1、強大的CRISPR技術(shù)
CRISPR是生命進(jìn)化歷史上，細菌和病毒進(jìn)行斗爭產(chǎn)生的免疫武器，簡(jiǎn)單說(shuō)就是病毒能把自己的基因整合到細菌，利用細菌的細胞工具為自己的基因復制服務(wù)，細菌為了將病毒的外來(lái)入侵基因清除，進(jìn)化出CRISPR系統，利用這個(gè)系統，細菌可以不動(dòng)聲色地把病毒基因從自己的染色體上切除，這是細菌特有的免疫系統。微生物學(xué)家10年前就掌握了細菌擁有多種切除外來(lái)病毒基因的免疫功能，其中比較典型的模式是依靠一個(gè)復合物，該復合物能在一段RNA指導下，定向尋找目標DNA序列，然后將該序列進(jìn)行切除。許多細菌免疫復合物都相對復雜，其中科學(xué)家掌握了對一種蛋白Cas9的操作技術(shù)，并先后對多種目標細胞DNA進(jìn)行切除。這種技術(shù)被稱(chēng)為CRISPR/Cas9基因編輯系統，迅速稱(chēng)為生命科學(xué)最熱門(mén)的技術(shù)。
2007年，一家酸奶公司發(fā)現一種細菌擁有抵御病毒的特殊防御機制。2012年，細菌的這種機制就被科學(xué)家闡述清楚，2013年這一領(lǐng)域快速增長(cháng)。它被視為分子生物學(xué)的一個(gè)奇跡，事實(shí)上，它并非僅對生物學(xué)家產(chǎn)生革命的影響，這個(gè)世界同樣也會(huì )隨之而改變。這就是基于CRISPR系統的基因編輯技術(shù)。
早在2012年和2013年，《科學(xué)》雜志就已將CRISPR納入到年度10大科學(xué)發(fā)現的榜單中，不過(guò)它屬于陪跑“角色”。隨著(zhù)近些年來(lái)一系列的重要科學(xué)發(fā)現，CRISPR基因編輯技術(shù)備受注目，其中最重要的兩項研究是：修飾物種的基因，以減少其數量或減少其攜帶的疾?。ㄈ缥米拥龋?，以及人類(lèi)胚胎細胞的基因組編輯，它們的出現都給現有的科學(xué)秩序提出嚴重挑戰。胚人類(lèi)胚胎細胞基因修飾工作由中山大學(xué)學(xué)者完成，該研究亦成為12月份在華盛頓召開(kāi)的國際人類(lèi)基因編輯峰會(huì )（InternationalSummitonHumanGeneEditing）的一個(gè)重要導火索。
基因編輯技術(shù)其實(shí)并不很新鮮，胎細胞基因修飾工作由中山大學(xué)學(xué)者完成，該研究亦成為12月份在華盛頓召開(kāi)的國際人類(lèi)基因編輯峰會(huì )（InternationalSummitonHumanGeneEditing）的一個(gè)重要導火索。
基因編輯技術(shù)其實(shí)并不很新鮮，此前的技術(shù)有ZFN和TALENs。目前已經(jīng)有幾家公司利用基因編輯技術(shù)用于臨床治療，相比去前面兩項技術(shù)，CRISPR基因編輯技術(shù)簡(jiǎn)單很多，以至于“每個(gè)分子生物實(shí)驗室都在想做CRIPSR基因編輯技術(shù)”。非營(yíng)利組織Addgene，目前已經(jīng)發(fā)布了50000種質(zhì)粒，這是一種環(huán)狀的DNA，里面包含CRISPR系統中兩種關(guān)鍵的部件：向導RNA（GuideRNA），能與特殊DNA片段結合；另外一個(gè)重要組分是DNA剪切酶，通常將其稱(chēng)為Cas9。CRISPR系統的最早發(fā)現者之一、加州伯克利分校的分子生物學(xué)家JenniferDoudna表示，“它就像PCR技術(shù)，一個(gè)潛藏在工具箱里的工具”。CRISPR系統擁有如此強大的能力，以至于科學(xué)家很容易地創(chuàng )造出基因型完全不同的生命體。
