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《科学》公布2012年度十大科学突破SPECIAL SECTION Breakthrough of the Year WINNER 1524 The Discovery of the Higgs Boson RUNNERS-UP 1525 A Home Run for Ancient DNA 1526 Genomic Cruise Missiles 1527 Crash Project Opens a Door in Neutrino Physics 1528 Genomics Beyond Genes 1529 Scary Engineering Tames Martian Terror 1530 First Protein Structure From an X-ray Laser 1530 Brain-Machine Interfaces Start to Get a Grip 1531 Majorana Fermions, Quasi-Here at Last 1532 Making Eggs From Stem Cells OTHER FEATURES 1526 Italian Quake Verdicts Rattle Researchers 1528 Areas to Watch 1532 Scorecard 1533 A Year On, the H5N1 Debate Remains Infectious, With No End in Sight 1534 The Year in News >> Editorial p. 1511; Articles pp. 1558 to 1582; Science Careers story by E. Pain; Science Podcast; and videos online at www.sciencemag.org/special/btoy2012 《科学》：明年六大科学领域值得关注12月21日出版的美国《科学》杂志认为，2013年有6大科学领域值得关注：单细胞测序、“普朗克”探测微波背景辐射、人类连接组计划、探索南极冰下世界、癌症免疫疗法和基础植物研究。 单细胞测序：细胞是生物学的基本单位，研究人员正努力尝试将它们进行单个分离、研究和比较。目前生物学研究中的基因组测序多是提取大量细胞中的遗传物质后进行的，忽略了细胞间的差异，而单细胞测序可以避免这种情况。一些科学家认为，通过研究单个、完整细胞内的遗传物质，有朝一日可以理解细胞特别是脑细胞的工作机制。在2013年，单细胞测序有望揭示更多信息，如了解癌细胞如何在肿瘤内变化以及每个细胞内“定居”着多少版本的基因，相关技术有望用于癌症诊断。 “普朗克”探测微波背景辐射：目前科学界普遍认为，宇宙诞生于距今137亿年前的一次大爆炸，微波背景辐射是大爆炸的“余烬”，它均匀地分布在整个宇宙空间。欧洲航天局的“普朗克”卫星以德国物理学家马克斯·普朗克的名字命名，它携带了一系列高灵敏度仪器，能够对宇宙微波背景辐射进行深入探测。2013年，“普朗克”将对宇宙微波背景辐射进行迄今最精确的绘图，以更高的精度检测现在的宇宙学理论，并可能发现证据补充或修正“大爆炸”理论。 人类连接组计划：人类连接组计划是始于2010年的一项耗资3850万美元的项目，旨在通过扫描1200名健康成年人的大脑，比较他们大脑各区域神经连接的不同、以及如何由此导致认知和行为方面的个体差异，最终描绘出人类大脑的所有神经连接情况。2013年人类连接组计划将于全面展开。目前，支持者和反对者正在辩论人脑神经连接图谱可以在何种程度上促进对大脑功能的理解，到明年这个时候，人类连接组计划将为这些争议提供丰富得多的数据。 探索南极冰下世界：今年2月，俄罗斯科学家经过多年努力后，终于钻透南极东部约4000米厚的冰层，抵达了神秘的冰下湖泊——东方湖。俄罗斯也由此成为世界上首个接触到冰川下湖泊的国家。这个团队12月再次回到东方湖，他们计划带回湖面的冰层样本，希冀发现湖中的生物迹象，了解生命如何在极端环境下生存。美国和英国科学团队也计划对东方湖展开探索。 癌症免疫疗法：科学界近来已经开发了能够驱使人体免疫细胞抗击癌症的药物，并帮助一小部分受癌症困扰的患者战胜疾病。研究人员预测，将两种针对不同生物通道的靶向免疫疗法结合，将会给癌细胞更强烈的打击。在2013年，有望看到联合使用两种疗法抗癌的临床试验结果。 基础植物研究：基础植物研究有望在2013年获得一些成果，如让农民用上抗旱作物，企业也可能开始销售首款以海藻为原料制成的生物燃油。此外，研究人员还在探索调控植物生长的因素，期望探明分子和遗传两方面的因素在生长过程中的互动细节。这些研究将有助于揭示植物如何通过自然变异来适应气候变化。中国大亚湾反应堆中微子实验 美国《科学》杂志12月20日公布了本年度10大科学突破（《科学》相关报道），科学家在难以捉摸的希格斯玻色子亚原子粒子研究领域取得的成果被评为2012年最重要的科学发现。40多年前，科学家假定了希格斯玻色子的存在，它是解释其他基本粒子（诸如电子和夸克等）如何获取其质量的关键。 1.