学术杂志《自然》(Nature)新闻与观点栏目评选出2020年度十大科学发现。除了影响2020年全球人类健康的新冠肺炎研究外,HIV治疗、冷冻电镜和快速射电暴等领域也受到关注。
今年的十大科学发现共涉及15篇学术论文,13篇发表在《自然》,其余2篇发表在《科学》杂志。北京师范大学林琳博士等人的快速射电暴研究入选。
物质起源之谜首个佐证
日本T2K中微子合作组研究发现,轻子中存在CP对称性破缺。该破缺难以捕捉观察,但可用中微子来搜索。研究证明,缪子型中微子转变成电子型中微子的概率高于缪子型反中微子转变成电子型反中微子的频率,有迹象显示正反中微子行为存在差异。这可能是解释宇宙中物质稍多于反物质起源的第一个佐证。
臭氧“伤口”“愈合”
1987年的《蒙特利尔议定书》及其随后的修正案禁止生产和使用消耗臭氧层的物质。因此,大气中消耗臭氧层物质的浓度正在下降,臭氧层恢复的初步迹象已经出现。研究显示,自臭氧恢复开始以来,与空洞相关的环流效应已经暂停,这种作用是各国履行《蒙特利尔议定书》的直接结果。
史前精英墓地发现乱伦
爱尔兰的纽格莱奇墓已有5000年的历史,这座大型精美古墓被认为是给一位权贵精英建造的。劳拉·M ·卡西迪等人研究了农耕聚落的社会结构,并把重点放在了埋葬在通道墓穴中的人。在那里发现的人类遗骸中的古代DNA揭示了一种出乎意料的极其罕见的乱伦事件。这一发现让研究小组推测,长眠在这座宏伟的古墓中的精英们将乱伦作为维系王室血统的一种方式。
卫星将绘制出地球上每一棵树
马丁·勃兰特等人报告了对覆盖西非撒哈拉和萨赫勒地区130多万平方公里的高分辨率卫星图像的分析,他们绘制了大约18亿个树冠的位置和大小。而在此之前,科学家从未在如此大的区域内以如此详细的程度绘制过树木的地图。商业卫星已经开始收集数据,能够捕获一平方米或更小的地面物体。这使陆地遥感领域开始了一次根本性的飞跃。
“激活并杀死”潜伏的HIV病毒
HIV病毒可能以一种潜伏的形式隐藏在细胞中,几乎不转录或根本没有转录,因此免疫系统无法检测到它。科学家设计的“激活并杀死”疗法旨在逆转这种潜伏期并增加病毒基因的表达(激活),使隐藏着病毒的细胞容易被免疫系统杀死。两篇研究论文描述了对动物模型的独特干预,其中一篇由麦克布莱恩等人完成,他们将两种免疫干预相结合。这两种干预治疗方式可能是迄今为止最强劲和可再现的病毒潜伏期中断。
果蝇为何挑食“破案”了
名为Drosophila sechellia的果蝇是黑腹果蝇的近亲,它只以有毒的诺丽果(海巴戟果)为食。
与它的食物多面手亲戚相比,是什么让这个物种如此挑食呢?托马斯·O·奥尔等人使用基因组编辑工具CRISPR-Cas9破获了这起案件。研究发现,这种果蝇的一种表达气味受体蛋白Or22a的感觉神经元比其他果蝇种类更丰富,该种蛋白的氨基酸序列的微小变化导致了果蝇对诺丽果的偏爱。看来,即使是喜欢恶臭水果的小苍蝇也能为我们了解大脑是如何进化来塑造复杂行为的而提供强大见解。
快速射电暴来源首次确定
发表在《自然》杂志上的三篇论文科学家首次确定了一个快速射电暴(FRB)在银河系内的起源。有趣的是,快速射电暴还伴随着一连串的X射线。这一发现是通过将多台天基和陆基望远镜的观测拼凑在一起而获得和理解的。证明了磁星可以是快速射电暴的起源。
低温电子显微镜获得清晰图像
科学家在《自然》上发文报告了使用名为单粒子低温电子显微镜(Cryo-EM)而获得的最清晰的图像,这使得首次确定蛋白质中单个原子的位置成为可能。研究人员推动了低温电磁硬件的发展,也推动了单粒子低温电磁分辨率的重大进步。
干扰素缺乏可能导致新冠肺炎重症
发表在《科学》杂志上的论文揭示了一个威胁生命的新冠肺炎是否继续发展的关键因素。
这些研究表明,干扰素蛋白,特别是I型干扰素(IFN-I)存在缺陷可能是由于编码关键抗病毒信号分子的基因发生遗传突变,或由于抗体与I型干扰素结合并“中和”干扰素而导致的。
I型干扰素的应答缺陷是如何导致危及生命的新冠肺炎的?最直接的解释是I型干扰素缺乏导致了病毒复制和传播失控。然而,I型干扰素缺乏也可能对免疫系统功能产生其他后果。
“压力山大”之下,头发真会变白
一夜白头或许确有其事,人们通常认为这极有可能是由压力引起的。张冰(音译)等人发表在《自然》杂志上的研究报告表明,去甲肾上腺素是从支配突起的交感神经系统神经元中释放出来的。极端压力下或暴露于高水平的去甲肾上腺素时,黑素细胞干细胞的增殖和分化显著增加,导致黑素细胞大量迁移而离开凸起,并且没有剩余的干细胞来替代它们,这导致了干细胞的衰竭,从而引起头发变灰进而变白。(科技日报)
①果蝇 ②低温电子显微镜下蛋白质细微结构
③日本神冈天文台地下探测器 ④爱尔兰纽格莱奇墓