2、矮行星之年
2015年，是矮行星之年。今年3月份，黎明號探測器（Dawn）進(jìn)入谷神星（Ceres）軌道，谷神星是太陽(yáng)系中最小的矮行星。7月份，新視野號（NewHorizons）探測器與冥王星擦肩而過(guò)，它的主要目標是探測冥王星及其最大的衛星，以及位于柯伊柏帶（Kuiperbelt）的小行星群。
3、肯納威克人的骨架
從一開(kāi)始，人們就對所謂肯納威克人（KennewickMan）的遺骸爭論不休。1996年，人類(lèi)學(xué)家在華盛頓州哥倫比亞河肯納威克海岸發(fā)現了它，它距今有8500年。人類(lèi)學(xué)家討論它與現在美洲土著(zhù)居民的關(guān)系。但當地土著(zhù)居民卻認為這是他們祖先的遺骸，要求將其歸還給他們，需厚葬之。2004年，美國政府開(kāi)始資助研究者對這幅骨架進(jìn)行研究。今年研究結果出來(lái)了，分子生物學(xué)家基因測序的結果是，肯納威克人的DNA與華盛頓地區5個(gè)土著(zhù)部落均有關(guān)，更重要的是，它從基因組層面證實(shí)了現在的美洲土著(zhù)居民是15000年前從白令海峽遷徙過(guò)來(lái)的亞洲人的后代。這一證據有力地駁斥了那些認為美洲土著(zhù)居民是后期遷徙過(guò)來(lái)亞洲人的后裔以及歐洲人后裔的觀(guān)點(diǎn)。
4、心理學(xué)的再生
心理學(xué)目前正深陷數年前發(fā)表的上百篇頂級期刊論文的危機之中，在這些論文中充斥著(zhù)太多的假陽(yáng)性結果、少樣本數量的實(shí)驗以及弱相關(guān)性研究。事實(shí)上，早在2011年，研究者就關(guān)注了這種現象。2015年，心理學(xué)家開(kāi)始對這些論文丑聞進(jìn)行清算，今年8月份，270名心理學(xué)家重新審視了100項發(fā)在這一領(lǐng)域頂級期刊的研究，通過(guò)建立新的研究模型以及同行評議，他們得出了一個(gè)令人震驚的結論：僅有39%的研究的實(shí)驗結果能夠被驗證。這讓心理學(xué)家意識到未來(lái)這一領(lǐng)域發(fā)文章必須科學(xué)嚴謹，實(shí)驗結果可重復，只有這樣心理學(xué)才是一門(mén)嚴謹的科學(xué)?？v然此次心理學(xué)家拿自己開(kāi)刀，但是它帶來(lái)的契機是心理學(xué)的轉變或再生。
5、新人種重現天日
2015年，人類(lèi)又迎來(lái)一位新成員，一個(gè)由60名科學(xué)家組成的國際研究小組，在南非一處叫RisingStar洞穴中發(fā)現了一個(gè)新人種Homonaledi。該洞穴位于南非首都約翰內斯堡市西北處，研究者共發(fā)現了1500塊化石，它們屬于15個(gè)個(gè)體。
Homonaledi的分類(lèi)學(xué)地位目前研究者并不清楚，它也許不屬于現代人所處的屬“Homo”。雖然新人種身高與現代人相近，而且通過(guò)其手臂的骨頭鑒定，應該已開(kāi)始直立行走，但是它們在其他特征上顯得很原始，長(cháng)而小的腦袋，彎曲的手指以及奇特的拇指，從而顯示它們很有可能仍會(huì )在樹(shù)上活躍，尤其是當遇到捕食者的時(shí)候。
6、深層地幔流研究漸熱
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| 40多年來(lái)，科學(xué)界一直爭論熱柱究竟是由地幔深處向上流動(dòng)而成還是由淺一些的巖漿層構成的。通過(guò)全波型斷層掃描技術(shù)發(fā)現，起源于地核向上流動(dòng)的地幔柱已被檢測出的確存在?？茖W(xué)家已檢測到28股從地核涌來(lái)的熱柱，熱柱有800千米的厚度，這是理論預測值的三倍。也許我們需要重新思考，有關(guān)地核如何冷卻降溫的學(xué)說(shuō)了。地球物理學(xué)家希望新技術(shù)最終能揭露地球內部的其他細節，例如海洋地殼俯沖的板塊和深埋在地幔深處的“墓地”。 |
