《《环球科学》选出2017年10大科学新闻》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 姜山
  • 发布时间:2018-01-03
  • 2017年,世界科学带给我们许多美好和惊喜:全新天文学时代的到来,意味着未来会有更加令人激动的发现;全球首个CAR-T疗法获批上市,让人类终于拥有了强大的抗癌武器;50位量子比特的计算机横空出世,使量子计算机朝着实用迈进了一大步……

    当然也有遗憾。特朗普决定让美国退出《巴黎协定》;勒索病毒在全球150个国家肆虐,造成重大损失。但是,美国的退出不能改变全球治理气候变暖的决心;勒索病毒也让人反思,如何建立一个更加安全的网络世界。

    《环球科学》杂志日前根据专家团队、专业编辑和网络投票三方意见,评选出本年度全球10大科学新闻。

    引力波开启多信使天文学时代

    入选理由:2017年成为多信使天文学的元年。

    在陆续探测到数次黑洞并合发出的引力波后,2017年8月17日,LIGO与意大利的引力波天文台Virgo又探测到了来自双中子星并合的引力波。与黑洞不同,中子星合并时除了产生引力波,还会发出电磁波。就在LIGO和Virgo捕捉到引力波信号2秒之后,费米望远镜也观测到了来自同一源头的γ射线。之后的几天,全球70多台望远镜在射电、红外、可见光、X射线和γ射线等各波段对引力波的电磁对应体进行了观测。引力波和电磁波的联合观测,提供了更为丰富的信息,让研究者获得了更多发现,这也标志着天文学进入了多信使时代。

    美国退出《巴黎协定》

    入选理由:给全球气候的治理和人类的未来蒙上了一层阴影。

    2017年6月1日,美国总统特朗普宣布,美国将退出《巴黎协定》,因为该协定对美国非常“不公平”,“危害”了美国经济。《巴黎协定》于2015年12月12日通过,2016年11月4日正式签署生效,被认为是世界各国联合制定全球气候新秩序的标志性成果。作为世界上最大的经济体,以及碳排放量最大的国家之一,美国的退出可能导致《巴黎协定》的执行效果受到影响,严重削弱全世界对抗全球变暖的努力,给全球气候的治理和人类的未来蒙上了一层阴影。

    CAR-T疗法Kymriah获批上市

    入选理由:医学史上首个获批上市的CAR-T疗法。

    2017年8月30日,美国食品及药品管理局(FDA)发布重磅消息,瑞士制药巨头诺华集团开发的CAR-T疗法Kymriah获批上市,用于治疗25岁以下人群的急性淋巴细胞白血病,这种疗法也成为医学史上首款获批上市的CAR-T疗法。CAR-T疗法的原理是,从病人体内提取T细胞,通过基因工程手段改造T细胞后,重新注入病人体内,激发人体自身免疫系统来消灭肿瘤。作为肿瘤免疫疗法的主要手段之一,CAR-T疗法在多种癌症治疗中都展现出了良好的效果,随着Kymriah的上市,一个全新的抗癌时代正在到来。

    人类细胞图谱计划公布首批研究项目

    入选理由:又一个具有划时代意义的国际大科学项目正式启航。

    2017年10月16日,人类细胞图谱计划公布了首批拟资助的38个项目,其中包括清华大学张学工教授负责的研究项目。这项大型研究计划由陈·扎克伯格基金会(Chan Zuckerberg Initiative,CZI)发起和资助,致力于建立人体所有细胞的参考图谱,包括细胞类型、数量、位置、相互作用、分子组分等,从而加深对疾病诊断、监测、治疗的了解。首批38个项目只是这个宏大计划的开端,主要任务是为后续研究铺路,为计划所需的各种技术和工具建立基准参照。

