《自然》盤點2014年科學界大事件

南極BICEP2 射電望遠鏡發現引力波———或者是塵埃

　　2014年或許會因為科學的勝利迅速演變成失望甚至是悲劇而被銘記：干細胞研究和宇宙學研究進展很快受到質疑；商業飛船遭遇重大挫折。然而，探測器登陸彗星、追蹤人類起源以及協力了解大腦依然是值得慶祝的原因。

　　太空競賽 千帆競發

　　今年亞洲國家太空研究一路飆升。印度空間研究組織把探測器送入火星軌道，成為首個第一次嘗試探索火星便獲得成功的國家。日本發射了“隼鳥二號”探測器，這是該國宇宙航空研究開發機構第二次對小行星進行自動化采樣嘗試。盡管中國的月球著陸器“玉兔”號停止在月球表面收集數據，但航天指揮中心的科學家已經啟動中國月球探測項目的下一步計劃，即向月球軌道發射一架探測器并返回地球。

　　但對于商業飛行來說，今年不是個好年頭。維珍銀河公司計劃的太空旅游船“太空船2號”在美國加利福尼亞試飛過程中解體，導致一名飛行員遇難。而事故發生前3天，弗吉尼亞州發射臺爆炸事故毀壞了一艘非載人私人火箭，該火箭原計劃為國際空間站運送補給物資。事故破壞了大量與空間站相關的研究實驗，而國際空間站管理人員正在試圖增加其科學產出。空間站的問題還延遲了部署一系列綽號為“鴿子”的對地觀測衛星，這是利用小型“立方體衛星”收集太空數據計劃的一部分。

　　放眼更大范圍，歐空局（ESA）則成功發射了期盼已久的首顆系列“哨兵”地球觀測衛星。

　　彗星“來電” 頻創佳績

　　經過10年旅行，ESA的“羅塞塔”號探測器于今年8月份抵達彗星“67P/丘留莫夫-格拉西緬科”并進入彗星軌道。3個月后，“羅塞塔”號攜帶的“菲萊”號著陸器登陸該彗星，成為首個登陸彗星的著陸器。由于著陸器不幸降落在崎嶇的陰影區域，在電力耗盡之前，“菲萊”號竭力向地球傳回了64小時時長的科學數據。

　　同時，一隊火星航天器艦隊——來自印度、美國和歐洲的探測器——和“賽丁泉”彗星歷經了一場計劃之外的擦肩而過。這顆彗星10月份在距離紅色火星13.95萬公里的地方呼嘯而過，該距離僅為月地距離的1/3。NASA的著陸器依然在火星表面緩步前行：“好奇”號終于抵達自2012年登陸火星后就前往的山脈，“機遇”號載荷的里程表記錄了40公里的行程，打破蘇聯月球著陸器“月球車2號”創下的地外天體行走紀錄。

　　而科學家在尋找太陽系外行星方面也取得了巨大飛躍。今年2月，現已結束使命的開普勒望遠鏡研究團隊宣布，確定找到715顆系外行星的蹤跡，是有史以來一次性確認地外行星取得的“最大批量”。開普勒團隊還揭示了首顆位于其恒星宜居帶內的地球大小的系外行星，距離長期尋找的“地球雙胞胎”更近了一步。

　　人類起源 基因解碼

　　考慮到他們已經沉睡了近3萬年，尼安德特人今年經歷了不尋常的一年。由于遠古時期的雜交，他們的DNA在非非洲人類基因中保存下來，今年兩個研究團隊對尼安德特人的遺跡進行了分類編目。在分別分析了兩個最古老的智人基因——45000年前居住在西伯利亞南部的古人類和36000年前居住在俄羅斯西部的古人類之后，科學家了解了更多關于尼安德特人和早期人類的性關系。DNA結果揭示了迄今為止不為人知的人類部落以及智人與尼安德特人相結合的更加準確的時間，這一時期或在距今6萬~5萬年前的中東地區。同時，對歐洲的數十個考古遺址進行的碳同位素年代追溯結果顯示，智人和尼安德特人在當地共同存在的時間比此前認為的早得多，在一些地方達到數千年。

　　新老基因組繪制了農業文明出現的年代。除了更加古老的祖先以外，現代歐洲人攜帶的DNA還繼承自8000~7000年前從中東地區遷徙來的淺膚色、棕眼睛的農民。這些早期農民馴化的農作物如小麥和大麥也通過基因測序得到進一步了解。今年7月，一個聯合研究團隊報告了小麥基因組的龐大草圖，該基因組包含124000個基因以及170億個核甘酸。另外一個研究團隊則公布了3000個水稻品種的基因序列。

