新闻分析:十大年度科学突破反映的新动向

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新华社记者周舟

从分子结构的确定到宇宙的探索,从古代动物的发现到细胞秘密的揭示,美国权威学术期刊《科学》评选的2018年十大科学突破拓宽了人类认知的时空界限,也反映了近年来科学发展的三大趋势。

创新的科学研究工具涌现

今年被选为第一突破的“单细胞基因活性分析”不是一项具体的科学发现,而是一套“三系列”的研究方法。通过细胞分离、核糖核酸测序和标记跟踪三个步骤,它像电影一样展示了胚胎细胞形成成年动物复杂组织和器官的过程,并有望在未来10年内改变生物和医学研究的模式。

这是继CRISPR基因编辑技术“基因剪刀”被选为2015年的第一大突破后,又一次成为顶级科研工具。这表明,“教人捕鱼”的革命性科学研究工具不断涌现,并日益受到重视。

“单细胞基因活性分析”使科学家能够从单细胞水平确定在早期胚胎发育过程中哪些基因是打开或关闭的。“这就像一个飞行记录器,让你知道整个过程中出了什么问题,而不仅仅是看到最终结果,这样我们就可以问一些以前不可能问的问题。”旧金山加利福尼亚大学的干细胞生物学家乔纳森韦斯曼说。

迄今为止,科学家们已经利用这项技术观察斑马鱼、青蛙和其他动物是如何形成器官和附属物的,还研究了人类细胞的发育以及它们在癌症等疾病中的变化。

用新工具发现分子结构也被列入今年的十大突破。美国、德国和瑞士的科学家使用电子束而不是x光来“解读”小晶体,这可以在几分钟内确定有机晶体的三维分子结构,为新药研发开辟了广阔的空间。

基因数据库案例确定成为另一个选择的工具。美国警方将从犯罪现场提取的脱氧核糖核酸片段与一个大型基因数据库进行比较,通过罪犯的远亲发现了逃跑了近40年的冷血杀手,开辟了一个被称为“法医谱系学”的新领域。

利用人工智能预测微观结构今年未能进入榜单,但受到青睐。随着人工智能在各个研究领域的应用,它将继续受到关注。

从微观层面发现真相

新的科学研究方法使科学家能够从微观层面发现真相,了解人类历史、宇宙演化和预测未来。至少有四项年度突破与此相关:

澳大利亚科学家在化石中发现胆固醇样脂质分子,表明化石源自生活在5.58亿年前的动物,这是地球上已知最古老的动物。这项研究还将分子古生物学涵盖的时间尺度向前推进了数亿年。

近年来发展了一种新的古代脱氧核糖核酸分析方法:来自5万多年前生活在西伯利亚的女性骨骼遗骸的脱氧核糖核酸显示,她的母亲是尼安德特人,父亲是杰尼索夫人,这为欧亚大陆古代人口之间的基因交换和迁移提供了直接证据。

分子水平的研究使科学家能够发现人类细胞运作的秘密。为什么细胞中成千上万的蛋白质和其他分子不受干扰地工作?科学家发现它们凝结成小水滴,像沙拉中的油和醋一样相互分离,影响基因表达。如果液滴凝结过程是错误的,它们可能变成凝胶状甚至凝固,并导致神经退行性疾病。这一发现不仅揭示了生命的奥秘,也为神经退行性疾病的治疗提供了思路。

微观粒子成为科学家了解宇宙的“信使”。去年多信使天文学的出现使科学家能够通过光子和引力波观察到同样的宇宙事件。现在“宇宙信使”增加了新成员。去年九月,南极洲的冰块观测站捕获了一个高能中微子。科学家在2018年发表了一篇论文,称它来自一个巨大的椭圆星系,在一个 4亿光年的姚变体中心有一个快速旋转的大黑洞

6月,美国国家科学院、工程学院和医学院联合发布报告称,美国科学界的性骚扰是一个严重问题。一半以上在大学工作的女性和20%至50%的女大学生都不同程度地遭受过性骚扰。尽管美国国家科学基金会和美国科学促进协会等机构已经颁布了反性骚扰政策,但许多人表示,并非所有机构都擅长处理性骚扰问题。

今年的“年度崩盘”高居榜首,因为气候变化导致了自然灾害的增加,政府对此反应不佳。名单中还包括缺乏科学研究资金,导致巴西国家博物馆年久失修和失火,以及人类基因编辑带来的伦理问题。

责任编辑:王伟

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