    IBM研制出50位量子比特的计算机

    入选理由:量子计算领域的一次飞跃。

    2017年11月10日,IBM在美国电气与电子工程师协会(IEEE)的工业峰会上宣布,成功开发出了世界首台50位量子比特的原型机,并把相干时间从之前的50微秒提升到目前的90微秒。量子计算机用量子状态来描述信息,一位量子比特可以同时表示多种状态,因而会有更快的处理速度。量子比特越多,处理能力越强。而相干时间越长,则量子计算机越稳定、越成熟。用IBM的话来说,它正在重新发展计算科学。未来,量子计算可能为化学、最优化和机器学习等领域打开新的大门。

    全球首例人体内基因编辑试验

    入选理由:将推动基因疗法时代到来。

    2017年11月13日,一次革命性的医学试验在美国奥克兰的一家医院开展,目的是为44岁的美国人布莱恩·马德(Brian Madeux)治疗亨特氏综合征。这是一种致命的遗传疾病,因为基因缺陷,患者体内缺乏一种能分解多糖的酶,导致细胞代谢废物在组织中积累,最终产生机能障碍。为了治疗马德,美国Sangamo Therapeutics公司把基因编辑工具输送到马德的肝脏细胞中,从而把有缺陷的基因替换成正常基因,这是人类历史上首次在人体内开展的基因编辑试验,可能推动基因疗法时代的全面到来。

    卡西尼号结束探索之旅

    入选理由:人类太空探索史上的重要篇章画上句号。

    2017年9月15日,为避免污染土星,美国航空航天局的卡西尼号探测器主动坠入土星大气,结束了成就卓越的探索之旅。卡西尼号于2004年7月1日进入土星轨道,此后通过多次调整运行轨道,对土星及其卫星进行了细致入微的观测,得到了很多重要发现,这使得土卫二成为搜索地外生命的重要候选目标。就在使命终结之前,卡西尼号还充分发挥余热,多次穿越了此前从未踏足的土星环内侧的狭窄缝隙,获得了震撼人心的图片和宝贵数据,为它的探索之旅画上了圆满的句号。

    转基因三文鱼公开销售

    入选理由:转基因动物产品第一次进入人类食物链。

    2017年8月4日,美国AquaBounty公司宣布,他们已获准向加拿大销售了1万磅(约合4535千克)转基因三文鱼,这是转基因动物食品首次在公开市场完成销售。这种三文鱼属于大西洋三文鱼,被转入了两种基因,一种是太平洋奇努克三文鱼的生长激素基因,另一种是大洋鳕鱼的抗冻蛋白基因。与未经改造的同类相比,转基因三文鱼的生长时间缩短一半,并且个头更大,可为人类提供更可控、可持续的三文鱼来源。转基因三文鱼的成功开售,也意味着受挫20多年的转基因畜牧业迎来转机。

    《肿瘤生物学》撤销107篇论文

    入选理由:单次撤稿数量的最高纪录。

    2017年4月20日,国际出版机构施普林格(Springer)宣布,撤销旗下期刊《肿瘤生物学》(Tumor Biology)于2012-2016年刊发的107篇造假论文。这批撤稿论文全部来自于中国作者,主要撤稿原因是论文提供了虚假的评审人邮箱,涉嫌同行评审造假。这次撤稿创下学术期刊单次撤稿数量的最高纪录,引发业界对学术诚信和第三方论文服务机构的激烈讨论,也引起中国科技部、教育部等高度关注,并对撤稿事件进行了彻底调查。这一事件有助于反思如何改革国内科研工作管理和职称评定,营造更加健康的学术生态。

    勒索病毒全球爆发

    入选理由:约150个国家遭到病毒攻击,凸显信息安全日益重要。

    2017年5月12日,勒索病毒开始广泛传播,感染了全球很多运行Windows系统的设备。当用户打开计算机时,会看到一则英语告示,通知受害者至少支付300美元才能恢复计算机的访问权限。短短几天内,大约150个国家遭到攻击,很多高校、科研机构的计算机被感染,极大影响了科研和教学工作,甚至一些医院也遭到攻击,手术被迫取消,患者生命受到威胁。勒索病毒的大范围爆发在全球敲响了警钟,让各类机构和政府部门意识到,对于关键信息基础设施,应该提升保护级别。