7、埃博拉疫苗
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| 由世界衛生組織（WHO）領(lǐng)導的埃博拉疫苗終于研發(fā)出來(lái)了。盡管2014年，制藥公司研發(fā)抗擊埃博拉藥物以及疫苗的熱情空前高漲，但是藥物研發(fā)的結果卻并不讓人滿(mǎn)意。不過(guò)這一情況，在2015年得到了扭轉。 |
由加拿大公共衛生部門(mén)（PublicHealthAgencyofCanada）科學(xué)家研制的抗埃博拉藥物，去年被制藥公司默克（Merck）收購，該藥物當時(shí)在猴子身上起了作用。收購之后，默克公司對該藥物繼續研究，在今年由世界衛生組織領(lǐng)導的臨床研究中，該藥物取得令人振奮的結果，7月31日，該研究發(fā)表在《柳葉刀》（TheLancet）雜志上，研究稱(chēng)這種疫苗的有效性達到75-100%。另一種由葛蘭素史克公司研發(fā)的疫苗則難以證明其有效程度?？v然埃博拉已離我們遠去，但是這種疫苗在下一次埃博拉疫情爆發(fā)時(shí)使用，也許能避免西非悲劇的重演。
8、酵母菌生產(chǎn)阿片類(lèi)藥物
一群美國生物學(xué)家將植物、細菌和嚙齒動(dòng)物基因混合導入酵母菌中，利用改造過(guò)的酵母菌成功合成蒂巴因（thebaine），一種罌粟麻醉劑，它是諸多醫用阿片類(lèi)藥物的前體。通過(guò)調整酵母途徑，藥物化學(xué)家可以合成更有效、成癮性更小的麻醉劑和止痛劑。
不過(guò)，新技術(shù)暫時(shí)還不夠完美：目前生產(chǎn)一劑止痛藥要耗費20000升工程酵母。研究人員正在想辦法提高工程酵母的效率和產(chǎn)出，優(yōu)化它們的生化過(guò)程，以生產(chǎn)處安全、更有效的藥物。
9、大腦中的淋巴管道
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| 美國弗吉尼亞大學(xué)研究顯示，大腦內也存在免疫系統的淋巴管道，這項新發(fā)現將顛覆幾十年來(lái)教科書(shū)中“腦內沒(méi)有淋巴管”的舊概念。它將有可能對從自閉癥、阿爾茨海默綜合癥以及多發(fā)性硬化癥等一些神經(jīng)系統疾病的研究和治療產(chǎn)生重要的影響。 |
10、貝爾無(wú)漏洞實(shí)驗確認量子詭異特性
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| 今年8月，荷蘭代爾夫特技術(shù)大學(xué)的物理學(xué)家羅納德•漢森（RonaldHanson）領(lǐng)導的團隊報道他們實(shí)現了第一例可以同時(shí)解決探測漏洞和通信漏洞的貝爾實(shí)驗，證實(shí)相距1.3公里的成對電子之間存在“量子糾纏”，否定了愛(ài)因斯坦的隱變量理論。 |
這一實(shí)驗結果并沒(méi)有讓物理學(xué)家們感到驚訝，但它所實(shí)現的距離1.3公里兩個(gè)固態(tài)量子比特之間的量子糾纏制備，為未來(lái)實(shí)用化的全量子互聯(lián)網(wǎng)奠定了重要技術(shù)支撐。
本文所有圖片來(lái)自Science雜志。
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