2017年十大科学突破

对于空间科学而言，2017年是一个丰收之年，因此要想选出今年最重要的空间科学大事件并非易事。但尽管如此，美国的科学期刊《Science》还是给出了自己的答案，公布了2017年全球十大科学突破。

12月21日，国际知名的科学期刊《Science》公布了其評选出的2017年全球十大科学突破。在2017年即将告别之际，让我们共同回顾一下，过去一年里那些难忘的科学瞬间。

No.1 双中子星合并的引力波探测

今年的8月17日将被载入天文学史册，因为它标志着一个全新时代的开端。在这一天，天文学家们宣布他们首次同时透过光学和引力波两种手段观测到同一个天文事件。这被称作“多信使天文学”（multi-messenger astronomy）。

这次双中子星合并事件是由设在美国的“激光干涉引力波天文台”（LIGO）以及欧洲的“室女座”引力波观测台各自独立观测到的，并随后由设在地面和太空中的超过70台望远镜进行了追踪观测。引力波观测的数据显示这一事件的本质是两颗中子星的相撞，而光学波段的望远镜观测则能够给出更多的细节信息，包括确认了这种中子星合并机制是产生宇宙中很大一部分重元素的机制，比如说黄金。因此可以说，这一发现确认了我们都是由中子星物质组成的。这项发现是我们借助多信使天文学手段能够取得何种进展的第一项证明。

No.2 原子级的生命科学研究

一张合成的冷冻电镜图像，它表明近年来冷冻电镜的分辨率显著提高。

在科学史上，冷冻电镜是一项十分罕见的技术创新——一方面，他已经获得了科学界的最高奖项诺贝尔奖；另一方面，这项技术本身仍处在高速发展的阶段，其影响力还在持续高速增长。

2017年诺贝尔化学奖授予了雅克·杜波切特（Jacques Dubochet）、乔基姆·弗兰克（Joachim Frank）和理查德·亨德森（Richard Henderson），以表彰他们研发出能对生物分子进行三维成像的冷冻电子显微镜技术。

No. 3 便携式中微子探测器

1974年，麻省理工学院理论物理学家丹尼尔·弗雷德曼提出了中微子——原子核相干性弹性散射理论，认为中微子和其它粒子一样具有波粒二象性，它的波长会随着粒子能量而变化。当处于高能状态时，中微子只与某个质子或中子发生相互作用；而处于低能状态时，中微子就会与包含所有质子和中子在内的整个原子核发生相干性作用，中微子从原子核弹回，从而发出可以检测到的信号。

今年，研究人员利用一种重量仅仅和一台微波炉相当的便携式探测器，首次捕捉到中微子与原子核间相干性散射的信号。这项发现从实验上验证了40多年前物理学家提出的理论，完成了那些大型探测装置多年来未实现的目标。

No.4 30万年前的智人化石

智人（Homo sapiens）是生物学分类里人属中的一个“种”，是目前全人类共有的生物学名称。学术界一直无法确定智人出现的确切地点和时间。很长一段时间以来，被归为智人的最古老化石来自东非，约有20万年历史。不少观点认为人类起源于东非。

今年，研究人员在摩洛哥发现了早期人类的遗骸化石，它们距今约有30～35万年的历史。这些化石是迄今为止人类发现的最早的智人化石。

No. 5 精确的基因编辑

超过60000个遗传畸变与人类疾病有关，其中有近35000个是由于最微小的错误造成的：DNA只有一个特定位点发生突变。

今年，研究人员宣布了一项名为“碱基编辑”的新技术，可以纠正DNA和RNA中的这种突变。未来，这项技术可能会在医疗领域有广泛的应用。

No.6 生物学预印本兴起

在今年，生物学预印本开始兴起，数千名生物学家在预印本网站上发表了他们未经审阅的学术论文。4年前，美国纽约冷泉港实验室推出免费生物预印本服务器bioRxiv。在今年年初，美国和英国的一些机构和组织发布了鼓励印前分享的政策，使得生物学预印本的发展得到了极大的推动。这也是继物理学之后，生物学领域在线发表未经评审的论文初稿兴起，科学交流方式也发生重大变化。

No.7 将癌细胞“一网打尽”

人类一直期待有这样一种治疗癌症的药物：它不是针对某个特定的癌症发病的器官，而是根据癌细胞的DNA，无差别地进行治疗。今年5月，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了一种名为pembrolizumab的药物。此前，该药物已被批准用于治疗黑色素瘤和少数几种其它的肿瘤。现在，它已经可以治疗儿童和成人的任何包含错配修复缺陷的晚期实体肿瘤。endprint

FDA的这项批准对于癌症治疗领域意义非凡。事实上，在不同的器官同时出现肿瘤比只在同一个器官出现肿瘤更为常见。在这之前，人们对于癌症的治疗还局限在发病器官上，哪里出现癌症，就对哪里进行治疗。而现在，无论是在胰腺、结肠、甲状腺，或其它十几个组织中的任何一个的细胞癌变，药物pembrolizumab都能根据突变的DNA锁定包含错配修复缺陷的癌细胞，并进行治疗。

No.8 一个新的猩猩物种

今年11月，科学家们在印度尼西亚的苏门答腊岛发现了一个新的猩猩物种Pongo tapanuliensis，这种物种跟苏门答腊岛以及邻近的婆罗洲岛上现有的两种猩猩物种存在着基因、骨骼、牙齿等若干差异。这是自从1929年倭黑猩猩被定为独立物种以来，人类再次发现的新的灵长类人科物种。

No.9 270万年前的地球大气

今年8月，由普林斯顿大学和缅因州大学的研究人员领导的一个小组宣布，他们找到了270万年前冻结的南极冰芯，这比此前最古老的冰芯还要早170多万年。

在这些冰芯中，还蕴含着一些气泡，气泡内正是来自270万年前地球大气层的气体——那时，冰河时代才刚刚开始。分析表明，当时大气中的二氧化碳浓度在300 ppm以下，远低于今天的400 ppm，这与此前一些间接测量的结果并不一致，还有待科学家的进一步研究。

No.10 基因疗法取得成功

脊髓性肌萎缩症（SMA）是一类由脊髓前角运动神经元变性导致肌无力、肌萎缩的疾病，它属常染色体隐性遗传病，临床并不少见，此前尚无特异的有效治疗手段。如果不及时治疗，患病婴儿将在2岁左右面临死亡。

今年，研究人员报告称，他们通过在脊髓神经元中添加一个缺失的基因，挽救了身患I型脊髓性肌萎缩症的婴儿的生命。与此同时，该基因可以突破血脑屏障到达中枢神经，这对于基因疗法治疗其它退行性神經疾病具有开创性和里程碑式的意义。（编辑/起点）

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