相关报告
  • 《《科学》杂志评出2019年十大科学突破》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-12-23
    • 林花谢了春红,太匆匆!又到年底盘点时。《科学》杂志官网在12月19日的报道中,为我们盘点了2019年科学领域的累累硕果,选出了年度十大科学突破,其中不乏中国科学家的身影:人类首次一窥黑洞“真容”位居榜首;新晋“网红”丹尼索瓦人的出现让我们重新审视人类的往昔岁月。   事件视界望远镜拍下的首张黑洞照片使人类第一次看见了位于星系中心的引力怪兽。这个黑洞位于一个名为梅西耶87(M87)星系的中央,质量是太阳的65亿倍。看见黑洞不仅再次证明了爱因斯坦的正确性,也为将来揭开与黑洞有关的种种谜题奠定了基础。进一步研究或许能为构建“大一统理论”带来新线索,这无疑是一个里程碑式的成就。   人类首张黑洞照片凝聚了全球200多位科学家的心血,其中包括多名来自中国的科学家。中国科学院上海天文台台长沈志强对媒体表示,中国科学家在望远镜观测、后期数据处理和结果理论分析等方面作了突出的贡献。   人类学今年迎来“新晋网红”丹尼索瓦人,她们是尼安德特人的姊妹,曾在亚洲各地繁衍生息。包括中国科学院院士、中国科学院青藏高原所研究员陈发虎等带领的研究团队,通过新蛋白质技术,确认一块来自青藏高原的颌骨属于丹尼索瓦人;另一组科学家则利用基因技术,重建了一个7.5万年前居住在俄罗斯西伯利亚的年轻丹尼索瓦人女孩的面容。   今年10月,谷歌研究人员称实现了名为“量子霸权”的里程碑。谷歌表示,他们的量子处理器能在200秒内完成世界上最强大的超级计算机需要10000年才能完成的计算,但IBM对此提出了质疑。   今年1月1日,“新视野”号探测器飞掠小行星“天空”,这是人类探测器迄今拜访过的最遥远天体。“新视野”号传回的数据不仅向我们展现了一个从未见过的奇异世界,也有望向我们揭示更多与太阳系起源和演化有关的谜题。   日本研究小组历时12年,成功从深海沉积物中培育出一种古菌MK-D1。研究人员确认这种古菌携带真核基因,朝揭示包括人类在内的终极祖先迈出重要一步。   在人类健康领域,一个国际团队提出了一种低成本、易于获得的补充剂,是无数遭遇营养不良儿童的福音。今年10月,美国食品药品监督管理局(FDA)批准Trikafta三联疗法,用于治疗年龄12岁以上CF患者。科学家也最终确定了两种可大大降低埃博拉死亡率药物。   此外,新型人工智能系统Pluribus扑克机器人,首次在超过两人的复杂对局中击败人类顶级玩家。此外,白垩纪—古近纪大灭绝研究也进入“超级年”。   这些带来惊喜、福祉的突破,加深了对宇宙、生命、乃至我们自身的了解,必将铭刻于人类科技史册。凡是过往,皆为序章!2019年珠玉在前,我们有理由对即将到来的2020年怀抱最美好的期待。
  • 《美国《科学新闻》杂志2019年度十大新闻》

