《科學》2019年科學大事件展望

編譯 方陵生

極地考察船“RV極星號”，整個冬天它都將待在北極的海冰上

歐洲和美國的科學家在2019年將面臨不確定的政治背景，這對科研投入和合作將產生影響，這種不確定性對英國的影響尤為嚴重。英國計劃于2019年3月退出歐盟，目前尚未就退出條件達成一致意見。盡管如此，在新的一年里，一些重大科研發現仍然有可能會成為頭條新聞，包括天文學家在一項名為“事件視界望遠鏡”（Event Horizon Telescope）的國際科研合作項目中，首次拍攝到了銀河系中心超大質量黑洞的清晰圖像。據《科學》雜志預測，其他研究領域內的發現和科研政策的變化亦有可能成為2019年的重要科學新聞。

▍氣候科學：極地冰層成為焦點

如果想要知道地球變暖會怎樣，不妨先關注下地球兩極。2019年，兩個國際項目將首先聚焦北極冰層。2019年9月，德國破冰船“RV極星號”（RV Polarstern）將在冰凍的北極海冰上待上整整一年，這艘北極考察船將作為北極氣候研究多學科漂移觀測站計劃（MOSAiC，一個耗資1.2億歐元科考項目）的中央樞紐。通過該計劃，來自17個國家的研究人員將對極地云層、海洋動力學，以及北極向無冰夏季轉變的影響等展開廣泛的調查研究。

另外，2019年年底，美國和英國研究人員將遠征南極，在偏遠的思韋茨冰川呈扇形展開對整個地區的調研，預計耗資5 000萬美元、為期5年。思韋茨冰川是南極冰蓋的一部分，正面臨崩潰傾倒入大海的風險，這有可能導致海平面大幅升高。該項目將利用一切可能的方法，從地震儀到在海豹身上附著的傳感器等，對冰層結構、海水和冰下陸地的情況進行探測。隨著2018年相繼發射的兩顆衛星——“冰、云和陸地高程衛星2號”（ICESat-2），以及“重力恢復和氣候實驗衛星”（GRACE）分別開始傳回冰層厚度和質量等科研數據，兩大極地遠征科考任務也都將受益于衛星覆蓋范圍的進一步增加。

▍科學政策：科學決策如何應對技術挑戰

兩年來，美國總統唐納德·特朗普在沒有白宮科學顧問參與的情況下，一直在實施涉及科學和創新的決策。2018年7月底，特朗普提名了氣象學家凱爾文·德羅格梅爾（Kelvin Droegemeier）來填補這一空缺。他的提名對美國政府處理一系列技術挑戰意味著什么，人們將拭目以待。這些技術挑戰包括：從人類胚胎工程到自動駕駛汽車的監管，從打擊網絡恐怖主義到培養更懂技術的勞動力大軍等。一些科學問題的決策可能已經塵埃落定，比如退出巴黎氣候協議和伊朗核協議等，但還有許多問題尚未解決。

▍MeToo：被騷擾者的新權利

MeToo運動是指揭露性騷擾和性侵犯行為的一項運動。2019年，美國教育部可能會最終敲定一項有爭議的指導性規則，該規則將降低大學在性騷擾和性侵犯方面的監管責任，并賦予被告更多權利。2018年11月提出的新規定要求，對依據1972年的《教育法第九條》（Title IX）進行調查的方式作出改變。大學將不再負責調查校園外的騷擾或襲擊事件，但對校園內不當行為指控的證據的要求可能會提高。對性騷擾的定義將從普遍意義上的“不受歡迎的性行為”縮小到一個更為狹窄的范圍，即“不受歡迎的性行為，性質嚴重，具有普遍性，在客觀上具有攻擊性，以至受害者平等受教育的機會受到影響”。被告律師可以對原告進行盤詰，在2019年1月28日之前，這項提議將繼續聽取各方面意見。

