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【年度盘点】果壳网2013年度十大科技事件榜单

2013年,科技一如既往以前所未有的速度向前发展。在这一年中,关于世界的本源,科学家们又多了一些认识,他们看见了化学键,确认了“上帝粒子”,也帮助人类更新了对自身的认识——对人体肠道菌群作用的发现开启了研究的新方向;这一年,美女宇航员王亚平在太空中给我们上了课,中国科学家们给月球发射了嫦娥和玉兔,宇宙也给地球送来了陨石;人造肉制造的汉堡、链接大脑、克隆胚胎干细胞,在科技活跃的同时,对科研伦理和技术专利的讨论也同样激烈。这一年充满了创新和突破,也有很多灾难和波折,在这许许多多的科技事件中筛选取舍,确实很难。

在2013年结束之际,果壳网选择了10大科技事件及突破,是它们定义了这一年科学走过的足迹,是它们令我们的世界和人类的知识往前拓展。

Top 10. 人工耳和人造肉饼开启新的“人造时代“



[上]荷兰科学家马克·博斯特(Mark Post)向媒体展示人造肉汉堡。[下]肉饼使用了由干细胞培育而来的2万条肌肉纤维。图片来源:David Parry/EPA/TheGuardian

人类在地球上出现不过几百万年,但我们早已具备牵动地球的力量。2013年,“人造”的规模和意义又一次被重新定义。2月20日,康奈尔大学的研究者声明,用胶原蛋白和耳细胞造出了活的人工耳;与其他人工耳不同的是,这是使用3D打印技术创造的,更自然、更便于使用。8月2日,荷兰研究者利用干细胞培养出的肉纤维,做出了第一个完全诞生于培养皿的人造肉饼。这个价值37万元的肉饼后来被做成了汉堡,虽然因为缺乏脂肪而不那么好吃,但这项技术可能在遥远的未来导致畜牧业的终结。在3D打印和组织培养技术的今天,我们正在愈发模糊“天然”和“人工”的界限。

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Top 9. 原子力显微镜,给化学键一张“素颜照”


中国科学家经过修改的非接触式原子力显微镜(AFM)首次将氢键可视化。图片来源:whatsonningbo.com

“明察秋毫”级别的成像能力早已不足挂齿。高分辨率的显微成像技术已经发展到能对化学键直接成像的水平。2013年5月,美国研究者在《科学》在线版上宣布利用非接触式原子力显微镜拍到了化学反应中旧共价键断裂、新共价键形成的全过程。

2013年9月,中国科学家在《科学》上发文宣布,借助非接触式原子力显微镜实现了对8-羟基喹啉分子间氢键的实空间成像,并对氢键的相关进行了测量。凭借这样的成像技术,科学家在结构化学等领域的研究又可更进一步。而高中化学课本上那些二次元的分子结构图旁,也终于可以为化学键配上货真价实的“素颜照”。

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作用力也看得到,来给氢键拍张照!

Top 8. 了解肠道菌群,和小伙伴一起开拓健康新途径

对肠道菌群功能的研究结果或将拓展治疗肥胖症和抑郁症的新方向图片来源:protomag.com

人肠道菌群中的微生物总数约是人体细胞总数的10倍。科学家正利用小鼠等模式生物研究肠道菌群的功能,以图更好地与这为数众多的小伙伴携手维护人体健康。

3月27日,哈佛医学院领衔的一项研究发现,改变小鼠的肠道菌群的结构能够帮助小鼠降低体脂,并减轻约20%的体重,这为肥胖症提供了潜在的治疗手段。9月初,华盛顿医学院的研究者在《科学》发表的另一项研究中指出,肠道菌落可以传播消瘦或肥胖的生理特征。就在12月,加州理工学院的研究者在《自然》发文,指出改变肠道菌群中的一种细菌的数量,能够减轻小鼠的类抑郁症状。随着肠道菌群对神经系统的功能被逐渐探明,利用微生物改善人类脑功能状况将指日可待。

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Top 7. 从车里雅宾斯克流星到ISON彗星,天体命运牵动世人神经

