圖片來源：《Science》科學雜志官網(wǎng)

來源 |《Science》科學雜志

編譯 | 科學網(wǎng)

天文學

觀測超級黑洞

2017年4月，一個由天文學家組成的國際團隊拍攝了位于銀河系中央的超大質(zhì)量黑洞的快照。在未來的幾個月里，他們希望發(fā)現(xiàn)這些照片能體現(xiàn)出多少內(nèi)容。事件視界望遠鏡團隊利用了6個射電觀測站的力量——共80根天線，覆蓋了從夏威夷到西班牙再到南極的廣闊地域。為獲得足夠的分辨率從而對上述黑洞進行成像，這一陣勢是必需的。盡管超大質(zhì)量黑洞在質(zhì)量上是巨大的（相當于400萬個太陽），但在體積上出奇的?。ㄖ睆讲坏剿呛吞栔g距離的一半）。在處理完數(shù)據(jù)并將其相互聯(lián)系起來后，科學家要么獲得該黑洞和圍繞它的明亮物質(zhì)形成對比的清晰剪影，要么和此前利用較少望遠鏡的嘗試一樣，獲得引發(fā)無數(shù)好奇心的模糊圖像。

人類起源

來自古代DNA的新線索

古代DNA的新來源應當會增強這一分子“遺物”在闡釋人類祖先方面的能力。骨頭是古代人類DNA的常見來源。但去年春天，科學家宣稱，他們成功地從洞穴沉積物中獲得古代人類DNA。這一成就或許為追蹤尼安德特人、丹尼索瓦人或者現(xiàn)代人類DNA至特定地點的研究的繁榮提供了動力，隨之興起的還有對進一步詳細描述人類祖先同其他早期智人之間互動的古物開展的研究。盡管大多數(shù)古代DNA來自寒冷的氣候，因為DNA在這種環(huán)境下降解得慢，但來自較溫暖地區(qū)的結果正在顯現(xiàn)，而這要得益于更好的取樣和分析技術。來自非洲的古代DNA或許能揭示關于人類起源和多樣性的新線索，而來自南美和亞洲的數(shù)據(jù)可能發(fā)現(xiàn)人類在全球定居時的路徑。其他研究也將揭開意大利人、猶太人、巴勒斯坦人和印度人的起源。

公共衛(wèi)生

流行病卷土重來

流行病很難預測。近年來經(jīng)歷了一些“宿敵”的死灰復燃，并且全球可能將在2018年見證更多。在沖突或其他危機導致衛(wèi)生設施、疫苗接種或者整體衛(wèi)生系統(tǒng)崩潰的地方，曾被擊敗的疾病便會回歸。人們擔心黃熱病會在尼日利亞爆發(fā)，因為在那里遍及各處的病例突然出現(xiàn)，從而表明黃熱病毒一直在較大的區(qū)域內(nèi)傳播。在孟加拉國的羅興亞族難民中，白喉正在卷土重來，并且在飽受戰(zhàn)爭摧殘的也門導致上百人患病，而該國在25年間從未出現(xiàn)過白喉病例。也門的霍亂疫情是現(xiàn)代歷史上規(guī)模最大的一次疫情，僅2017年便出現(xiàn)100萬疑似病例。霍亂和黃熱病疫苗的儲存量是有限的，但一個新的霍亂疫苗生產(chǎn)商或許能幫助緩解短缺現(xiàn)狀。

在也門，戰(zhàn)爭帶來大規(guī)?；魜y疫情。圖片來源：ABDULJABBAR ZEYAD/REUTERS

計算機科學

測試量子計算

在長達數(shù)十年的建造量子計算機的探索中，物理學家或許很快將到達一個重要的里程碑節(jié)點。他們將依靠諸如量子波的干涉等更加細微的現(xiàn)象來開展計算，而不是利用普通的二進制數(shù)字。來自谷歌公司和其他實驗室的研究人員正競相建造足夠大的量子計算機，以解決令普通計算機“崩潰”的測試問題。對“量子霸權”進行的此類展示將證明，這些設備能做那些傳統(tǒng)計算機無法企及的事情。不過，在量子計算機擁有足夠的能力和可靠性從而實現(xiàn)一些被大肆炒作的實際應用之前，包括打破現(xiàn)有的網(wǎng)絡加密方案，人們還要等上若干年。

生物醫(yī)學

一項大規(guī)模健康研究正在開啟

今年春天，美國國立衛(wèi)生研究院將啟動一個有史以來最雄心勃勃的項目：涉及至少100萬美國人的長期研究將探究基因、生活方式、環(huán)境和健康之間的相互作用。這項預計10年完成、耗資40億美元、名為“我們所有人”的研究由時任總統(tǒng)巴拉克·奧巴馬在2015年提出，并且是推動個體化治療的舉措的一部分。目前，該項目已招募1.2萬余名志愿者參加試點測試。該研究負責人的目標是，到今年年底大幅增加參與者人數(shù)并且確保至少有50%的志愿者來自生物醫(yī)學研究中未被充分代表的群體。勸說大量來自少數(shù)群體的人將其醫(yī)療記錄和基因數(shù)據(jù)共享給研究人員可能是一項極其艱難的任務。這些人在生物醫(yī)學研究中一直被忽視，甚至在歷史上被虐待。