▍粒子物理：μ介子研究中的新物理學發現

通過研究一種名為μ介子的粒子的磁性，物理學家希望幾十年來的研究在2019年有突破。費米國家加速器實驗室的科學家正在研究這種比電子更重、壽命更短的μ介子是否比理論所預測的更有磁性。1997—2001年，布魯克海文國家實驗室進行的介子g-2實驗發現了μ介子這種磁性超常的現象。2013年，物理學家將15米寬的電磁鐵實驗移到了費米實驗室，對儀器進行了升級，并于2018年1月開始記錄數據。隨著世界上最大的粒子加速器——歐洲大型強子對撞機停機兩年后成功升級，首批研究結果可能成為2019年粒子物理學領域最轟動的事件之一。

▍生物物理學：揭示細胞內部細節

在細胞生物學中，更高的分辨率意味著更多的發現?，F在，科學家準備組合使用新的工具和技術，近距離觀察細胞內部情況，前所未有地展示細胞內部的3D結構。研究人員已經可以對單個細胞中的DNA、蛋白質、RNA和表觀遺傳標記進行分析。

2019年，一些跨學科研究小組計劃將這些方法與低溫電子斷層掃描、追蹤分子的標記技術以及其他類型的顯微鏡技術結合起來，以觀察亞細胞結構和過程。例如，一種多方位的DNA成像和染色技術可以為觀察染色體如何折疊提供新的工具。這種組合技術可以在分子水平上更清晰地顯示細胞如何分裂和改變形狀，以及基因活動如何影響其結構和功能等細節。

▍氣候科學：“減少陽光”給地球降溫實驗

一種通過暫時減弱太陽光來抑制全球變暖的地球工程技術可能會在2019年進行首次小規模實驗。在這一太陽地球工程實驗中，大量反射性氣溶膠粒子被噴射到高層大氣中，模擬火山噴發的降溫效果。在由哈佛大學氣候科學家牽頭的“平流層可控擾動實驗” （SCoPEx）中，將以一種小規?？煽氐姆绞絹眚炞C這一想法。如果該計劃得到咨詢委員會的批準，該小組將氣球放飛到平流層，在那里釋放出100克的反光顆粒（可能會是碳酸鈣，抗酸藥片中的白堊成分），氣球穿過這些顆粒流飛回地面時，可以觀察其降溫效果。但“減少陽光”計劃尚有爭議，一些科學家認為，“減少陽光”不會減少導致氣候變化和海洋酸化的二氧化碳的累積，而且這一方法也還沒有得到國際有關機構的認可。

▍科學政策：美國政界意見分歧

2019年，在一個意見分歧的政府管理下，美國科學將會如何發展，也許需要一個占卜板來進行預測。現在的情況是，民主黨掌管了眾議院，而共和黨保有了參議院，總統唐納德·特朗普主導白宮。已知一些閃點行動包括：民主黨人就特朗普政府的環境和能源政策向其發起挑戰。還有一些可能，包括最高法院是否會在2020年的人口普查中提出公民權問題，以及議員們能否暫停黨派間的爭論，以便促進美國創新的基礎設施計劃的實施，新國會議員中的一些科學精英希望能夠對這項計劃有所促進。

▍生物技術：首批抗瘧轉基因蚊子在非洲放飛

在掌管了美國眾議院之后，民主黨人將重新審視環境政策

非洲將于2019年在布基納法索釋放首批轉基因蚊子，這是“基因驅動”抗擊瘧疾戰略的第一步，也將是首次釋放按蚊屬轉基因蚊子（按蚊是一種會傳播瘧原蟲的蚊子）。在非營利組織——“靶向瘧疾”（Target Malaria）的管理下推進這種基因驅動抗擊瘧疾的方法。這些轉基因蚊子可以在野生蚊子種群中傳播突變，破壞瘧蚊的關鍵生育基因，或降低傳播疾病的雌蚊的比例。但首批釋放的轉基因按蚊不攜帶這種突變，也不打算通過它們來減少蚊子種群的數量。研究人員將釋放不到1萬只經過基因絕育處理的雄性蚊子，觀察它們是如何在野外生存和傳播的，以便向管理人員和社區宣傳轉基因蚊子的相關內容。

▍環境保護：世界各國的生物多樣性評估

一份歷時三年的地球生物多樣性和生態系統評估報告將于5月發布，通過對50年來物種滅絕和海洋保護區范圍等指標發展趨勢的評估，該報告制定了為實現生物多樣性保護國際目標以及如何縮小許多地方存在差距的規劃。在政府間生物多樣性和生態系統服務科學政策平臺下，來自50個國家的科學家進行了科學文獻和數據的審查，這次報告是自2005年一項類似調查以來的第一次。報告將對正常和異常情況下的地球物種的未來進行預測，新的物種多樣性評估報告還將為2020年制定下一代生物多樣性的目標提供信息。

