《科学》评出2020年十大突破( 二 )


2012年 , 颠覆性的基因编辑工具CRISPR横空出世 , 它赋予研究人员编辑农作物和动物的强大力量 , 为科学研究和生物医学领域带来新一轮革命 , 成为《科学》杂志2015年十大科学突破之一 , 并摘得今年诺贝尔化学奖的桂冠 。
今年 , 这一“基因魔剪”再次向世界展示了其“魔力”:首次成功治愈β地中海贫血和镰刀型细胞贫血症这两种遗传性血液病 。
为治疗三名镰状细胞病患者 , 研究人员从每名病人身上采集了不成熟的血细胞——血干细胞 , 然后用CRISPR靶向沉默一个“关闭”开关——这个开关在成人体内会停止胎儿形态血红蛋白的产生 , 而这种血红蛋白可对抗镰状突变的影响 。 在病人接受化疗清除病血干细胞后 , 经过CRISPR处理过的细胞
发现快速射电暴起源
快速射电暴(FRB)是来自遥远星系的短而强的无线电波闪烁 , 其起源究竟是哪里?13年来这一问题吸引了无数天文学家 。
今年11月 , 中外科学家刊文称 , 他们结合多个卫星及地面望远镜获得数据认为 , 银河系内的一颗磁星SGR 1935+2154是今年观测到的一个快速射电暴的起源 。 这是人类首次确定一个快速射电暴的起源 , 也是首次在银河系内观测到快速射电暴 。
尽管研究快速射电暴的天文学家相信他们终于找到了一名“肇事者” , 但他们仍然不清楚磁星是如何产生快速射电暴的 。 研究人员认为 , 它们可能来自磁星表面附近 , 因为磁场线断裂并重新连接 。 或者它们可能来自更远的地方 , 因为冲击波撞击进入带电粒子云内 , 产生了类似激光的无线脉冲 。 具体是哪种情况?我们目前只能拭目以待 。
AI首次精准预测蛋白质三维结构
50年来 , 科学家们一直致力于解决生物学领域最大的挑战之一:预测一系列氨基酸在“变身”为工作蛋白质时会折叠成何种精确三维形状 。 今年 , 他们实现了这个目标 。
12月1日 , 谷歌旗下的“深度思维”公司宣布 , 其新一代AlphaFold人工智能系统在国际蛋白质结构预测竞赛上击败了其余参会选手 , 精确预测了蛋白质的三维结构 , 准确性可与冷冻电子显微镜、X射线晶体学等实验技术相媲美 。
研究人员指出 , 鉴于蛋白质的精确形状决定了它的生化功能 , 这一新进展可以帮助研究人员发现疾病的发病原理 , 开发新药 , 甚至创造出耐旱植物和更便宜的生物燃料 。
首个室温超导体面世
自1911年超导首次发现以来 , 寻找能在室温条件下达到的超导体一直是众多科学家竞相追求的目标 。
此前研究表明 , 富氢材料在高压下可以将超导温度提高至零下2摄氏度左右 。 此次 , 美国科学家在最新研究中将可以实现零电阻的温度提高到了15摄氏度 , 但这是在2670亿帕斯卡压力下的一个光化学合成三元含碳硫化氢系统中实现的 。 这一发现促进了室温超导体的研究工作——这类材料可以带来重大技术变革并节约大量能源 。
鸟类聪明程度超出人类想象
今年发表的两项研究表明 , 鸟类的聪明程度超出想象 。 其中一项研究表明 , 鸟类大脑的一部分类似于人类的大脑皮层 。 另一项研究表明 , 小嘴乌鸦的意识比研究人员想象得还要高 , 而且其或许能有意识地进行思考 。
这种“感觉意识”是人类自我意识的一种基本形式 , 它在鸟类和哺乳动物中的存在表明 , 某种形式的意识可以追溯到3.2亿年前 , 可以追溯到我们最后的共同祖先 。

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