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2016年科学界的16项伟大突破

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出于种种原因,2016年可能充满波折与不顺,但也有值得我们庆祝的事情。本文盘点了今年科学界的16项重大突破,这些进步已然改变了科学研究的未来。

1、研究发现,克隆不会引起长期健康问题

作为世界上第一头克隆哺乳动物,绵羊“多利”又有四个基因组克隆体,而且,它们都在健康地生长、老去。尤其耐人寻味的是,多利患有退行性骨关节炎,但作为她的四个克隆体,黛比、丹尼斯、戴安娜和黛西只是显露出这种疾病的轻微迹象。人们常担心,克隆动物会比自然出生的动物更快老去,而这项研究结果有助于化解这方面的顾虑。


2、虚拟现实和大脑训练帮助截瘫患者重新行走

一项研究使用虚拟现实和非侵入性脑机接口,帮助瘫痪病人重获触感,同时还能让他们对腿部肌肉实现一定程度的自主控制。这项研究为期一年,借助科技手段对慢性损伤患者进行长期训练,并测试其影响,这是首批此类测试之一。在八名参与测试的患者中,所有人的皮肤对触摸、压力、冷暖和疼痛的感觉都变得更加明显。


3、坦桑尼亚地下发现巨大氦储量

在坦桑尼亚境内的东非大裂谷,罗伯特·理查森(Robert Richardson)等科学家发现了巨大的地下氦气藏。在核磁共振扫描仪、焊接设备和核反应堆中,该气体都扮演重要角色。2010年,一批获得诺贝尔奖的物理学家曾警告称,全球氦气供应可能在30年内耗尽。而据估计,光是这块气田的一部分,就含有约15.3亿立方米的氦气,是全球年消耗量的6倍多。人们对氦气储量耗尽的担忧得到了暂时的缓解。


4、基因编辑技术CRISPR人体试验首次获批

宾夕法尼亚大学的一项研究通过了美国政府“重组DNA咨询委员会”的伦理审批,基因编辑技术CRISPR因此向人体试验迈进了一步。这项研究规模较小,它将对细胞进行增强,作为一种治疗癌症的潜在方法,但目的是观察CRISPR在人体中的安全性,而不是展开实际治疗。一旦成功,它也许能为CRISPR用于治疗癌症和其他疾病打开大门。


5、发现宇宙中距我们最远的氧气

科学家探测到了距我们最远的氧气迹象,并捕捉到了它们的图像。一个天文学家团队使用阿塔卡马大型毫米波阵列,检测到了来自SXDF-NB1006-2星系的“清晰信号”,信号来自131亿光年之外,是迄今为止探测到的最远的氧气。在了解宇宙早期历史以及第一颗恒星是如何形成的过程中,这可能是关键一步。


6、能预测海啸的算法

科学家设计了一种算法,有朝一日,它也许能帮助沿海城市预警海啸。澳大利亚国立大学的研究人员探索了日本海沟的板块构造,由此开发出一套系统,可以重现一般海啸的运动,以确定威胁级别。科学家一旦确定海啸源头,就能更好地预测海浪抵达岸边时的状况。


7、美国宇航局的开普勒望远镜发现了1284颗系外行星

今年,美国宇航局发现了1284颗太阳系外行星,其中550颗可能是类似于地球的岩质行星。一个天文学家团队使用开普勒太空望远镜的数据,发现了这些行星。在这些新发现的行星中,至少有九颗“表现出位于母恒星适居带内的迹象”,也就是说,这些行星与其围绕的恒星足够接近,表面温度适合液态水聚集,形成水塘。这样一来,人类已经发现的、可能适合生命生存的行星数量就增加到21颗。


8、首次由机器人自主实施的软组织手术

机器人首次对活体实施全自主手术:对猪实施肠吻合术,将两个肠环缝合起来。这种“智能组织自动机器人”(Star)的表现优于经验丰富的外科医生,哪怕他们有机器人技术的辅助。不过Star进行该手术耗时35分钟,而外科医生只需8分钟。Star背后的团队表示,如果能找到合适的合作伙伴来开发这项技术,也许只需两年,它就能投入临床应用。


9、科学家用AI“重写”痛苦回忆

通过将核磁共振扫描、人工智能(AI)和奖励方式相结合,一位神经科学家创建了一种方法,可从大脑中移除特定的可怕记忆。而通过进一步开发,这位剑桥大学医生本·西摩(Ben Seymour)的新技术将可以治疗个人恐惧。“我们已经证明,通过将脑部扫描和AI相结合,你可以在无意识的状态下,削减或是消除恐惧记忆。”西摩解释说。


10、鱼也“聊天”,甚至可能存在不同“方言”