一項全球評估項目將對包括馬達加斯加犁頭龜在內的瀕危物種的生存狀態進行評估

▍空間科學：下一個行星探測任務

2019年7月，美國宇航局（NASA）將宣告其“新疆界計劃”中行星探測任務的重要內容，一項耗資10億美元的任務將在兩個預選項目中進行抉擇。“蜻蜓號”將派出一架半自主的四旋翼飛機飛越土衛六的表面（土衛六是土星的衛星，其表面留有液態甲烷河流的痕跡），這架飛行器將在土衛六上尋找可能與生命誕生的化學反應相關的線索。“彗星天體生物學探索樣本返回任務”將從67P/Churyumov-Gerasimenko彗星核上收集并帶回氣體和冰的樣本。這些樣本，很可能在幾十億年里沒有改變過，為人類了解彗星在其早期向地球輸送水和有機化合物的過程中所發揮的作用提供一扇探測窗口。

▍研究倫理：推動博物館藏品“歸根”

研究人員正在推進一項新的任務，努力歸還從博物館獲得的，甚至是在未經許可情況下以研究為目的而收集的骨頭和其他文物。在經過幾個世紀的掠奪性收藏之后，一些研究人員采用了新的合作方式，并擴大了歸還博物館藏品的范圍。澳大利亞近期發表的一項研究表明，通過古老的DNA可以將土著祖先的遺骸與還活著的后代準確地聯系起來。然而，一些人告誡稱，廣泛采用類似方法會導致人群的強制性基因檢測。2018年12月，法國一份由政府委托撰寫的報告建議，未來5年內，法國博物館將與非洲同行合作，應文物原屬國的要求，歸還在殖民統治期間掠奪的數萬件文物。

▍畜牧業：豬病疫情暴發仍有危機

養豬戶，或許還有一些培根愛好者，將非常關注2019年的頭條新聞，以尋找與非洲豬瘟（ASF）有關的消息。ASF病毒對人類無害，但在豬群中卻具有高度傳染性和致命性，疫情導致的病豬撲殺和貿易禁令給養豬業造成了嚴重的經濟損失。

2018年，歐洲在ASF研究上已取得重大進展。在保加利亞、比利時和匈牙利的家豬和野豬中首次發現ASF病毒，這種病毒通常是野豬傳染給家豬。德國、丹麥和其他主要豬肉生產國對豬病疫情危機處于高度戒備狀態。最令人擔憂的是，在中國也首次發現了ASF病毒。中國擁有全球最多的生豬數量，自2018年8月以來，中國已發生了80多起豬病疫情，包括在野豬群中暴發的疫情。有關部門已采取措施嚴格控制生豬運輸，撲殺了63萬多頭生豬。據報道，2018年12月中國還發布了禁止在野豬出沒地區養豬的規定。盡管采取了這些措施，病毒仍有可能在中國和亞洲其他地區繼續暴發。

▍生命倫理學：中國對基因編輯嬰兒的反應

2018年，在基因編輯嬰兒事件掀起一場軒然大波之后，中國可能會收緊有關人類基因工程方面的相關規定。賀建奎于2018年11月宣布編輯了一對雙胞胎女嬰在胚胎時期的基因，目的是為了保護她們及其后代不受艾滋病病毒感染，但他的做法在中國和世界范圍內都受到了廣泛譴責。大多數國家都禁止這類實驗，甚至判定這類實驗為非法行為。中國最相關的法規于2003年頒布之后，一直沒有更新，因而沒有涵蓋基因編輯技術進展方面的內容。自中國發布聲明以來，許多中國的研究人員、倫理學家和管理人員都呼吁對中國的生物倫理法律法規進行全面改革，不過目前還沒有指定任何機構或研究所牽頭這項工作。2019年人們還關注賀建奎是否會因此次事件而面臨處罰。（編者注：截至2019年1月22日，新華社已就“基因編輯嬰兒事件”發布初步調查結果。）

資料來源 Science