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2019年世界十大科技進展新聞

2020-01-14 中國科學报
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語音播報

  人類首次“看到”黑洞

  數百名科研人員參與合作的“事件視界望遠鏡”項目于2019年4月10日在全球多地同時召開新聞發布會,發布他們拍到的第一張黑洞照片。

  照片“主角”是室女座超巨橢圓星系M87中心的超大質量黑洞,其質量是太陽的65億倍,距離地球大約5500萬光年。

  照片展示了一個中心爲黑色的明亮環狀結構,看上去有點像甜甜圈,其黑色部分是黑洞投下的“陰影”,明亮部分是繞黑洞高速旋轉的吸積盤。

  DNA顯微鏡研制成功

  美國霍華德—休斯醫學研究所和布羅德研究所共同開發出“DNA顯微鏡”,這是一種全新的細胞可視化技術,利用化學手段獲取細胞內部信息,繪制的圖像反映出細胞內生物分子的基因序列和相對位置的情況。

  該項研究發表在2019年6月20日出版的《細胞》雜志上。

  據悉,DNA顯微鏡可以做一些光學顯微鏡做不到的事情。例如,光學顯微鏡往往無法區分DNA存在差異的細胞,例如免疫細胞,而通過識別能夠攻擊腫瘤的免疫細胞,DNA顯微鏡可以幫助改善某些癌症的治療。

  隼鳥2號首次降落小行星“龍宮”並采樣

  日本宇宙航空研究開發機構于2019年2月22日表示,根據接收到的數據判斷,日本當地時間7時48分(北京時間6時48分),小行星探測器隼鳥2號成功降落在小行星“龍宮”上並采集樣本,經短暫停留後再次升空。

  據悉,隼鳥2號于2014年12月從日本鹿兒島縣種子島宇宙中心發射升空,經過約3年半的太空之旅,2018年6月27日抵達小行星“龍宮”附近。它在“龍宮”附近逗留約1年半,2020年底返回地球。

  谷歌研究人員宣布成功演示“量子優勢”

  “量子優勢”被用于描述量子計算機發展的關鍵節點,指量子計算機能解決傳統計算機在合理時間範圍內無法解決的一些特殊問題。

  要實現這一目標需要克服很多挑戰,在産生較大計算空間的同時保證較低錯誤率,以及設計一種傳統計算機難以處理但量子計算機可以輕松完成的基准測試。

  谷歌公司研究人员领衔的团队于2019年10月23日在英国《自然》杂志发表論文称已成功演示了“量子优势”,让量子系统花费约200秒完成了传统超级计算机用几天才能完成的任务。

  科學家合成世界首個含18個碳原子的純碳環

  2019年8月15日,《科学》杂志发表了牛津大学化学系与 IBM 苏黎世研究实验室合作的一项成果,他们合成了世界上第一个完全由碳原子构成的环状分子——C18,其中的18个碳原子通过交替的单键和叁键连接而成,早期研究发现C18环分子具有半导体特性,这意味着类似的碳直链结构可能成为分子级别的电子元件。

  研究團隊下一步將對得到的C18分子繼續進行包括穩定性在內的基礎性質研究。

  新型人造DNA結構信息密度可加倍

  脫氧核糖核酸(DNA)中存儲著遺傳代碼,它由4種核苷酸組成,以4個不同字母表示。美國研究人員最新合成出一種由8個字母組成的新型DNA結構,信息存儲密度加倍,未來有望應用于合成生物等領域。

  美國應用分子進化基金會史蒂文·本納領導的科研團隊2019年2月在《科學》雜志上發表報告說,他們合成的新型DNA分子系統與天然DNA最大的不同是,前者擁有8個而非4個生命信息組分。

  新結構除了包含腺嘌呤等4種天然核苷酸,同時還包含另外4種結構相似的人造信息單元,它們共同構成了雙螺旋結構,能夠存儲和傳遞信息。

  人體生理年齡首次成功逆轉

  一項在美國加利福尼亞州進行的小型臨床研究首次表明,逆轉人體的表觀遺傳生物鍾是可能的。表觀遺傳生物鍾可用來測量一個人的生理年齡。

  在爲期1年的時間裏,9名健康志願者服用了3種常見藥物——生長激素和兩種糖尿病藥物。通過分析人體基因組的標記,研究人員發現,這些受試者的平均生理年齡減少了2.5歲。