　　未來的基因組很快將攜帶更多信息。在所有生命形式中存在的4種核苷酸的基礎上，美國加州科學家在大腸埃希氏菌基因中加入了兩種化學核苷酸。下一步將利用擴大的基因序列生產新蛋白種類。此外，人工合成完整酵母基因研究今年也研制出首個染色體。

　　致命病毒 協力應對

　　今年肆虐西非的埃博拉疫情是1976年該病毒被發現以來最大的疫情暴發，暴露出全球在應對新興傳染病方面的巨大缺陷。截至12月中旬，幾內亞、利比里亞、塞拉利昂的死亡人數已達約6800人。

　　該疫情首個感染病例據認為始于2013年12月死亡的一名幾內亞2歲兒童，病毒基因分析表明，該病毒從動物傳播給人。

　　早些時候，媒體注意力集中在實驗藥物上，包括雞尾酒抗體ZMapp，但是流行病專家強調，需要擴大治療途徑并采取基本疫情措施如追蹤感染接觸者。

　　擔憂疫病擴散至其他國家的恐懼已證實并未發生；馬里、尼日利亞、塞內加爾、西班牙和美國出現的個案也很快被隔離，疫情繼續擴散的風險被遏制。

　　11月帶來了鼓舞人心的消息，首批經過健康志愿者測試的埃博拉實驗疫苗公布測試結果安全，西非將在2015年開展該疫苗與其他疫苗的藥效試驗。給埃博拉感染者服用含有“康復者”血液或血清的實驗藥物與療法也已進入檢測階段。但是該病毒的生物學特性等重要問題仍待進一步回答。

　　粒子物理 塵埃窘境

　　BICEP2望遠鏡項目在3月份展示了研究實力，天文學家報告了來自大爆炸引力波的證據——可能確認宇宙膨脹——即宇宙最初呈指數擴張。但很快發現，位于南極圈的BICEP2射電望遠鏡發現的可能是被宇宙塵埃扭曲的信號；該理論得到了9月份公布的ESA普朗克衛星觀測結果的支持。BICEP2和普朗克研究團隊計劃盡快公布聯合分析結果，為引力波窘境提供一個明確的答案。

　　中國提出了用正負電子超級對撞機研究希格斯玻色子的計劃，而且正在考慮一項更加雄偉的目標：下一代超級質子對撞機基礎設置。

　　石墨烯顯示出新弱點，科學家發現世界上最薄與最硬的石墨烯材料可以讓質子通過。這表明氫燃料電池或從空氣中收集氫的薄膜的新應用。（但還有一個值得注意的問題，《自然—材料科學》今年4月份發表了如何在廚用攪拌機中制造石墨烯的方案，但是由于各種缺點以及實際存在的問題，該方案并不建議家庭使用。）

　　艾滋病病毒 噩耗與希望

　　對于艾滋病研究人員來說，2014年載滿了負面消息。去年，內科醫生表示“密西西比嬰兒”—— 一個出生時攜帶艾滋病病毒的兒童已通過早期抗逆轉錄病毒藥物積極治療被治愈。但是今年7月份，研究人員宣布這名今年已至4歲的兒童血液中再次檢測出艾滋病病毒。這個案例與馬薩諸塞州兩名波士頓病人的病例類似，其他兩個病例經過骨髓移植后也曾在若干年內被認為病毒已經消失；但2013年12月，有報道稱病毒已死灰復燃，卷土重來。

　　今年7月份，澳大利亞墨爾本舉行的國際艾滋病大會收到6名參會人員遇難的噩耗，其中包括荷蘭阿姆斯特丹大學著名臨床病毒學家Joep Lange。他們乘坐的馬來西亞客機MH17在飛往參會目的地時遭到襲擊，在烏克蘭墜機。

　　盡管如此，該領域依然取得了一些略讓人滿意的成果，比如通過編輯DNA使免疫細胞可以抵抗艾滋病病毒的治療方法的開始。另外兩名澳大利亞感染者經過干細胞癌癥療法治療后，到目前為止仍未檢測到他們體內的艾滋病病毒。

　　大腦研究 雄心勃勃

　　納米科技和計算機技術史無前例的發展推動著雄心勃勃的大腦工程。今年，很多相關工作都經歷了重要轉折，盡管并非所有的轉折都是正面的。7月，歐盟利用超級計算機模擬大腦的旗艦項目“人腦工程”經歷了一場騷亂。在寫給歐盟委員會的一封抗議信中，超過150名科學家聯名指控這項斥資10億歐元的人類大腦計劃存在專制性，而且偏離其科學目標；他們威脅除非對項目管理進行徹查，否則將退出合作。相關各方目前正在調解仲裁，修改后的計劃有望在2015年早期公布。

