二0二0年十大國際科技新聞

2020，整個世界直面不確定性和不安全感。在科研領域，疫情的影響讓很多研究放慢了腳步，但關乎人類自身、關乎尖端探索的事業從未擱置，我們依然看到這些消息振奮著人心，沖刷著認知，澆筑著希望。希望仍在。變局中我們前所未有地認識到，攜手同行是這樣重要，一切的不安惶恐終究只是過客，對前行者來說，頭頂不熄的科技之光永照星河。2020年12月27日，由科技日報社、部分兩院院士和媒體人士共同評選出了2020年國際、國內十大科技新聞。

新冠疫苗加速研發

新冠讓超百萬條鮮活生命離開了這個世界。為應對這場人類社會的重大災難，史無前例的疫苗高速開發和測試大幕拉開了。截至2020年12月10日，全球有162種候選疫苗正處于研發階段，其中52種候選疫苗已經進行臨床試驗。《科學》雜志稱，“從未有如此多的候選疫苗幾乎同時開展大規模有效性試驗，政府、企業、學術界和非營利組織也從未在這樣短的時間里在同一種傳染病上投入如此多的財力、人力和精力。”突出的例子如美國制藥企業輝瑞的疫苗研發主管凱瑟林·簡森帶領的團隊，在破紀錄的210天里推出了一支通過臨床驗證的疫苗;中國工程院院士、軍事科學院軍事醫學研究院研究員陳薇領銜團隊研發的“Ad5腺病毒載體疫苗”，在全球范圍內第一個進入Ⅱ期臨床試驗，給世界人民帶來希望。

? 目前最強逆轉艾

? 滋病病毒潛伏方? 法發現

艾滋病由人免疫缺陷病毒（HIV）引起，而HIV就是一種逆轉錄病毒，其無法治愈的原因，是因為目前的抗逆轉錄病毒治療，都不能徹底清除HIV感染，這種病毒會在細胞中潛伏，以此方式“躲避”免疫系統。因此科學家們設計出了“激活并殺死”的方法，先將病毒從潛伏的受感染細胞中驅趕出來再進行清除。只可惜，該方法在此之前一直沒有成功。直到2020年2月份，美國的科學家們通過兩種方法來逆轉艾滋病病毒的潛伏，而當逆轉潛伏法與適當藥物相結合，顯著提高了清除該病毒的概率，這種“激活”隱藏病毒的手段，是迄今最強大的潛伏逆轉方法。當然，兩種“激活”法要結合后續的“殺死”步驟才能完成清除功能，但其無疑為醫學界進一步理解病毒維持機制打開了一扇新的大門，讓艾滋病治療研究向前邁出了“震驚的一步”。

? 宇宙物質起源

? 首個佐證

2020年，日本T2K中微子實驗國際共同研究團隊為“正反物質不對稱”這一假說帶來了重要支持：他們首次成功讓“中微子振蕩”現象中決定“粒子與反粒子舉動差異”程度的物理量取值范圍得到了限制。這項研究歷經十年。科學家們把已知中微子分為電子型中微子、繆子型中微子和陶子型中微子三種類型及其相應的反中微子，這些“變色龍”能在以接近光速的速度行進時發生改變，即所謂的“中微子振蕩”。T2K團隊從近1021次質子打靶產生的中微子中檢測到90個電子型中微子和15個電子型反中微子。數據分析表明，繆子型中微子轉變成電子型中微子的概率，高于繆子型反中微子轉變成電子型反中微子的概率。這或是我們研究宇宙物質起源的第一個佐證，讓人類距離解開宇宙之謎又近了一步。

? 迄今最大規模

? 人類遺傳變異體? 目錄公布

在人類基因組中，絕大多數基因的功能依然未知。揭示基因功能的一種方法是觀察基因發生突變后的結果。這些變異體往往會產生不良結果，但通常較為罕見。大規模基因測序研究則有助于考察這些功能喪失型變異體的效應，將能帶來對人類生物學特征和疾病的重要見解。2020年6月，英國《自然》旗下雜志同時發表一系列報告，集中描述了對一個匯集了逾14萬人樣本的數據庫——基因組聚集數據庫的應用，其涵蓋從125748個全外顯子組和15708個全基因組測序數據集中，鑒定出的443769個預測的功能喪失型變異體。這是人們迄今擁有的最大規模人類遺傳變異體公開目錄。

? 馬斯克發布可實

? 際運作的腦機接口

2020年8月末，埃隆·馬斯克為腦機接口公司Neuralink舉行發布會，用“三只小豬”演示了可實際運作的腦機接口芯片和自動植入手術設備。因為被植入芯片的實驗豬，向全世界展示了神經信號的讀取和寫入，研究人員可以通過芯片傳導出來的信息看到豬的腦電圖。但需注意到，Neuralink芯片成功與否，其實并不完全取決于技術，還將取決于其能否說服人們“開頭顱、插芯片”，并試圖“篡改”人類自己的神經沖動。不過，馬斯克本人和該公司都表明，他們主要研究方向或將是醫療領域。如果它們的安全性和可靠性可以讓科學家、醫生以及許許多多患者們信服，那這一技術無疑將真正造福人類。