  與此同時,這些受試者的免疫系統也顯示出恢複活力的迹象。該研究結果于2019年9月5日發表在《老化細胞》雜志上。

  艾滋病治疗奇迹再现 “伦敦病人”或被治愈

  据英国《自然》杂志2019年3月5日发表的一篇論文,一名被称为“伦敦病人”的艾滋病患者,经干细胞移植治疗后已18个月未检测到艾滋病病毒。

  他可能成爲繼“柏林病人”之後被治愈艾滋病的第二人,但專家們謹慎認爲療效尚需持續監測。爲治療癌症,兩位患者還分別接受了放療和化療,這可能也有助于消滅艾滋病病毒。不過,放療和化療均有副作用。

  與“柏林病人”接受全身放療相比,“倫敦病人”接受了相對溫和的化療。研究人員認爲,“倫敦病人”的經驗可能更好推廣。

  科學家培養新型大腸杆菌能以二氧化碳爲食

  2019年11月28日,以色列魏茨曼科學研究所的科学家们改造了一种通常以单糖为食的细菌,使其可以像植物一样通过吸收二氧化碳构建细胞。相关成果发表于《细胞》。

  據悉,研究人員向大腸杆菌基因中添加了一種轉化二氧化碳的酶,並去除了用于代謝糖的其他酶,最終成功改變了它們賴以生存的“食物”來源。爲了證明其真的不需要糖來維持生存,科學家們把這些細菌在實驗室裏放了200天。當再次對這些細菌進行研究時,研究人員發現它們已經成功地“進化”了,而且能夠在不需要糖的情況下生長。

  全球首支埃博拉疫苗獲歐盟批准上市

  2019年11月12日,歐洲監管機構批准了一種疫苗,這種疫苗已經幫助控制了埃博拉病毒的致命暴發——這是針對埃博拉病毒的免疫接種首次通過這項審查。埃博拉病毒是一種烈性傳染病病毒,主要通過體液傳播,可引發致命性出血熱。

  此前,醫學研究人員已投入大量精力進行埃博拉疫苗的研發,但大多停留在臨床試驗階段,而Ervebo成爲首支正式獲批用于人體的埃博拉疫苗。默沙東公司也向美國食品藥品監督管理局遞交了申請,該疫苗有望于2020年第一季度在美國獲批上市。

其他候選新聞條目

(按發布時間順序排列)

  科學家首次用移植睾丸産下小猴

  在美國比佛頓市俄勒岡國家靈長類動物研究中心,一只名爲Grady的小猴正在人們的密切關注下茁壯成長。這只小猴子擁有不同尋常的血統——研究人員在Grady的父親幼年時收集了其睾丸組織,然後在成年後又將這部分組織重新移植回其體內,由此産生的精子最終誕下了Grady。這項技術有朝一日可能會被用來恢複那些接受癌症治療的男孩所喪失的生育能力。科學家在2019年3月21日出版的《科學》雜志報告了這一研究成果。

  新研究讓死亡數小時後的豬腦部分“複活”

  美國耶魯大學學者領銜的一個團隊于2019年4月17日在英國《自然》雜志發表報告說,他們在豬死亡數小時後,使取出的豬腦部分“複活”,在細胞層面恢複了某些循環和神經功能。但研究人員強調,這離恢複完整的腦功能還相差甚遠。盡管如此,研究人員認爲這一技術如果發展成熟,未來將有很大實用價值。BrainEx系統可用于輔助研究大型哺乳動物腦部的構造和功能,找到大腦在某些情況下受損的原因,以及測試新藥對腦部構造的影響等。

  人類可能首次探測到黑洞與中子星相撞引力波

  美國激光幹涉引力波天文台(LIGO)2019年5月2日發布新聞公報說,他們可能首次探測到黑洞與中子星碰撞産生的引力波信號。LIGO探測器和歐洲“處女座”(Virgo)引力波探測器2019年4月26日同時探測到這一信號,該信號可能由大約12億光年外的黑洞和中子星碰撞産生。引力波是由黑洞、中子星等碰撞産生的一種時空漣漪,宛如石頭丟進水裏産生的波紋。探測引力波對人類探索宇宙起源和發展具有重要意義。自2015年首次探測到引力波以來,兩家機構的探測器已探測到13次由雙黑洞碰撞産生的引力波、兩次由雙中子星碰撞産生的引力波,以及此次可能由黑洞和中子星碰撞産生的引力波。

  天文学家首次确定 “一次性”快速射电暴来源

  一个国际天文学团队2019年6月28日发表論文说,他们首次发现“一次性”快速射电暴的准确来源,为解释这种困扰了天文学家十几年的宇宙“神秘电波”提供了关键线索。在发表于美国《科学》杂志的研究中,研究人员开发出一种新技术,利用快速射电暴抵达“澳大利亚平方公里阵列探路者”射电望远镜不同天线之间的微小时间差,制作了一幅展示“一次性”快速射电暴FRB 180924来源的高清图,成功破解了其起源星系。人工智能在多人桌德州扑克比赛中

