《科学》公布度十大科学突破

《科学》公布2021年度十大科学突破 字体： 小 中 大 分享到： 《科学》公布2021年度十大科学突破 2021-12-20 08:57:40 来源：科技日报

人工智能预测了两种蛋白质如何形成参与酵母DNA修复的复合物。

一名研究人员记录了墨西哥奇克耶维特洞穴中沉积物样本的位置。

为了在国家点火装置中产生聚变反应，192束激光束聚集在一个微小的燃料芯块周围。

对于未接种新冠肺炎疫苗的高危人群，Moravir将住院或因病死亡的风险降低了30%。

研究人员使用摇头丸治疗创伤后应激障碍。

艺术家的单克隆抗体(红色和蓝色)攻击新冠肺炎(紫色)的概念图。

地震波显示，火星有一个薄地壳，浅地幔和一个异常大的液体核心。

美国子木异常磁矩实验自2018年以来一直在费米国家加速器实验室收集数据。

CRISPR注射液中的引导RNA(蓝色)将DNA裂解酶(白色)引导至其目标(橙色)。

老鼠胚胎在旋转的罐子里生长。这可以帮助研究人员了解人类发展的早期阶段。

北京时间17日，《科学》网站公布了2021年科学突破评选结果。让我们来看看今年科学界有哪些重大发现。

1.人工智能预测蛋白质结构。

今年7月，全球知名人工智能团队Deep Thinking宣布，利用AI智能软件程序——Alpha Folding，预测了人类几乎所有表达的蛋白质的结构，以及其他20种生物几乎完整的蛋白质组。预测AI蛋白质的结构将被广泛应用，为基础生物学提供见解，并揭示潜在的药物靶点。11月，德国和美国的研究人员使用Alpha Fold 2和冷冻电子显微镜绘制了核孔复合体的结构图。今年8月，中国研究人员利用Alpha Fold 2绘制了近200种DNA结合蛋白的结构。现在，科学家们正在使用Alpha Fold 2来模拟Omicron变体的刺突蛋白突变的影响。通过在蛋白质中插入更大的氨基酸，突变改变了它的形状，这可能足以阻止抗体与其结合，并中和病毒。

2.解开远古粘土DNA宝库

最近，科学家们从洞穴地面的土壤中解开了一个更大的古代DNA宝库。研究人员利用这种“泥土DNA”来重建世界各地尼安德特人的身份。在西班牙的Estatuas洞穴中，核DNA揭示了8万至11.3万年前生活在那里的人类的遗传特征和性别，并表明在10万年前结束的冰河时期后，一个尼安德特人血统取代了其他几个血统。在美国佐治亚州Satsurblia Cave的25000年前的土壤中，科学家发现了来自以前未知的尼安德特人的女性人类基因组，以及野牛和现在灭绝的狼的遗传痕迹。通过比较墨西哥奇克耶维特洞穴中12000年前黑熊的DNA和现代熊的DNA，科学家发现，在最后一次冰河时期之后，洞穴中黑熊的后代向北迁移到了阿拉斯加。

3.实现核聚变的历史性突破

8月，国家点火装置(NIF)产生了一个聚变反应，产生的能量超过了点燃它所需的激光能量。NIF使用世界上能量最高的激光脉冲来压缩氢同位素氘和氚的胶囊，胶囊有胡椒粒那么大。这种方法每次发射产生170千焦的聚变能量，远低于1.9兆焦的激光输入，但8月8日的记录显示能量飙升至1.35兆焦。研究人员认为，这是燃烧等离子体的结果，这意味着聚变反应产生足够的热量，像火焰一样通过压缩燃料传播。

4.强效抗新冠肺炎药物的出现

数据显示，美国默沙东公司的抗病毒药物莫那韦可使未接种疫苗的高危人群住院或死亡的风险降低30%。辉瑞公司的抗病毒药物PF-07321332，如果在症状出现3天内服用，住院率会降低89%。科学家强调，抗病毒药物不能取代疫苗接种，但仍然至关重要。如果新的奥米克隆变异导致突破性感染激增，其重要性将变得更加突出。

5.摇头丸可以缓解创伤后应激障碍的症状。

一项多中心随机对照试验发现，3，4-亚甲基二氧甲基苯丙胺(MDMA)，又称“摇头丸”，可显著减轻创伤后应激障碍(PTSD)患者的症状。76名受试者，其中一些接受了3次MDMA治疗，其中一些接受了安慰剂指导的治疗课程。两个月后，67%接受摇头丸的患者不再有PTSD症状，相比之下，安慰剂组为32%。

6.传染病的单克隆抗体治疗

今年，单克隆抗体(mAb)开始显示其对新冠肺炎和其他威胁生命的病原体的有效性，包括呼吸道合胞病毒(RSV)、艾滋病毒和疟疾寄生虫。到今年年底，FDA已经授予三种单克隆抗体用于治疗新冠肺炎的紧急使用授权。科学家们还在开发针对流感、寨卡病毒和巨细胞病毒的单克隆抗体。两种旨在预防所有婴儿呼吸道合胞病毒的候选药物被寄予厚望。单克隆抗体可能成为治疗传染病的“标准”。

7.洞察号首次揭示了火星的内部结构。

自从扎根火星以来，美国宇航局的火星探测器Insight在其着陆点测量了约733次地震。根据35次地震的数据，科学家揭示了火星的内部结构，并估计了火星内核的大小、地幔的结构和地壳的厚度。这也是科学家首次利用地震数据探索地球以外的行星内部，是了解火星形成和热演化的重要一步。

8.“裂缝”出现在粒子物理的标准模型中。

4月7日，美国费米实验室进行的子木反常磁矩实验表明，子木的行为与标准模型理论的预言不一致。根据这份报告，巨大且不稳定的类电子粒子子木比原先预测的更有磁性。此外，费米实验室的质子加速器也能产生大量的μ子。研究人员现在正在仔细检查今年的计算结果。如果它成立，并且理论和实验结果之间的差异持续存在，它可能标志着粒子物理50年标准模型预测的失败，或者打开物理学改革的大门。

9.CRISPR基因编辑疗法是第一次证明人类的疗效。

2020年，基因编辑工具CRISPR首次显示或治愈了镰状细胞病和β-地中海贫血患者。今年，科学家们更进一步，将CRISPR-Cas9直接部署到人体内。在小规模研究中，这种策略减少了一种毒性肝脏蛋白，并适度改善了遗传性失明患者的视力。6月26日，来自美国Intellia制药公司和Regeneron公司的科学家在六名患有一种罕见疾病的患者身上测试了他们的治疗方法，这种疾病称为淀粉样变性甲状腺素运载蛋白。结果显示，所有参与者的异常蛋白质水平都有所下降，接受大剂量注射的两人蛋白质水平平均下降了87%。

10.体外胚胎培养为早期发育研究打开了新的窗口。

通常，小鼠胚胎在体外生长3至4天。但是在三月份，一个小组报告了一个将最后期限延长到11天的计划。这一研究进展有望为宫外孕铺平道路。此外，一些科学家还设计了一种称为“胚泡”的关键胚胎阶段的替代品。一个研究小组从人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞(IPS)中克隆出胚泡。另一项研究发现，转化为诱导多能细胞的皮肤细胞可以产生胚泡样结构。这些人工胚泡不是真正的胚胎，但其中一些可以作为一种指导和争议较少的替代方案。5月，国际干细胞学会宣布放宽人类胚胎培养的“14天规则”，进一步推动了这一领域的研究。(记者张家欣)

图片来源:科学网站

【纠错】