? 室溫超導在超高

? 壓下首次實現

超導不僅僅意味著零電阻，還可以完全抗磁性，這讓超導體在傳輸過程中幾乎沒有能量耗損，每平方厘米超導材料上還能承載更強的電流。可惜，目前大多數超導體僅在接近絕對零度的溫度下工作。2020年10月，一個美國團隊報告創造出一種有機源氫化物材料，首次在高達15攝氏度的溫度下觀察到室溫超導現象。此前研究表明，富氫材料在高壓下可以將超導溫度提高至-23℃左右。此次科學家將實現零電阻的溫度提高到了15℃，這是在2670億帕斯卡壓力下的一個光化學合成三元含碳硫化氫系統中實現的。開發在室溫下沒有電阻和磁場驅逐的超導材料，是凝聚態物理學追求的目標，新成果不但打破諸多障礙，還將為許多潛在應用鋪路。可以說，經過一個世紀的找尋，人類向創造出具有最優效率電力系統的目標邁出了重要一步。

? 快速射電暴在銀

? 河系內起源首次確定

快速射電暴自2007年第一次被發現以來身上迷霧一重疊一重。其物理起源未知，但能量極大，無法忽視。盡管付出了很多努力，科學家也一直在發展相關理論，但從未能理解快速射電暴背后的物理學原理，連確定起源也存在著巨大挑戰。2020年11月，英國《自然》雜志發表的3篇論文稱，科學家首次確定了一個快速射電暴在銀河系內的起源：多個衛星及地面望遠鏡探測到的這些無線電波的明亮脈沖顯示，它們來自銀河系內的一顆磁星。這是第一個探測到無線電波以外輻射的快速射電暴，且是第一個在銀河系中被發現的，同時也是第一個與被稱為磁星的恒星殘留物有關的快速射電暴，證明了磁星可以是快速射電暴的起源。該發現得益于加拿大和美國團隊對快速射電暴的持續關注，以及中國500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）對這一天空區域的重要監測結果。

? “阿爾法折疊”精

? 準預測蛋白質三

? 維結構

一個名為“阿爾法折疊”的AI攻克了生物學領域一項重大難題：預測蛋白質如何從線性氨基酸鏈卷曲成3D形狀以執行任務。人體每一種蛋白質都包含幾十到幾百種氨基酸，其順序決定了它們之間的作用，賦予蛋白質復雜的三維形狀，進而決定了蛋白質的功能。目前，在生命體內發現的2億多個蛋白質中，只有17萬個蛋白質的結構被破解。在2020年的“蛋白質結構預測關鍵評估”中，“阿爾法折疊”在滿分100的比賽中的中位分數為92.4，預測最具挑戰性的蛋白質的平均得分為87，比次優預測高出25分。它甚至擅長預測嵌入細胞膜的蛋白質結構，而細胞膜正是許多人類疾病的核心，以往的X射線晶體學很難對其展開研究。這一技術成就被認為將改變結構生物學和蛋白質研究的未來。

? “基因魔剪”首次

? 治愈兩種遺傳性

? 血液病

鐮刀型紅細胞貧血和β-地中海貧血，是兩種常見的基因缺陷性疾病，其共同特點是由于珠蛋白基因的缺陷使血紅蛋白中的珠蛋白肽鏈有一種或幾種合成減少或不能合成，從而產生無效的血紅蛋白。2020年年底，美國研究人員宣布他們用CRISPR技術對患者的骨髓干細胞進行基因編輯后，兩名β—地中海貧血患者和一名鐮狀細胞疾病患者，不再需要輸血。最新的報告表明，患者的治療時間長達17個月，現在正在產生大量胎兒血紅蛋白，并且再沒有經歷過每幾個月發作一次的疼痛。這一次，“基因魔剪”實現了精準靶向治療，為未來基因缺陷性疾病的成功治愈提供了可能。當然，CRISPR這一技術在疾病領域的應用，才剛剛開始。

? ?嫦娥五號

? ?“攬月”而歸

2020年12月19日，中國嫦娥五號任務月球樣品正式交接。中國首次地外天體樣品儲存、分析和研究工作拉開了序幕。嫦娥五號任務是“探月工程”的第六次任務，也是中國航天迄今為止最復雜、難度最大的任務之一。其有著非常重要的意義——實現中國開展航天活動以來的四個“首次”：首次在月球表面自動采樣;首次從月面起飛;首次在38萬公里外的月球軌道上進行無人交會對接;首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球。美國《科學》雜志對此予以高度關注。該雜志報道中指出，嫦娥五號是中國一系列雄心勃勃探月計劃的最新行動，它在月表著陸后，從月表鏟取一些月壤樣品，還鉆探到月表之下2米采集月壤巖芯。這些樣本將有助于科學家進一步厘清月球的年齡，而且是自1972年人類最后一次執行登月任務40多年后再次從月球帶回巖石樣本。