  戰勝世界頂尖選手

  美国卡内基—梅隆大学2019年7月11日宣布,该校和脸书公司合作开发的人工智能Pluribus在六人桌德州扑克比赛中击败多名世界顶尖选手,成为机器在多人游戏中战胜人类的一个里程碑。美国《科学》杂志当日在线发表的相关論文显示,Pluribus与13名德州扑克高手进行了1万手不限注对局的六人桌比赛,每次比赛中由机器对5名人类选手,结果机器取得胜利。在另外一种形式的六人桌比赛中,由5个Pluribus与1名人类选手对局,结果机器分别在5000手对局中先后击败了德州扑克世界冠军达伦·伊莱亚斯和克里斯·弗格森。

  天文學家計算出新的宇宙膨脹速度

  美國科研團隊2019年7月采用新方法測量宇宙膨脹速度(即所謂哈勃常數)。此前兩項研究發現,宇宙目前的膨脹速度比早期預測的膨脹速度快,而新數值則縮小了兩者差距。芝加哥大學天文學家利用紅巨星測量得出的哈勃常數爲69.8公裏/(秒·百萬秒差距),即一個星系與地球的距離每增加百萬秒差距,其遠離地球的速度就增加近69.8公裏/秒。

  研究人員通過對比距離值與目標星系看起來的退行速度,計算出介于裏斯團隊數值和“普朗克”衛星數值之間的新的哈勃常數。

  首例再編程幹細胞角膜手術實施完成

  日本大阪大学的研究团队2019年8月29日宣布,他们完成了全球首例利用诱导多能干(iPS)细胞培养出的角膜组织进行移植的临床手术,一名四十多岁的日本女性成为世界上首个使用重编程干细胞修复角膜的人。iPS 细胞是通过对成熟体细胞 “重新编程” 而培育出的干细胞,拥有与胚胎干细胞相似的分化潜力。与利用患者本人 iPS 细胞相比,用异体 iPS 细胞培育成组织细胞后再移植,所需费用和时间会大幅减少,因此相关研究在医学界备受关注。

  科學家首次重建丹尼索瓦人容貌

  以色列和西班牙科學家2019年9月19日在《細胞》雜志上報告說,他們根據丹尼索瓦人的表觀遺傳信息重建了這種早期智人的容貌,這是對丹尼索瓦人骨骼解剖學特征的首次複原。

  丹尼索瓦人是一支神秘的早期智人,因發現于西伯利亞的丹尼索瓦洞而得名,生活在距今約20多萬年至5萬年前,被認爲是同時期廣泛分布于歐洲的尼安德特人的近親。丹尼索瓦人的化石極爲罕見,因此科學家對這種古人類的樣貌所知甚少。最新研究顯示,丹尼索瓦人擁有56處不同于現代人和尼安德特人的解剖學特征,其中34處位于顱骨。整體來看,丹尼索瓦人可能具有與尼安德特人相似的骨骼特征,如長臉和寬闊的骨盆等,但丹尼索瓦人的顱骨比尼安德特人和現代人更寬,牙弓也更長。

  新型轉基因玉米産量提高10%

  美國的研究人員2019年11月在美國《國家科學院院刊》上首次證明,通過改變一種促進植物生長的基因,可以將玉米産量提高10%,且無須考慮生長條件好壞。據悉,世界上種植最廣泛的轉基因作物,包括大豆、玉米和棉花,都是通過一些相對簡單的基因調整而産生的。例如,通過將細菌中的單個基因添加到某些農作物品種中,科學家們賦予了它們制造殺死多種昆蟲的蛋白質的能力。另一種簡單的基因操作使農作物能耐受草甘膦或其他除草劑,這樣在殺死雜草的同時不會侵蝕土壤。但是,由于植物的生長過程涉及許多複雜的遺傳因素,因此想要培育出在良好條件下産出更多糧食的農作物,難度很大。

  科學家完成太陽風迄今最佳研究

  美国宇航局的“帕克”太阳探测器对太阳风的诞生地进行了前所未有的最佳观测,并发现了太阳风中的奇怪尖峰——粒子在那里加速并改变了太阳风的磁场方向。该探测器还观测到环绕太阳旋转的太阳风的速度比预期的要快,这意味着科学家对于恒星如何随着年龄增长而减慢自转速度的理解可能是错误的。2019年12月4日发表在《自然》杂志的4篇論文描述了这些发现,它们将为研究人员更好地应对太阳风最狂暴的时期做好准备。

打印 責任編輯:侯茜

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