　　相較而言，美國“腦計劃”（推進創新神經技術腦研究計劃）則走得更加平穩。該計劃今年獲得首批撥款支持。日本在10月份也加入了全球大腦研究潮流，宣布了一項叫作Brain/MINDS（綜合神經技術疾病研究腦圖）的雄心勃勃的10年計劃，該項目計劃繪制絨猴的大腦來幫助人類神經病學和精神疾病研究。

　　氣候研究 依然炙熱

　　對于很多氣候學家來說，過去數月經歷了一場令人沮喪的演練，他們在等待一場厄爾尼諾現象——在太平洋東部預測的一次強氣候變暖事件，但是這次厄爾尼諾現象卻始終未曾來臨。盡管如此，2014年很可能是約140年前現代氣候紀錄開始以來的最熱年份，比1998年、2005年和2010年統計的高溫紀錄更熱。

　　科學家依然在爭論過去15年中導致變暖趨勢相對變緩的原因。今年發表的一篇引人深思的研究把原因歸咎于攜帶熱量到大西洋和南半球海洋深層的洋流循環的階段性變化。另一篇分析則爭論稱，全球變暖放緩是由大西洋氣溫升高所致，反過來又導致太平洋東部變冷。

　　在政策前沿，政府間氣候變化專門委員會11月份完成了第5次評估報告，警告如果繼續排放溫室氣體，將導致“嚴重、普遍以及不可逆轉的人類和生態系統影響”。中國和美國均承諾減少溫室氣體排放，增加了發達國家和發展中國家2015年在巴黎達成新國際氣候公約的希望。

　　干細胞研究 鬧劇與成績

　　2014年在干細胞激進發展中拉開帷幕。1月份，日本理化研究所（RIKEN）發育生物學中心（CDB）的研究人員宣布了一項令人震驚的發現：一種出人預料的通過把成熟的體細胞浸泡在某種酸性溶液或是利用物理壓力快速便捷地制作多能干細胞的方法。但是這項發表在《自然》雜志的研究隨后被發現含有篡改的數據和圖像，而且重復性實驗均以失敗告終。該篇文章在7月份被撤回。8月份CBD該文章共同作者之一、再生醫學先驅笹井芳樹自殺身亡。

　　9月份，陷入重圍的CBD終于傳出一些好消息，眼科中心醫生Masayo Takahashi帶領團隊進行了國際上首例誘導性多能細胞（iPS）臨床實驗。另外，全球首例胚胎肝細胞治療脊柱損傷臨床試驗也帶來了新的希望，該實驗經歷2011年突然關停之后再次重啟。

　　在另一項研究進展中，馬薩諸塞州哈佛大學的Douglas Melton找到了如何從干細胞中制作生成胰島素β細胞的方法，該發現可以幫助研究Ⅰ型糖尿病新療法，其前提是研究人員可以阻止免疫細胞攻擊該細胞。與此同時，美國一些州出現的“試驗權”法律也允許使用未經驗證的干細胞療法；在日本，新臨床指導規章允許干細胞療法不經過嚴格的效果實驗即可進入臨床，引起生物倫理關注。

　　病原體研究 實驗室危機

　　人們的冰箱中寄居著什么樣的生物危害？今年7月1日，美國政府研究人員在馬里蘭州貝塞斯達市國立衛生研究院（NIH）儲藏室中發現了6瓶60年前的天花病毒。

　　此次發現把注意力引向美國政府實驗室的生物安全失檢問題，包括美國疾控中心（CDC）披露出的真相，該機構研究人員曾在炭疽芽胞菌方面存在錯誤處理行為，而且曾不小心把危險的H5N1流感病毒運至另一個實驗室。8月份，對NIH進行的一次“安全清理”中發現一個100年的盛有危險性病原菌和蓖麻毒素的盒子。

　　這些事件重新引起對一些病原菌研究的收益是否大于其潛在危險的爭論。10月中旬，白宮發布的一項聲明在研究人員之間引起轟動，該聲明稱將不資助那些涉及病原體的新“獲得性功能”研究，如流感病毒，以防病原體變得更加致命或導致擴散。它還要求研究人員停止正在進行的獲得性功能試驗。NIH在此基礎上進一步要求即刻停止它所資助的約20項研究，并請兩個顧問小組在未來一年對相關研究風險和收益進行評估。