Science：2021年度十大科學突破榜單

結果參考了為期兩週的網友投票，其中 有3項和Nature評選出的事件一致。

下面我們一一回顧。

默克新冠口服藥可降低30%的住院、死亡風險

疫苗在抗擊新冠疫情的鬥爭中發揮了重大作用，但今年有一個強有力的新選手也加入了進來：抗病毒口服藥。

一個是來自美國製藥公司默克 (Merck) 的莫奈拉韋 (molnupiravir)。

根據該公司提交給監管機構的最終資料，如果在感染早期服用該藥，就可將未接種疫苗的高危人群住院或死亡的風險 降低30%。

如果在出現症狀的3天內服用它，可將住院率降低89%。

科學家表示，抗病毒藥物不能取代疫苗接種，新藥的不確定性仍然很多，但它們的出現仍然至關重要，尤其是萬一後續出現新的奧密克戎變體時。

首次在土壤中提取到古人類DNA

今年，科學家們首次從洞穴中的 土壤中提取到了古人類細胞核中的DNA，他們使用這種“泥土DNA”來重建世界各地穴居人的身份。

在西班牙的Estatuas洞穴中，提取到的核DNA揭示了8萬到11.3萬年前生活在那裡的人類的遺傳特徵和性別，並表明尼安德特人的一個譜系在10萬年前結束的冰川期之後取代了其他幾個譜系。

在美國佐治亞州的Satsurblia洞穴兩萬五千年曆史的土壤中，科學家們發現了來自以前未知的尼安德特人系的女性人類基因組，以及野牛和現已滅絕的狼的遺傳痕跡。

這些發現可以幫助科學家回答更多關於 古代物種興衰的問題。

迷幻藥物可治療PTSD

迷幻藥改變精神的能力，使人們一度對其治療精神疾病抱有很大的希望，但一直缺少大型、嚴格的實驗證明。

今年這一領域取得了巨大勝利：5月發表在Nature Medicine上的一項研究發現，3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA)，也就是 俗稱的“搖頭丸”，能顯著降低創傷後應激障礙 （PTSD）患者的症狀。

76名受試者接受了三期8小時的藥物治療。兩個月後，67%的受試者不再符合PTSD的診斷標準，而這一數字在採用心理療法的對照組中只有32%。

小鼠胚胎在“玻璃瓶”中正常發育

深入研究人類早期胚胎髮育的過程可以幫助科學家瞭解流產和出生缺陷，並完善體外受精 (IVF) 方案。

但是法律、實踐和倫理方面的問題限制了這方面的研究。

今年，科學家們發現了潛在的替代方案：不僅讓小鼠胚胎在人造子宮“玻璃瓶”中發育的時間從3-4天突破到了 11天，還實現將人類胚胎幹細胞和誘導多能幹 （iPS）細胞重程式設計為類似胚泡的結構。

儘管這種 人造胚泡不是真正的胚胎，但它可以提供一個有指導性的、爭議較少的替代方案。

人造單克隆抗體“馴服”傳染病

被稱為 單克隆抗體（mAbs）的實驗室抗體已經徹底改變了某些癌症和自身免疫性疾病的治療，但它們在對抗 傳染病方面的成功有限。

今年情況發生了變化，因為它成功侵入了SARS-CoV-2 （也就是新冠病毒）和其他威脅生命的病原體，包括呼吸道合胞病毒 （RSV）、愛滋病毒和瘧疾寄生蟲等等。

高昂的成本和在必須在採用注射劑的需要使許多人還沒法從中受益，但隨著價格下跌、注射劑取代輸液以及更有效的mAb進入市場，它們有希望成為傳染病武器庫中的標準武器。

核聚變能達到“能量平衡”

核聚變為太陽和其他恆星提供能量，長期以來一直被視為解決地球能源問題的方法。但要達到所需的壓力和溫度——相當於太陽核心溫度的10倍——是出了名的困難。

美國國家點火裝置 （NIF）8月份的一個結果讓科學界自己都感到驚訝，他們產生了一個達到了能量平衡的核聚變反應，即反應產生的能量超過了點燃它所需的鐳射能量。

倫敦帝國理工學院這一領域研究中心的聯合主任Steven Rose教授表示：“這是慣性聚變 自1972年開始以來最重大的進展。”

火星核心被揭祕

岩石行星的內部是一種時間機器：其稠密的核心、粘性地幔和硬化的地殼可以揭示它是如何合併、攪動和沉澱成今天這個樣子的。

此前，人類只能進入兩個這樣的時間艙：地球，以及阿波羅任務期間的月球。

現在，NASA的InSight著陸器上的儀器首次通過“火星地震”揭開了火星埋藏的祕密：它有一個薄地殼、一個淺地幔和一個 異常大的金屬液核——從距離火星表面下方大約1500公里處開始，剛好是火星半徑的一半。

接下來的3大科學事件則 同樣登上了Natue的年度科學榜單，我們按照得票數從低往高排序。

μ子磁性超出預計，或顛覆粒子物理標準模型

在美國費米國家加速器實驗室的這個環內，μ子像指南針一樣在一個精確到十億分之三十的磁場中旋轉。

它的磁性超出了理論預測，雖然只相差0.1%，但卻可能讓物理學界50年來奉為圭臬的粒子物理標準模型被顛覆。

這就是今年轟動物理界的大事件。

進一步瞭解：

粒子物理標準模型錯了？電子“表哥”磁性超出理論預計，物理學家找到未知粒子存在證據

CRISPR可直接應用於體內

基因編輯工具CRISPR在2020年首次獲得臨床勝利。

當時它似乎可以治癒患有兩種遺傳性血液疾病、鐮狀細胞病和β-地中海貧血的人，不過這些治療都是在 實驗室培養皿中進行的：從患者體內取出有缺陷的造血幹細胞，對其進行編輯，然後將這些細胞重新注入患者體內。

今年，科學家們更進一步，直接 在體內使用CRISPR進行基因編輯。

在一項小型研究中，該操作減少了一種有毒的肝臟蛋白質，並改善了遺傳性失明患者的視力。

進一步瞭解：

注射“基因剪刀”治療罕見遺傳病，患者28天內無明顯不良反應，諾獎得主很激動

榜單之首：AlphaFold2

毫無疑問，不管是Nature評選還是Science評選，2021年度最大的科學突破就是AlphaFold2。

在此之前，複雜度遠超人們想象的蛋白質結構，只能在通過艱苦的實驗室分析來確定。

而成功預測人類98.5%蛋白質結構的AlphaFold2，無疑是計算機和結構生物學領域當之無愧的重大突破。

現在，研究新冠病毒的科學家也在使用AlphaFold2來模擬奧密克戎變體棘突蛋白突變的影響。

進一步瞭解：

巨大沖擊！AlphaFold2再登Nature，從業者都懵了：人類98.5%的蛋白質，全都被預測了一遍

以上。

除了十大年度科學突破，Science還評選出了 三大breakdown科學事件，它們分別關於希望渺茫的氣候目標、引發憤怒的阿爾茨海默病藥物，以及相關科學家們在新冠疫情意見分歧上受到排斥和攻擊的事件。