Science公布2020十大科学突破:新冠疫苗研发、CRISPR治愈疾病、AI预测蛋白结构等上榜

2020
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《Nature》公布了“2020年度十大发现”后,《Science》杂志也紧随其后,按照惯例评选了本年度十大科学突破

当地时间12月17日,在《Nature》公布了“2020年度十大发现”后,《Science》杂志也紧随其后,按照惯例评选了本年度十大科学突破,其中,生命科学领域占得一半席位新冠肺炎(COVID-19)疫苗的研发居于榜首

 

COVID-19疫苗带来希望之光

2019 年末发现的新型冠状病毒以惊人的速度席卷全球。当全世界陷入恐慌之时,1 月 12 日中国科学家向世界公布了这种病毒的基因组,为全世界科学家寻找应对和治愈 COVID-19 的方法奠定了基础。
2020 年 2 月,国药集团、科兴中维、Moderna 等企业纷纷启动 COVID-19 疫苗项目,利用各类令人眼花缭乱的技术生产疫苗。其中,Moderna 和辉瑞 / BioNTech 大胆尝试了一种从未向市场推出过 mRNA 疫苗,这类疫苗在临床实验中表现出的效力大约为 95%,令全世界惊喜。
今年,与 COVID-19 相关的研究论文激增。截至 12 月中旬,在同行评审期刊上发表的论文有 200,000 多篇,而在非同行评审期刊上有更多文章。
全球各国仍在为遏制 COVID-19 而努力,超 160 万人死亡的数据凸显了人类的脆弱性,同时也警醒我们,只有齐心协力,科学才能够发挥出最大作用。

CRISPR的首个基因治疗
 2012 年,颠覆性的基因编辑工具 CRISPR 横空出世,为科学研究和医疗工作带来了新一轮革命,并获得了今年的诺贝尔化学奖。不久前,这一 “基因魔剪” 再次震撼世界,在临床治疗 β 地中海贫血镰刀型细胞贫血症这两种遗传性血液病方面取得了首次成功
通过 CPRSPR-Cas9 技术编辑自体 CD34 + 细胞,特异性靶向沉默 BCL11A 基因,研究人员重新激活了胎儿血红蛋白的产生。12 个月内患者骨髓和血液中的等位基因编辑效率仍保持较高,并且血液循环中超 99% 的血红细胞表达胎儿血红蛋白。目前患者均反馈已不需要接受输血治疗。

AI预测蛋白质折叠结构
5 年来,科学家们一直在努力解决生物学上最大的挑战之一:预测精确的蛋白质 3D 形状。 今年,他们实现了这一目标,开发了一个人工智能(AI)程序,该程序可以预测大多数蛋白质结构。
由于蛋白质的精确形状决定了其生化功能,因此该新计划可以帮助研究人员发现疾病的机理,开发新药物,甚至可以创建耐旱植物和廉价的生物燃料。

“精英控制者”如何控制艾滋病
 与所有逆转录病毒一样,HIV 具有令人讨厌的特征,即将其遗传物质整合到人类染色体中,从而在其中藏匿,但是每个人隐藏的地方可能会有所不同。今年,一项针对 64 名 HIV 精英控制者的研究表明,在没有使用抗逆转录病毒药物的情况下,他们体内的病毒载量仍然非常低,这揭示了病毒在整合到基因组中位置的重要性。
通过比较 64 位 HIV 精英控制者与 41 位接受治疗的 HIV 感染者,科研人员发现,当将自身置于高频转录基因中时,HIV 发挥最佳功能,可以产生感染其他细胞的新病毒。但如果它停在 “基因沙漠” 中,即很少转录 DNA 的染色体部分,那么原病毒就像一辆功能齐全的汽车停在不出售汽油的地方,无法行驶。而这些精英控制者只占 3800 万艾滋病毒感染者中的 0.5%。

鸟比你想象的要聪明
鸟类眼睛类似于珠子,大脑也不比核桃大。但今年发表的两项研究表明,鸟类具有惊人的智力。一项结果表明,禽脑的一部分类似于人类新大脑皮层,这是人类智力的来源。另一项结果表明,小嘴乌鸦比研究人员所了解的多,可能具有一些自觉的思想。 
这种“感官意识”是人类经历的自我意识的基本形式。它在鸟类和哺乳动物中的类似存在的研究表明,这种意识形式可追溯到三亿二千万年前,直到我们的上一个共同祖先。

实现室温下的超导
科学家们花费了数十年的时间来寻找在室温下不会产生电阻的导电材料。今年,他们发现了第一个被压缩到接近地球中心压力的含氢、硫和碳的化合物,这种材料可以改变技术,并节省电能通过电线时的大量能源。 
但到目前为止,当压力释放时,新的超导体就会破裂。但是,并非所有高压材料都一样:例如,在地球压碎深度中出生的钻石在上升到地面后仍然可以生存。现在,研究人员希望为自己的领域找到同样持久的宝石。
 
揭露世界上最古老的狩猎景象
2017 年,一名印尼研究员偶然发现印度尼西亚洞穴墙上的一幅画。经过确认,这是 4 万多年前,一位史前文明的“画家”在印度尼西亚的苏拉威西岛(Subloesi)上冒险闯入山洞深处,并勾勒出的一系列奇妙的、以动物为首的猎人围捕野猪和野牛的图像。这也是现代人类知道的最早的具象艺术。
研究人员表示,画家可能在描绘猎人戴着口罩或伪装的行为,但他们也可能代表神话中的动物与人类的混合体。如果这些图像确实描绘了神话中的人类动物猎人,那么他们的创造者可能已经超越了当时的认知:想象不存在的生物的能力。而这正是大多数现代宗教和古老宗教的根源。

反对种族偏见,呼吁多样性
今年 5、6 月份,关于种族偏见的抗议在美国愈演愈烈,不仅是普通民众,就连科研人员也参与到这一场呼唤正义的活动中来,Chanda Prescod-Weinstein 甚至在今年 6 月与其他科学家一起组织了“学术停摆一天”的抗议活动,呼吁在整个社会中应对科学中的种族主义和反黑人种族主义。
 
全球变暖预测更加清晰
40 多年前,全球顶尖的气候科学家齐聚马萨诸塞州,共同商讨气候变暖问题。他们发现,1.5°C 到 4.5°C 是一个带来麻烦和灾难的气候敏感度范围。
今年,隶属于世界气候研究计划署的 25 名科学家将气候敏感性缩小到 2.6°C 到 3.9°C 之间。人们必须采取行动,否则 2060 年大气中的二氧化碳含量将达到阈值。

快速射电暴的来源
快速射电暴(FRB),即来自遥远星系的短而强的无线电波闪烁,13 年来吸引了无数天文学家对其开展研究。现在,宇宙侦探们发现了一个可能的来源——磁星。尽管研究FRB 的科学家们相信他们终于找到了 FRB 的起源,但他们仍不确定磁星是如何产生 FRB 的,并且仍在继续探讨这一问题。

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关键词:
新冠疫苗,AI,科学突破,十大,Science,CRISPR

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