生物技術

法庭就基因編輯作出裁決

今年，歐盟法院有望決定如何管控通過CRISPR和類似基因編輯工具得以改良的作物。2016年，美國在該領域先行一步。當時，該國批準了一種此類作物：白色蘑菇。科學家通過移除一個短DNA序列以預防褐變，對這種蘑菇進行了改良。相關機構決定，這種蘑菇不用受到關于轉(zhuǎn)基因生物（GMO）的管控，因為和此前的基因工程技術不同，基因編輯并未插入來自病毒或者細菌的外來DNA，以改變植物的功能。在歐洲，公眾對GMO的反對極其強烈。庭審情況將決定現(xiàn)有的歐盟條例是否允許對經(jīng)CRISPR編輯的作物“開恩”。

一名來自賓夕法尼亞州立大學的研究人員通過移除一個短DNA序列以預防褐變，對這些蘑菇進行了改良。這項技術正在接受歐洲法庭的評審。圖片來源：YANG LAB

政策

退歐的下一步

英國將在2019年離開歐盟的決定引發(fā)了諸多懸而未決的問題，包括其對研究領域的影響。這也是《科學》雜志連續(xù)第二年強調(diào)此事。未來一年內(nèi)在比利時布魯塞爾進行的談判，將對解決貿(mào)易、移民以及英國可能參與歐盟研究資助項目所依據(jù)的條款等諸多問題至關重要。去年12月給英國科研界帶來了一些好消息：已經(jīng)在該國生活的歐盟科學家仍可在英國退歐后留在那里，而英國也將留在歐盟的研究項目——“地平線2020”，直到其在2020年結束。

資助

歐盟勾勒大型研究計劃

歐洲委員會下一個針對研究和創(chuàng)新的雄心勃勃的資助計劃將在今年開始成形。這個為期7年、將于2021年開始的項目緊隨“地平線2020”而來。后者將在2014~2020年間提供770億歐元的資助。經(jīng)過數(shù)十年的穩(wěn)定增長后，歐盟的研究預算如今面臨著英國退歐的影響：當英國在2019年離開歐盟時，將留下100億或者110億歐元的缺口。各國政府、業(yè)界和學術界已開始為它們想在最新計劃中看到的內(nèi)容進行游說。

臨床研究

RNA療法再進一步

經(jīng)過數(shù)年的挫折后，旨在將RNA分子變成療法的科學家?guī)е鴺酚^的態(tài)度進入2018年?；赗NA的藥物能通過介入將DNA信息轉(zhuǎn)變成蛋白的細胞過程，治療一系列遺傳性疾病。不過，研究證明，在讓這些微小的RNA有效載荷混過身體防線并進入期望的組織的同時避免運載工具產(chǎn)生的毒副作用是一件非常棘手的事情。去年9月，奧尼蘭姆制藥公司宣布，在一次成功的三期試驗中，其設計的RNA分子能讓引發(fā)進行性疾病——遺傳性ATTR淀粉樣變性的基因沉默。伊奧尼斯制藥公司最近宣布，一種名為抗轉(zhuǎn)錄療法的RNA方法在治療亨廷頓病的一期試驗中減少了毒性大腦蛋白。同時，若干正在進行的臨床試驗將測試把細胞變成治療性蛋白工廠的信使RNA分子。

科學家正致力于將信使RNA轉(zhuǎn)變成利用細胞機器產(chǎn)生治療性蛋白的藥物。圖片來源：V. Altounian/Science

公共衛(wèi)生

注射或能治療艾滋病病毒

30多種抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物已經(jīng)進入市場，以治療艾滋病病毒。同時，很多組合藥物使受感染者的壽命接近正常人。不過，這些藥物僅在被服用時才能發(fā)揮作用，而很多受感染者在堅持每天吃藥方面存在困難。今年年底，若干大型研究有望報告藥力更加持久且每4周注射1次的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物能否像每天要吃的藥片一樣有效。對猴子開展的研究表明，被注射的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物或許能擁有持續(xù)3個月的藥效。與此同時，人類研究目前正在分析靶向艾滋病病毒的長效單克隆抗體。這些注射藥物或許也將成為預防艾滋病病毒的變革者，因為未感染人群服用的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物，即所謂的暴露前預防，會破壞病毒的傳輸。

太空飛行

計劃重返月球

特朗普命令美國宇航局（NASA）讓該國宇航員重返月球。不過，等他們到達那里時，月球可能變得很擁擠。印度和中國正計劃在今年將著落器（分別是Chandrayaan-2號和嫦娥四號任務）放到月球上。同時，5家公司正競相在3月底之前將探測器放置到月球上，以便在谷歌的“月球X大獎賽”中獲獎。太空探索技術公司甚至可能在NASA的巨型火箭——天空發(fā)射系統(tǒng)最早于12月份進行首次無人飛行前，將兩名太空游客運送到月球附近。

粒子物理學

探尋新粒子

密切注意來自全球最大原子加速器——位于瑞士的大型強子對撞機（LHC）的新粒子線索。2012年，那里的物理學家首次瞥見希格斯玻色子——在粒子和力標準模型中丟失的最后一塊。但迄今為止，科學家仍未發(fā)現(xiàn)更多的他們想要的東西：在標準模型之外的新粒子。致力于LHC上底夸克物理實驗的研究人員并未直接發(fā)現(xiàn)新的粒子，而是研究了一類熟悉的粒子——B介子的衰變。B介子含有一個較重的底夸克和一個較輕的反夸克。特定衰變的速率并未同標準模型預測的速率完全匹配。這種異?，F(xiàn)象或許間接地指向了在眾多B介子中若隱若現(xiàn)的新粒子，而這正是科學家渴望追尋的線索。

大型強子對撞機其中一個探測器或許能收獲關于新粒子的證據(jù)。