    • 来源专题:科技大数据监测服务平台
    • 编译者:zhoujie
    • 发布时间:2019-12-19
    • 科学善于衡量进步,也能够让我们了解自身的不足。美国《科学新闻》(Science News)评选出的2019年十大科学新闻就反映了这种二元性。我们既要祝贺科学家们取得了突破性的成就,也希望能够避免一些棘手的问题。 在这一年里,世界各地的数百位科学家通过一架全球规模的“望远镜”观测到了以前无法观测到的东西。事件视界望远镜捕捉到了黑洞的第一张图像。这张标志性的图片证实了宇宙运行的基本理论(爱因斯坦仍然是对的正确),并开启了一个全新的探索时代,这使其成为2019年最重要的的科学新闻。 这并不是今年唯一的重大里程碑。基因编辑工具CRISPR/Cas9开发仅仅7年后,就在美国进入了人体临床试验阶段。研究人员想知道这种方法能否用于治疗癌症、血液疾病和遗传性失明。谷歌实现了量子霸权,宣称他们已经创造了一种基于量子比特的计算机,可以快速解决经典超级计算机需要数千年才能解决的问题。这一声明立即引来了反对声音,但也表明量子计算可能将迎来下一个重大飞跃。 然而,每一次进步都伴随着挫折。在2019年,一些国家正式失去了来之不易的公共卫生成就——“消除麻疹”,即一年没有发生持续的传播感染。自2000年实现消除麻疹以来,美国的麻疹病例在今年达到最多,但仍勉强维持了这一状态:一场积极的公共卫生运动在一年周期结束前阻止了麻疹疫情的爆发。 2019年还创造了许多我们从未想过要看到的纪录,比如北半球数百个地区的气温飙升至历史最高水平,导致致命的热浪、火灾和干旱。多年来,科学家一直在警告,气候变化导致的灾难正在逼近。也许2019年将会被人们记住,因为这条警告在这一年终于引起了公众的关注。许多地方都发生了与气候变化有关的抗议活动,不少是由青少年活动家领导的,在全球范围内的参与者达到数百万人。只有时间才能告诉我们,要求采取行动应对气候变化的浪潮是否会成为我们在未来几年值得记住的转折点。 就让我们来了解一下2019年这十个最受关注的科学新闻。 黑洞的肖像 两百多年前,就有科学家设想宇宙中存在一种具有极大质量,引力强到连光也无法逃脱的天体。爱因斯坦提出的广义相对论就可用于计算这种天体的若干性质。20世纪60年代,美国天体物理学家约翰·惠勒首次提出了“黑洞”这一术语。经过十多年的努力,2019年事件视界望远镜的观测结果震惊了世界。这是人类首次直接拍摄到了黑洞的事件视界。 为了拍摄遥远的黑洞,科学家使用了一架口径相当于整个地球的望远镜——事件视界望远镜,它集合了世界各地的8台射电望远镜,成功拍摄到人类历史上首张黑洞照片。这项研究是全球超过200名研究人员合作的成果,中国科学院的天文学家也参与其中。2020年4月,事件视界望远镜将再次启动,届时将汇集11个天文台。参与该项目的科学家还在考虑向太空发射一架望远镜,将事件视界望远镜扩展到地球轨道,从而减少地面天气对观测结果的影响,有助于拍摄到更多、更清晰的黑洞图像。 麻疹死灰复燃 2019年,美国麻疹患病人数超过了1992年以来的任何一年。截至12月5日,美国31个州共报告了1276人患病,其中超过75%的病例来自纽约的两次疫情。 始于2018年秋季的纽约麻疹疫情持续时间之长,几乎使美国失去2000年获得的“麻疹消除”资格。要获得世界卫生组织认可的这一称号,一个国家必须有一年的时间不让这种疾病在其境内持续蔓延。美国疾病控制与预防中心主任罗伯特·雷德菲尔德在10月4日的声明中宣布,美国保住了麻疹消除的地位。他还指出,阻止麻疹等疫苗可预防疾病的最好方法,就是接受疫苗接种。 