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更新時(shí)間:2021-12-17 14:35
作者:匿名
2021,疫情仍在全球蔓延,但今年也是科學(xué)豐收的一年,有大量關(guān)于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)、人類史前史和物理世界的發(fā)現(xiàn)。
那么,最值得關(guān)注的十大科學(xué)突破都有哪些?Science 緊隨 Nature,也公布了他們的年度榜單。
結(jié)果參考了為期兩周的網(wǎng)友投票,其中有 3 項(xiàng)和 Nature 評(píng)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(fēng)險(xiǎn)
疫苗在抗擊新冠疫情的斗爭(zhēng)中發(fā)揮了重大作用,但今年有一個(gè)強(qiáng)有力的新選手也加入了進(jìn)來(lái):抗病毒口服藥。
一個(gè)是來(lái)自美國(guó)制藥公司默克 (Merck) 的莫奈拉韋 (molnupiravir)。
根據(jù)該公司提交給監(jiān)管機(jī)構(gòu)的最終數(shù)據(jù),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(fēng)險(xiǎn)降低 30%。
另一個(gè)是美國(guó)輝瑞公司的 PF-07321332。
如果在出現(xiàn)癥狀的 3 天內(nèi)服用它,可將住院率降低 89%。
科學(xué)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(xiàn)仍然至關(guān)重要,尤其是萬(wàn)一后續(xù)出現(xiàn)新的奧密克戎變體時(shí)。
首次在土壤中提取到古人類 DNA
今年,科學(xué)家們首次從洞穴中的土壤中提取到了古人類細(xì)胞核中的 DNA,他們使用這種“泥土DNA”來(lái)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(wàn)到11.3萬(wàn)年前生活在那里的人類的遺傳特征和性別,并表明尼安德特人的一個(gè)譜系在 10 萬(wàn)年前結(jié)束的冰川期之后取代了其他幾個(gè)譜系。
在美國(guó)佐治亞州的Satsurblia洞穴兩萬(wàn)五千年歷史的土壤中,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了來(lái)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(xiàn)已滅絕的狼的遺傳痕跡。
這些發(fā)現(xiàn)可以幫助科學(xué)家回答更多關(guān)于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(duì)其治療精神疾病抱有很大的希望,但一直缺少大型、嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)證明。
今年這一領(lǐng)域取得了巨大勝利:5月發(fā)表在NatureMedicine上的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),3,4methylenedioxymethamphetamine(MDMA),也就是俗稱的“搖頭丸”,能顯著降低創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(PTSD)患者的癥狀。
76名受試者接受了三期8小時(shí)的藥物治療。兩個(gè)月后,67%的受試者不再符合PTSD的診斷標(biāo)準(zhǔn),而這一數(shù)字在采用心理療法的對(duì)照組中只有 32%。
小鼠胚胎在“玻璃瓶”中正常發(fā)育
深入研究人類早期胚胎發(fā)育的過(guò)程可以幫助科學(xué)家了解流產(chǎn)和出生缺陷,并完善體外受精 (IVF) 方案。
但是法律、實(shí)踐和倫理方面的問題限制了這方面的研究。
今年,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)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(fā)育的時(shí)間從3-4天突破到了11天,還實(shí)現(xiàn)將人類胚胎干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干(iPS)細(xì)胞重編程為類似胚泡的結(jié)構(gòu)。
盡管這種人造胚泡不是真正的胚胎,但它可以提供一個(gè)有指導(dǎo)性的、爭(zhēng)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(shí)驗(yàn)室抗體已經(jīng)徹底改變了某些癌癥和自身免疫性疾病的治療,但它們?cè)趯?duì)抗傳染病方面的成功有限。
今年情況發(fā)生了變化,因?yàn)樗晒η秩肓薙ARS-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)、艾滋病毒和瘧疾寄生蟲等等。
高昂的成本和在必須在采用注射劑的需要使許多人還沒法從中受益,但隨著價(jià)格下跌、注射劑取代輸液以及更有效的mAb進(jìn)入市場(chǎng),它們有希望成為傳染病武器庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)武器。
核聚變能達(dá)到“能量平衡”
核聚變?yōu)樘?yáng)和其他恒星提供能量,長(zhǎng)期以來(lái)一直被視為解決地球能源問題的方法。但要達(dá)到所需的壓力和溫度——相當(dāng)于太陽(yáng)核心溫度的10倍——是出了名的困難。
美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置(NIF)8月份的一個(gè)結(jié)果讓科學(xué)界自己都感到驚訝,他們產(chǎn)生了一個(gè)達(dá)到了能量平衡的核聚變反應(yīng),即反應(yīng)產(chǎn)生的能量超過(guò)了點(diǎn)燃它所需的激光能量。
倫敦帝國(guó)理工學(xué)院這一領(lǐng)域研究中心的聯(lián)合主任 Steven Rose 教授表示:“這是慣性聚變自 1972 年開始以來(lái)最重大的進(jìn)展?!?