2013年2月15日,一棵陨石划过俄罗斯车里雅宾斯克的上空,这位不速之客将给这里带来百年来最大规模的陨石撞击事件。图片来源:jto.s3.amazonaws.com

车里雅宾斯克陨石的主要碎片击中了车巴库尔湖,将湖面上的冰撞击出一个直径6米的大洞。图片来源:rt.com

天体的命运从来没有像今年这样,如此牵动世人的神经,甚至造成大范围的人员受伤。2月15日,一颗直径约17米、重达7000吨的小行星,在事先没有被人发现并发出预警的情况下,从俄罗斯的车里雅宾斯克地区上空闯入大气层,经过多次爆炸之后,碎片散落在广大的区域。爆炸产生的冲击波抵达地面,震碎了7000多幢建筑的玻璃窗,导致约1500人不同程度受伤。这起自1908年以来规模最大的陨石撞击事件,向世人敲响了警钟,提醒我们来自外太空的威胁并非杞人忧天。

11月29日,一颗名为ISON的彗星抵达近日点。自去年发现以来,就曾有预测说它的亮度可能比满月还要明亮。结果,在世界各地天文台及空间望远镜的“众目睽睽”之下,ISON彗星在近日点前就开始分崩离析,最终灰飞烟灭。尽管没能成为“世纪大彗星”,ISON却为天文学家展示了一颗彗星死亡的全过程,这对研究这类天体乃至太阳系及生命的起源都具有重要意义。

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Top 6. “心灵感应”的曙光初现

美国华盛顿大学的研究者实现了首次非入侵性的人脑互连。当左边研究者想像自己的右手按下键盘上的空格键时,系统将其大脑信号通过互联网传输至右边研究者的计算机并将这些信号转换成为磁脉冲。这样,右图研究者的右手便身不由己地按下空格键。图片来源:university of washington

虽然文学意义上的心灵感应恐怕无法实现,但不影响我们用技术去逼近它。今年年初,第一只拥有触觉的仿真手被制造出来,其传感系统将与病人的神经系统直接对接,快速、双向的信息交流将使得大脑控制及触觉回馈变成可能。3月5日,致力于绘制大脑神经元连接图谱的“人脑连接组计划”公布了它的第一批数据,提供了精度前所未有的大脑扫描图像。8月27日,华盛顿大学的研究者发明了首个非入侵性的人脑互连,能用外接设备让一个人的脑电波信号操控另一个人的手指运动;虽然它只能传递简单的信号而非复杂思想,也不能逆人意愿强行控制行为,但这依然是巨大的突破。就在最近,宾夕法尼亚大学的研究者用他们绘出的儿童、青少年和青年男女不同脑区相互连接的“电路图”告诉我们,男女大脑的工作方式从小就不一样!脑的秘密正在逐渐揭开。

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Top 5.  基因疗法又一年,定制化医疗或不远

随着基因治疗所能触及的疾病逐步增加,定制化医疗的时代可能并不那么遥远。图片来源:research.chop.edu

虽然第一例基因治疗已经是二十多年前的旧事,但这个领域依然在不断产生新的进展。2月1日,西班牙研究者首次在大型动物里治愈了 I 型糖尿病,向治愈人类又迈进了一步;3月20日,美国科学家报道了3 例成人急性白血病的治愈。4月12日,肌萎缩侧索硬化症(物理学家霍金所患疾病)的基因疗法进入动物实验。7月11日,意大利研究者发表的论文宣布治愈了6位脑白质营养不良的儿童。随着基因治疗所能触及的疾病逐步增加,定制化医疗的时代可能并不那么遥远。

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Top 4. 人类胚胎干细胞克隆首获成果,干细胞疗法迈入新里程

科学家利用克隆技术终于制造出了人类胚胎干细胞,向培育用于疾病治疗的替代组织迈进了一步。图片来源:nature.com

胚胎干细胞领域的研究一直在争议中蹒跚前行,今年终于又获得了里程碑式的突破。5月15日,美国科学家宣布成功利用体细胞核移植技术克隆了人类胚胎干细胞。通过将人体皮肤细胞与去核的卵母细胞融合并刺激融合细胞分裂,研究者成功获取到足量的胚胎干细胞。患者特异性的胚胎干细胞能分化成不同细胞,从而在多种疾病的治疗中发挥重要作用。这项研究也引起了部分公众的担忧,他们害怕这项技术会被用于创造克隆人。其实目前靠体细胞核移植的技术是无法实现人类克隆的,公众大可不必担心。