在2019年,其他许多国家也在与麻疹疫情作斗争。截至11月17日,刚果爆发了最大规模的麻疹疫情,估计有25万人感染麻疹,5000多人死亡,其中大多数是5岁以下的儿童。萨摩亚的免疫接种率低至31%,在2019年底受到严重打击,出现了3700多病例,数十人死亡。 气候行动 今年,夏季气温打破了数百项历史记录,给格陵兰岛带来了前所未有的融化,助长了肆虐整个北极的野火。一份严峻的报告警告说,地球上的海洋和冰冻地区前景黯淡。不过,气候科学家表示,这并不是2019年的唯一收获:今年还出现了创纪录的气候抗议行动浪潮。 在今年9月份在纽约举行的联合国气候行动峰会期间,发生了席卷全球的气候游行,并以气候罢课达到高潮。许多罢课是由学生领导的,特别是16岁的瑞典气候活动家格蕾塔·通贝里。她的“周五为未来”运动始于2018年8月,她个人承诺将在每周五进行抗议,直到瑞典政府加快原定于2045年前实现完全碳中和(碳释放总量为零)的计划。她表示自己将一直抗议,直到瑞典政府同意每年减少15%的碳排放,在大约10年内实现碳中和。 通贝里抗议的消息通过社交媒体传播,使气候抗议运动走向全球。据估计,来自120多个国家的160万名学生于3月15日参加了一场协调一致的气候罢课。第二波由学生领导的抗议活动与9月份的联合国气候行动峰会同时举行,参加全球气候罢课的人数达到创纪录的760万人。 电子烟的危险 电子烟在公众当中一直享有相对无害的名声,但这种情况在2019年开始改变,今年首次有报道称,电子烟与肺损伤和死亡有关。美国疾病控制与预防中心的数据显示,截至12月10日,全美共有2409人因使用电子烟而住院治疗,很多人都很年轻,身体也很健康。其中有52人死亡,包括一名17岁的少年。联邦卫生官员宣布了一个潜在的罪魁祸首:维生素E醋酸酯,它主要作为一种增稠剂添加到含有四氢大麻酚(THC)的蒸汽产品中。电子烟用户应该避免吸入四氢大麻酚,但调查仍在进行中,他们的这些疾病可能由多种蒸汽成分引起。 研究表明,从蒸汽中吸入的化学物质会影响大脑、心脏和肺。尼古丁会影响青少年的大脑发育,增加对其他药物上瘾的风险。电子烟中的化学物质会损害血管细胞的功能,从而增加患心血管疾病的风险。与不吸电子烟的同龄人相比,吸电子烟的青少年患慢性呼吸道疾病的风险更高。发现电子烟如何影响长期健康需要时间,而电子烟在美国市场上只出现了大约十年,而且其技术变化很快。 丹尼索瓦人的发现 2019年的多项进展使名为丹尼索瓦人的古人类进入了人们的视野,但也留下了大量的谜题。十多年前,科学家在西伯利亚的丹尼索瓦洞穴中发现了一小块女孩的小指骨,其DNA与任何已知原始人类的DNA都不匹配。另外几块化石——三颗牙齿和一块肢体碎片——的发现,加上基因分析表明,丹尼索瓦人是数万年前尼安德特人和智人的近亲,偶尔也是他们的配偶。但几乎没有证据表明丹尼索瓦人长什么样,他们的行为如何。 随着化石的积累,研究人员将了解丹尼索瓦人的解剖结构是如何影响其人属交配伙伴的骨骼构成的。通过丹尼索瓦人的发现,“我们现在可以看到,杂交促成了我们自身的起源”。今年公布的古代DNA证据表明,丹尼索瓦人在基因上分散成三个独立的支系,与亚洲不同的人类群体有过交配。一个新观点认为,人类演化就像交织的溪流,密切相关的物种不断进行着基因交流。 临床试验中的CRISPR 当CRISPR/Cas9技术在2012年问世时,人们曾对其寄予厚望,希望它能治疗甚至治愈成百上千种基因疾病。今年,美国研究人员开始在人体上测试这种基因编辑技术,这是决定其能否实现医学前景的关键第一步。 这些首批临床试验正在测试CRISPR/Cas9对癌症、血液疾病和一种遗传性失明症的安全性和有效性。