英国埃克塞特大学的海洋生物学家发现,不同地域的鳕鱼讲不同的方言,美国鳕鱼和欧洲鳕鱼之间就存在明显差别。史蒂夫·辛普森(Steve Simpson)说,它们有一个庞大的“声乐库”,并有机会扩充“曲目”。美国鳕鱼会发出深沉、短促的砰砰声,而欧洲鳕鱼会发出频率更高的长哮。随着海洋温度的升高,鳕鱼向北迁移,不同的方言开始碰撞。辛普森和他的团队正在建立一个广阔的声乐库,记录英国海洋里的声音,以了解水下不为人知的故事。


11、血液检测让最早期的癌症原形毕露

作为基因检测公司Natera的首席肿瘤学科学家,吉米·林(Jimmy Lin)是在血液中进行癌症DNA早期检测的先驱。他介绍称,他的团队研发出了极其敏感的血液检测手段,可以测出血液中癌症DNA的最早征兆:能在一万个良性分子中,发现仅有的一个癌症分子。及早发现癌症有助于治愈这种疾病,因此,越早检测出癌症,我们对医疗产业的帮助也就越大。


12、“芯片上的心脏”有望取代动物试验

生物工程师首次创造出“芯片上的心脏”,它完全由3D打印而成,芯片能够捕获心跳强度。项目背后的哈佛大学研究人员称,这种心脏可以快速生产和定制,以匹配某种疾病或个别病人。经过进一步的开发,“芯片上的器官”还可以降低人类治疗手段对动物测试的依赖。


13、演化为何让裸鼹鼠丧失痛感

经过演化,非洲裸鼹鼠几乎已体会不到痛感。由柏林马克斯·德尔布吕克分子医学中心教授加里·R.勒温(Gary R. Lewin)领导的一项研究发现,在进化适应的调节下,这一鼠类保留了些许的痛感,足以识别危险情况,但又非常轻微,不至于干扰日常生活。更有趣的是,幼年裸鼹鼠的痛感还是正常的——只有成年以后,在理解了安危存亡的界限之后,它们对疼痛的感知才会弱化。


14、“通用型”流感疫苗呼之欲出

通过将所有毒株共有的短片段作为靶标,科学家离通用型流感疫苗又近了一步。英国兰卡斯特大学的德里克·加塞勒(Derek Gatherer)博士说,研究团队正在使用计算机设计疫苗的组成部分,希望提供更广泛和持久的免疫。加塞勒与英国阿斯顿大学以及马德里康普顿斯大学的同事合作,已经设计了两种通用疫苗,其中一种疫苗能抵御美国95%的流感毒株,另一种疫苗能抵御全球88%的流感毒株。


15、Octobot——第一个全自主软质机器人

这种八条腿的软质机器人不依赖外部电源,因为它能在内部创造出移动所需的全部电力。过氧化氢在铂的催化下,产生氧气,再通过气动原理,驱动Octobot的四肢。Octobot完全由软性材料制成,为其他软质自主机器人的创建奠定了基础,它们还可以进一步拓展,完成更多的任务。


16、寨卡疫苗离我们更近了

研究人员成功分离出了能“显著降低”寨卡病毒感染的人类抗体。这种抗体名为ZIKV-117,在小鼠试验中,它保护了受病毒感染的怀孕小鼠腹中的胎儿。这种病毒通过蚊子传播,被感染孕妇所生婴儿的小头症和其他先天性畸形,都与这种病毒有关。范德比尔特疫苗中心的研究人员表示,通过进一步研究,这种抗体治疗还可以适用于孕妇。


2016年,我们失去了什么?

除了这些伟大的科学突破,2016年的银河系还经历了两件伤心事。

1、任务完成!“罗塞塔号”成功撞向彗星67P

在彗星67P的表面,欧洲空间局的“罗塞塔探测器”和“菲莱着陆器”的故事曾让我们魂牵梦萦。12年前,罗塞塔被派去分析67P,2014年8月终于抵达。几个月后,菲莱被送到彗星表面,但不幸出现故障,自2015年7月之后,沉默了一年多。经推断,菲莱的电池耗尽,无法向罗塞塔发送信号。经过一年的搜寻,罗塞塔终于在冰封的彗星表面,找到了嵌在岩石间的菲莱。不过,一个月后,罗塞塔就在指挥下“坠向”彗星67P,结束了它漫长而有趣的探索任务。


2、ExoMars着陆器怎么了?

另一桩憾事,是欧洲空间局痛失“斯基亚帕雷利”着陆器。它于3月份发射,目的是前往火星进行小规模的环境测试,给未来ExoMar火星探测计划中的探测车开路。不幸的是,在着陆火星时,它与欧洲空间局失去联络,坠向火星表面。美国宇航局收集到的新图像显示,着陆器躺在预定的着陆区内,但无法运转,周围有一块黑色区域,意味着燃料箱可能已经爆炸。愿“斯基亚帕雷利”永垂不朽,愿从中学到的教训能使2020年的ExoMars着陆器坚不可摧。






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