火星內(nèi)核被揭秘
巖石行星的內(nèi)部是一種時(shí)間機(jī)器:其稠密的內(nèi)核、粘性地幔和硬化的地殼可以揭示它是如何合并、攪動(dòng)和沉淀成今天這個(gè)樣子的。
此前,人類只能進(jìn)入兩個(gè)這樣的時(shí)間艙:地球,以及阿波羅任務(wù)期間的月球。
現(xiàn)在,NASA 的 InSight 著陸器上的儀器首次通過(guò)“火星地震”揭開了火星埋藏的秘密:它有一個(gè)薄地殼、一個(gè)淺地幔和一個(gè)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(lái)的 3 大科學(xué)事件則同樣登上了 Natue 的年度科學(xué)榜單,我們按照得票數(shù)從低往高排序。
μ 子磁性超出預(yù)計(jì),或顛覆粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型
在美國(guó)費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的這個(gè)環(huán)內(nèi),μ子像指南針一樣在一個(gè)精確到十億分之三十的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)。
它的磁性超出了理論預(yù)測(cè),雖然只相差0.1%,但卻可能讓物理學(xué)界50年來(lái)奉為圭臬的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型被顛覆。
這就是今年轟動(dòng)物理界的大事件。
CRISPR 可直接應(yīng)用于體內(nèi)
基因編輯工具 CRISPR 在 2020 年首次獲得臨床勝利。
當(dāng)時(shí)它似乎可以治愈患有兩種遺傳性血液疾病、鐮狀細(xì)胞病和β-地中海貧血的人,不過(guò)這些治療都是在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中進(jìn)行的:從患者體內(nèi)取出有缺陷的造血干細(xì)胞,對(duì)其進(jìn)行編輯,然后將這些細(xì)胞重新注入患者體內(nèi)。
今年,科學(xué)家們更進(jìn)一步,直接在體內(nèi)使用 CRISPR 進(jìn)行基因編輯。
在一項(xiàng)小型研究中,該操作減少了一種有毒的肝臟蛋白質(zhì),并改善了遺傳性失明患者的視力。
榜單之首:AlphaFold2
毫無(wú)疑問,不管是 Nature 評(píng)選還是 Science 評(píng)選,2021 年度最大的科學(xué)突破就是 AlphaFold2。
在此之前,復(fù)雜度遠(yuǎn)超人們想象的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),只能在通過(guò)艱苦的實(shí)驗(yàn)室分析來(lái)確定。
而成功預(yù)測(cè)人類 98.5% 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的 AlphaFold2,無(wú)疑是計(jì)算機(jī)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域當(dāng)之無(wú)愧的重大突破。
現(xiàn)在,研究新冠病毒的科學(xué)家也在使用 AlphaFold2 來(lái)模擬奧密克戎變體棘突蛋白突變的影響。
以上。
除了十大年度科學(xué)突破,Science還評(píng)選出了三大breakdown科學(xué)事件,它們分別關(guān)于希望渺茫的氣候目標(biāo)、引發(fā)憤怒的阿爾茨海默病藥物,以及相關(guān)科學(xué)家們?cè)谛鹿谝咔橐庖姺制缟鲜艿脚懦夂凸舻氖录?
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