《科學》評出2020年十大突破( 二 )


2012年 , 顛覆性的基因編輯工具CRISPR橫空出世 , 它賦予研究人員編輯農作物和動物的強大力量 , 為科學研究和生物醫學領域帶來新一輪革命 , 成為《科學》雜志2015年十大科學突破之一 , 并摘得今年諾貝爾化學獎的桂冠 。
今年 , 這一“基因魔剪”再次向世界展示了其“魔力”:首次成功治愈β地中海貧血和鐮刀型細胞貧血癥這兩種遺傳性血液病 。
為治療三名鐮狀細胞病患者 , 研究人員從每名病人身上采集了不成熟的血細胞——血干細胞 , 然后用CRISPR靶向沉默一個“關閉”開關——這個開關在成人體內會停止胎兒形態血紅蛋白的產生 , 而這種血紅蛋白可對抗鐮狀突變的影響 。 在病人接受化療清除病血干細胞后 , 經過CRISPR處理過的細胞
發現快速射電暴起源
快速射電暴(FRB)是來自遙遠星系的短而強的無線電波閃爍 , 其起源究竟是哪里?13年來這一問題吸引了無數天文學家 。
今年11月 , 中外科學家刊文稱 , 他們結合多個衛星及地面望遠鏡獲得數據認為 , 銀河系內的一顆磁星SGR 1935+2154是今年觀測到的一個快速射電暴的起源 。 這是人類首次確定一個快速射電暴的起源 , 也是首次在銀河系內觀測到快速射電暴 。
盡管研究快速射電暴的天文學家相信他們終于找到了一名“肇事者” , 但他們仍然不清楚磁星是如何產生快速射電暴的 。 研究人員認為 , 它們可能來自磁星表面附近 , 因為磁場線斷裂并重新連接 。 或者它們可能來自更遠的地方 , 因為沖擊波撞擊進入帶電粒子云內 , 產生了類似激光的無線脈沖 。 具體是哪種情況?我們目前只能拭目以待 。
AI首次精準預測蛋白質三維結構
50年來 , 科學家們一直致力于解決生物學領域最大的挑戰之一:預測一系列氨基酸在“變身”為工作蛋白質時會折疊成何種精確三維形狀 。 今年 , 他們實現了這個目標 。
12月1日 , 谷歌旗下的“深度思維”公司宣布 , 其新一代AlphaFold人工智能系統在國際蛋白質結構預測競賽上擊敗了其余參會選手 , 精確預測了蛋白質的三維結構 , 準確性可與冷凍電子顯微鏡、X射線晶體學等實驗技術相媲美 。
研究人員指出 , 鑒于蛋白質的精確形狀決定了它的生化功能 , 這一新進展可以幫助研究人員發現疾病的發病原理 , 開發新藥 , 甚至創造出耐旱植物和更便宜的生物燃料 。
首個室溫超導體面世
自1911年超導首次發現以來 , 尋找能在室溫條件下達到的超導體一直是眾多科學家競相追求的目標 。
此前研究表明 , 富氫材料在高壓下可以將超導溫度提高至零下2攝氏度左右 。 此次 , 美國科學家在最新研究中將可以實現零電阻的溫度提高到了15攝氏度 , 但這是在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 。 這一發現促進了室溫超導體的研究工作——這類材料可以帶來重大技術變革并節約大量能源 。
鳥類聰明程度超出人類想象
今年發表的兩項研究表明 , 鳥類的聰明程度超出想象 。 其中一項研究表明 , 鳥類大腦的一部分類似于人類的大腦皮層 。 另一項研究表明 , 小嘴烏鴉的意識比研究人員想象得還要高 , 而且其或許能有意識地進行思考 。
這種“感覺意識”是人類自我意識的一種基本形式 , 它在鳥類和哺乳動物中的存在表明 , 某種形式的意識可以追溯到3.2億年前 , 可以追溯到我們最后的共同祖先 。

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