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Top 3. “安吉丽娜效益”,基因测试走入公众视野

美国影星安吉丽娜·朱莉使用Myriad公司的基因检测了解自己患乳腺癌的风险后,在今年接受了预防性双侧乳腺切除术。有鉴于朱莉巨大的社会影响力,“基因检测”的概念从此不再陌生。图片来源:Gage Skidmore/Flickr

5月14日,37岁的好莱坞著名电影明星安吉丽娜·朱莉在《纽约时报》上发布公开信,宣布自己因有基因缺陷,罹患乳癌和卵巢癌风险较高,因而进行了双乳腺切除及乳房再造手术。这一事件引起了公众的广泛关注,《时代》杂志封面文章称其为“安吉丽娜效应”:她把基因检测(Genetic testing)带入了公众的视野,鉴于她巨大的影响力,会极大推动基因检测的发展。

与此同时,不少商业公司也看中了这片新兴的市场,推出了许多包括基因检测在内的高端临床检测业务,兴起了所谓的“基因经济”,其中代表则为美国的Myriad genetics生物公司。在基因专利的保护下,Myriad 公司成为美国本土唯一可以进行对BRCA1和BRCA2基因进行序列分析的公司,安吉丽娜·朱莉也是在这里进行了基因检测。数十年的民间争论之后,美国高院终于在6月13日于Myriad公司一案中以9:0裁定天然存在的人类基因不可申请专利,但人工合成的基因可以。此前Myriad公司一直从事乳腺癌相关基因BRCA1 的检测并从中获利,而这一裁定将使得该检测价格降低。这一裁定可能将改变整个基因市场的格局:很多其它健康风险的遗传检测价格也将大幅下降,但资本可能会因此而回避某些领域的基因研究。 

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Top 2. 世界物质本原,认知进展连连

2013年诺贝尔物理学奖得主之一的希格斯,站在爱因斯坦蜡像旁。找到希格斯玻色子标志着粒子物理标准模型得到证实。图片来源:cyprus-mail.com

3月14日,欧洲核子研究中心(CERN)宣布,他们在大型强子对撞机里发现的新粒子确系希格斯玻色子。10月8日,希格斯机制这一理论的提出者——恩格勒和希格斯,被授予诺贝尔物理学奖。希格斯机制能够解释其他基本粒子何以拥有质量。找到了希格斯粒子,标志着粒子物理标准模型预言的所有粒子均已找到,这一理论得到了最终的证实。

然而,基础物理研究、特别是粒子物理研究,仍有更多疑团有待解答,比如标准模型无法解释中微子的质量,也无法解释暗物质究竟是何种粒子。所幸,这方面的基础物理研究今年也接连取得进展。4月3日,NASA的阿尔法磁谱仪宣布探测到多余的正电子,可能源自宇宙中的暗物质。7月19日,日本研究者证实,μ子中微子能够自发转换成电子中微子,这有可能解释宇宙大爆炸时物质与反物质为何会失去平衡。11月21日,位于南极的“冰立方”中微子天文台则首次发现了源自太阳系外的超高能中微子。这些进展表明,在探寻世界物质本原方面,人们还在继续努力。

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Top 1. 中国航天两步飞跃,载人、探月吸引全球目光

图片来源:新华网

6月26日,神舟10号飞船载着聂海胜、张晓光和王亚平3名航天员,与天宫一号再次交会对接。在为期13天的太空飞行期间,他们演练了神舟与天宫的手动对接,实现了神舟环绕天宫的飞行,还进行了现场直播的太空授课。12月14号,嫦娥3号探测器飞向月球,降落在月球表面的虹湾地区,并释放出玉兔号月球车,对着陆地点周边的地质状况展开了全面的考察。中国航天在载人航天及月球探测方面,一年内两次里程碑式的事件,吸引了全世界的目光。

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The End

发布于2013-12-17, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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