与2018年引发争议的人类胚胎编辑不同,在这些试验中引入的基因变化不会被后代继承。 CRISPR在非常短的时间内就崛起成为潜在的医疗工具,相关的技术专利申请出现了爆发性增长。许多人正在投资这项技术,并认为它具有巨大的商业价值。首批测试CRISPR/Cas9技术的人体试验很可能决定了该技术的未来,只有继续投资这项技术,患者才会受益,而这种投资可能取决于这些早期临床试验是否成功。 量子霸权 就像薛定谔的猫一样,2019年宣称的量子霸权似乎同时处于存在和死亡这两种相互矛盾的状态。 今年10月,谷歌的研究人员声称,他们已经达到了被称为量子霸权的里程碑。他们创造了第一台量子计算机,可以进行典型标准计算机无法进行的运算。但是,IBM的研究人员反驳称,谷歌并没有做任何特殊的事情。这场冲突凸显了量子计算领域浓厚的商业兴趣,各家公司都在争夺这一领域的前沿地位。例如,IBM已经打造了可以云访问的14台量子计算机,最大的一台具有53个量子位。谷歌最新的量子计算机Sycamore也有53个量子位。 遭遇火灾威胁的生物多样性 2019年,《自然》杂志的一些令人震惊的数据成为了新闻,人们开始谈论植物、动物和其他生命多样性的减少,以及应该如何应对。最引人注目的消息来自亚马逊雨林,卫星捕捉到了火灾季节异常活跃的迹象。破纪录的火灾再次引发了人们对地球上这一生物多样性宝库的担忧。 仅在8月份,卫星成像设备MODIS就在巴西西北部的亚马逊州录得11516次火灾。火灾探测专家解释称,这一数字不是指单个火灾,而是“像素”的数量,每个像素至少测量了一平方公里内的火灾活动。一些新闻媒体报道的较高数字记录的是从像素较小的仪器上探测到的信号。 火灾季在10月下旬接近尾声。尽管2019年南美大部分地区的火灾风险“非常平均”,但亚马逊却陷入混乱。8月份探测到的火灾数量超过了近20年来的MODIS当月的所有记录。2019年6月下旬至10月的火灾季堪称是仅次于2005年的第二严重火灾季。 重返月球 月球登陆任务似乎正重新流行起来。“嫦娥四号”着陆成功,成为首次探访月球背面的人类探测器。相比之下,其他任务的结果不尽人意。以色列非营利组织SpaceIL和印度空间研究组织发射的两架探测器都在月球紧急着陆,此后一直没有音讯。 登月计划的复苏才刚刚开始。欧洲空间局正在与俄罗斯宇航局合作,进行一系列的月任务。美国国家航空航天局希望将2020年代的几次月球之旅作为把宇航员送往火星的跳板。 现在,不仅是一些大国能够实现登月,随着导航技术和机器人技术的进步,以及发射成本的降低,一些私人公司也开始计划前往月球的旅行。 新的抑郁症药物 几十年来第一种全新机制的抗抑郁药物终于在今年上市。这种名为Spravato的鼻腔喷雾剂为重度抑郁症患者提供了新的治疗方法。但是,该药物的有效性和安全性仍然存在很大问题。 今年3月,美国食品和药物管理局批准了Spravato的申请。这种药物含有艾氯胺酮(esketamine ),这是构成药物氯胺酮(ketamine,又称“克他命”)的两种镜像分子之一。氯胺酮是几十年前开发出来的一种强效麻醉剂,同时也是一种迷幻剂,被狂欢者用来制造令人眩晕的灵魂出窍的快感。 许多现有的抗抑郁药物针对的是血清素,一种大脑中与情绪有关的化学信使。科学家认为,氯胺酮和艾氯胺酮会在数小时内影响另一种化学信使谷氨酸。 尽管新闻媒体对Spravato获得批准大肆宣传,但多年来,氯胺酮快速扭转某些人严重抑郁症的能力已为人所知。独立诊所和学术医疗中心会为重度抑郁症患者提供氯胺酮静脉注射。对一些患者来说,这种治疗改变了他们的生活,但这并不一定适合其他人。