希格斯玻色子 7月4日，科学家宣布找到了希格斯玻色子存在的证据，从而完成了粒子物理标准模型。该模型解释了粒子如何通过电磁力、弱核力和强核力相互作用以组成宇宙中的物质。然而，在今年之前，科学家无法解释这些基本粒子如何获得它们的质量。 《科学》新闻记者艾德里安表示，物理学家假设空间由与电场类似的“希格斯场”所填充。粒子与“希格斯场”相互作用以获取能量以及质量。“希格斯场”是由分布在真空中的希格斯玻色子组成，物理学家现在将它们从真空中轰出并进入短暂的存在状态。 但是，观察到希格斯玻色子可谓来之不易甚或代价不菲。在瑞士日内瓦附近的粒子物理实验室中，与造价高达55亿美元的原子加速器相伴的数千名研究人员借助两台巨型粒子探测器（ATLAS和CMS）发现了盼望已久的玻色子。 除希格斯玻色子的发现外，《科学》杂志及其发行机构美国科促会确认的本年度其他9项具有开创性的科学成就如下： 2.丹尼索瓦人基因组 一种将特定分子绑定在DNA（脱氧核糖核酸）单链上的新技术帮助研究人员仅用一块远古人的小指骨碎片，就完成丹尼索瓦人完整的基因组测序。该基因组序列让研究人员能够将丹尼索瓦人——这是与尼安德特人密切相关的古老人类——与现代人进行比较。研究显示，该指骨属于生活在7.4万年至8.2万年之间的一个眼睛、毛发和皮肤均为棕色的女孩，她死于西伯利亚。 3.让干细胞形成卵子 日本研究人员证实，小鼠的胚胎干细胞可被诱导成为具有生育能力的卵细胞。在研究中，他们让实验室中受精的细胞在代孕母体发育并产下小鼠幼仔。这种方法要求发育中的卵子在雌性小鼠体内存留一段时间。虽然这没有达到科学家追求的完全在实验室中得到卵细胞的终极目标，但是它为研究基因和其他影响生育力和卵细胞发育的因素提供了强有力的工具。 4.好奇号的着陆系统 尽管无法在火星条件下测试其探测器所有的着陆系统，但在加州帕萨迪纳美国宇航局喷气动力实验室里承担探索火星使命的工程师们仍安全并准确地将好奇号探测车抵达火星表面。这个3.3吨的飞行器因过重而无法以传统的方式登陆，为此该团队从起重机和直升飞机那里得到灵感，创建了“空中起重机”着陆系统，它将带轮的好奇号吊挂在3根线缆的末端让其着落。这一完美无暇的着陆让设计人员再次获得了信心，宇航局希望未来在已有的探测车附近让第二辆探测车着陆，并将第一辆探测车取得的样本收集起来送回地球。 5.X射线激光解开蛋白质的结构 研究人员用一种比传统的同步加速辐射源亮10亿倍的X射线激光确认了布氏锥虫所需的一种酶的结钩，这种寄生虫是引起非洲昏睡病的原因。新的研究进展证明了X射线激光解密蛋白质的潜力，而这是传统的X射线源所无法做到的。 6.基因组的精密工程 通常，人们无法确定对高级生物的DNA进行修改和删除的最终结果。然而，在2012年，名为“转录激活子样效应因子核酸酶”（TALENs）的工具赋予研究人员改变或关闭斑马鱼、蟾蜍、牲畜及其他动物甚至病人的细胞中特定基因的能力。这种技术以及其他新兴的技术与已有的基因靶向技术一样廉价和有效，同时它能让研究人员在健康人和病人中确认基因及变异的特定作用。 7.马约拉纳费米子 人们有关马约拉纳费米子是否存在的问题的争论已有70多年，该粒子会作为它们自己的反物质并湮灭它们自己。今年，由荷兰物理学家和化学家组成的研究小组首次提出了马约拉纳费米子以准粒子形式存在的可靠证据，它们是相互作为的电子群，其行为像单个粒子。该发现促使人们努力将马约拉纳费米子结合到量子计算中，因为科学家们认为由这些神秘粒子组成的“量子比特”与目前数字计算机中所拥有的比特相比，能够更有效率地存储和处理数据。 8.ENCODE项目 今年，超过30篇文章报道的一项长达10年的研究显示，人类基因组比研究人员曾经认为的更具“功能”。尽管只有2%的基因组会为实际蛋白编码，但“DNA元素百科全书”（ENCODE）研究项目表明，基因组的大约80%是有活性的，可帮助开启或关闭基因。这些新的细节有望帮助研究人员理解基因受到控制的途径，以及澄清某些疾病的遗传学风险因子。 9.大脑/机器界面 曾经用大脑神经记录移动电脑荧幕上光标的同一个研究团队在2012年向人们展示，瘫痪的病人能够用他们的思想来移动一个机械臂并从事复杂的三维运动。该技术虽然仍处于试验阶段且极端昂贵，但科学家希望更先进的计算程序可改善这种神经性假体以帮助因中风、脊髓损伤及其他疾病导致瘫痪的病人。 10.中微子混合角 数百名在中国大亚湾反应堆中微子实验中工作的研究人员报告了一个模型的最后的未知参数，该模型描述了被称作中微子的这种难以捉摸的粒子在以接近光速穿行时，如何从一种类型或“特色”变形为另一种类型。这些结果显示，中微子和反中微子可能会以不同的方式改变其特色，并提示中微子物理可能有朝一日帮助研究人员解释为什么宇宙含有如此多的物质及如此少的反物质。如果物理学家无法发现超越希格斯玻色子的新粒子，那么中微子物理可能会代表粒子物理学的未来。[ Last edited by myprayer on 2012-12-22 at 21:32 ] |
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2012-12-22 13:20:03, 54.12 M
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