不例外。

4）海底“艺术家”

今年，调查人员发现一种新品种的河豚鱼。尽管这种河豚鱼体长只有13厘米左右，但其中的雄性都是技艺高超的艺术家，它们会在海床沙地上处心积虑创造出精美的圆形图案花纹。

5）骨房蜂

这种小动物会在自己的宝宝出生之前就早早为它们准备好漂亮的窝，里面堆满蜘蛛和蚂蚁尸体。

6）伏地魔猴子

这种奇怪的动物是在喜马拉雅山东部地区被发现的，它的确有鼻子，但它的鼻子看上去好像被切掉了，而且开口是朝上的。这样一来下雨天的时候雨水就会落到它们的鼻子里去，所以在下雨天，这些猴子都会把头深深埋进自己的两腿之间。

7）“吸血鬼”螃蟹

我们管这种蟹叫做“吸血鬼蟹”（vampire crabs），它们眼睛和身体的色彩相当独特。一开始，这种蟹是在新加坡的宠物商店里被人们最早注意到的，但一直没有被确认为新发现的物种。这是因为科学家们首先必须明确其原产地，随后才能开展实地野外考察并将论文进行同行评审，从而明确其新物种身份。

8）指甲盖那么大的南美蛙类

快来看看这种可爱的南美小青蛙！它们的样子或许会和你在南美洲秘鲁境内安第斯山脉地区能够看到的其他蛙类没有太大的区别，只是体形可能要小一些。事实上，这种蛙类的体长只有大约7~8毫米，大概只有人的指甲盖那么大。

9）长着“猪鼻子”的老鼠？

乍一看，这种学名为“Hyorhinomys stuempkei”的小动物相当有趣，就像是老鼠和猪的组合体——它长着大大的老鼠耳朵，长长的胡须，但同时长着一个小猪一样的塌鼻子而不是老鼠那样的尖鼻子。

10）会“走路”的蛇头鱼

科学家们在喜马拉雅山地区新发现了一种蛇头鱼，其可以在陆地上生活长达4天以上，并且在陆地上生活期间它基本上都在“赶路”。

4 《环球科学》：十大创新技术

1）眼控机器

软件把眼动转换为设备的控制命令为瘫痪患者带来希望 费萨尔和同事利用70年来针对眼动的神经生物学研究，开发出了一套能把眼神转换成控制轮椅的命令的算法，把眨眼转换成鼠标点击，把瞳孔的快速移动转换为游戏手柄的摇动。

2）微波火箭

微波束驱动的火箭可以让人类以更低廉的成本进入太空 目前，一家私营公司正在测试开发一套可反复使用的微波动力系统，该系统能够发射卫星，最终甚至可以用于载人航天。这引起了NASA的注意。2015年7月，NASA将微波火箭技术列入未来技术开发路线图。

3）可注射进脑部的柔软电子探针

导电的高聚物网可以给大脑研究带来新希望 为了解开脑部之谜，科学家需要细致而准确地监测活体动物大脑中的神经元。不过，大脑探针一般来说很粗笨。哈佛大学的化学家查尔斯·利伯领导的团队希望用丝般柔软的网状高分子聚合物改进目前的研究方法。

4）转基因生物的毁灭开关

毁灭开关可以抵御商业间谍并预防基因污染 加利福尼亚大学旧金山分校的生物工程师布莱恩·卡里安多最近了解到了一个叫作CRISPR的细菌防御机制，细菌用它来切割和破坏入侵病毒的DNA。卡里安多意识到，可以用CRISPR制作一种内置于转基因细菌中的毁灭开关。卡里安多对质粒（自动复制的微小环状DNA）进行了改造，让它们可以编码一些RNA碱基和酶，形成毁灭开关。

5）自己学习的机器

自我学习能力让人工智能变得更加聪明 2015年2月，DeepMind公司的一组人工智能学家报告了他们的结果：他们用深度学习技术搭建了一台可以自我训练的计算机，可以玩一些简单的电子游戏，并击败人类高手玩家。

6）让视线转个弯

弹射的光子可以让摄像头看到视线外的物体 麻省理工学院媒体实验室的研究人员发明了这样的摄像头，用激光脉冲把光通过墙或门弹射到隔壁房间的静态物体上，摄像头随后会捕捉反射回的光，最后一个程序会记录下单个光子的到达时间，计算出距离，重构出看不见的物体。

7）迅捷排查病毒

新方法可以鉴定出样本中的每一种病毒，准确度近乎完美 2015年9月，哥伦比亚大学的科研团队描述了一种可以不靠猜测的新方法。这种技术有个拗口的名字：针对脊椎动物病毒的病毒组捕捉测序平台。它可以在一滴唾液、一滴脊髓液或是一小块组织中找到所有的病毒，准确度近乎完美。这种方法可以在48小时内同时分析21个样本。

8）小型聚变反应堆

数十年的缓慢发展和大规模投资后，聚变反应堆研究者正在改变策略 2015年，美国高级能源研究计划局（ARPA-E）通过名为低成本等离子加热和装配促进项目向9个旨在建设廉价反应堆的小型项目投资3000万美元。此外，通用聚变公司建造了一台利用在液态金属内传播的冲击波来引发聚变的设备；“三阿尔法能源”公司正在建造对撞束聚变反应堆；军火巨头洛克希德·马丁公司也宣称正在开发一座集装箱大小的磁约束聚变反应堆。

9）高效吸热装置

多用途镜面能吸收热量，将热量传导至外太空 斯坦福大学的团队制造了一台相当于高效镜面的装置，这种以银、钛、硅为基材，上面覆盖数层二氧化铪和二氧化硅的材料能够反射97%的阳光。二氧化硅中原子的作用就像微型天线，能吸收面板一侧空气中的热量，并从另一侧发出热辐射。

10）拍摄化学反应的慢镜头摄像机

红外光谱学和计算机模拟可以揭示溶剂—溶液反应的秘密 在2012年到2014年间，英国布里斯托大学的安德鲁·奥尔-尤因的团队用紫外超短脉冲激光照射乙腈溶剂中的二氟化氙分子。激光脉冲就像手术刀，可以削掉反应活性极高的氟原子。氟原子可以从溶剂分子中“偷”出氘原子，形成氟化氘。

责任编辑：吴晓丽

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