2016年度十大科學(xué)突破

TOP10：4個(gè)新元素被發(fā)現(xiàn)

2016年底，國(guó)際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）正式通過(guò)決議，將113號(hào)新元素命名為Nihonium（元素記號(hào)Nh）。自此，元素周期表中正式迎來(lái)了首位由非歐美國(guó)家命名的元素。2015年12月30日，國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）確認(rèn)了113號(hào)、115號(hào)、117號(hào)和118號(hào)4個(gè)新元素的發(fā)現(xiàn)。2016年6月，IUPAC宣布這4個(gè)新元素被正式加入到元素周期表中。自此，元素周期表第七行被填滿。

依照命名傳統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)者對(duì)新元素有命名決定權(quán)。IUPAC將115號(hào)、117號(hào)和118號(hào)元素的發(fā)現(xiàn)歸功給了一支來(lái)自俄羅斯和美國(guó)的合作團(tuán)隊(duì)，將113號(hào)元素的發(fā)現(xiàn)歸功給了一支日本團(tuán)隊(duì)。最終，這4個(gè)新元素被命名為：

第113號(hào)元素Nihonium，元素符號(hào)Nh；

第115號(hào)元素Moscovium，元素符號(hào)Mc；

第117號(hào)元素Tennessine，元素符號(hào)Ts；

第118號(hào)元素Oganesson，元素符號(hào)Og。

新元素的發(fā)現(xiàn)，再一次用觀察數(shù)據(jù)證實(shí)了科學(xué)理論，讓人類依據(jù)元素周期表所做的預(yù)測(cè)更為可信；同時(shí)，也為將來(lái)制造更重、更有用的新元素打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

TOP9：琥珀里的真恐龍

2016年12月，一條來(lái)自琥珀中的恐龍尾巴震驚了世界。來(lái)自多個(gè)國(guó)家的古生物學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，第一次找到了非鳥類恐龍的琥珀標(biāo)本。這項(xiàng)由中國(guó)和加拿大研究者合作的研究，在一塊琥珀中發(fā)現(xiàn)了一截毛茸茸的尾巴。這段尾巴展開后長(zhǎng)約6厘米，包含了至少8枚完整的尾椎?？茖W(xué)家們推測(cè)尾巴的主人是手盜龍類，生活于距今約9900萬(wàn)年前。不同于以往發(fā)現(xiàn)的骨骼化石，琥珀中的動(dòng)物標(biāo)本能夠提供大量的細(xì)節(jié)，比如恐龍尾巴上的羽毛。這為探索羽毛演化發(fā)展模式提供了線索。

TOP8：首位“三親”嬰兒誕生

2016年2月，英國(guó)生育和胚胎學(xué)管理局（HFEA）宣布，倫敦的科學(xué)家已獲得以研究為目的編輯人類胚胎基因組的授權(quán)。英國(guó)成為第一個(gè)允許人類胚胎基因編輯的國(guó)家。獲得批準(zhǔn)的科學(xué)家為倫敦弗朗西斯·克里克研究所的發(fā)育生物學(xué)家凱西·尼亞坎（Kathy Niakan）團(tuán)隊(duì)，他們希望利用CRISPR-Cas9技術(shù)對(duì)健康人類胚胎進(jìn)行編輯，以了解為什么一些妊娠會(huì)終止。

4月，世界上第一個(gè)“三親”寶寶在墨西哥誕生?！叭H”嬰兒，指嬰兒同時(shí)帶有三個(gè)人的遺傳物質(zhì)。嬰兒除攜帶父母的DNA外，還擁有來(lái)自捐獻(xiàn)者的線粒體DNA?！皠?chuàng)造”這個(gè)“三親”寶寶的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人是紐約新希望生殖醫(yī)學(xué)中心（New Hope Fertility Clinic）的醫(yī)師張進(jìn)，他表示這名男嬰健康狀況良好，但并沒(méi)有透露多少其他信息。健康“三親”寶寶的誕生令人欣慰，但研究團(tuán)隊(duì)的做法也引來(lái)了廣泛的倫理爭(zhēng)議。干預(yù)人類胚胎的技術(shù)可以拯救生命，但在臨床應(yīng)用之前，也必須經(jīng)過(guò)謹(jǐn)慎的評(píng)估與審視。

TOP7：LUCA的355種基因被確定

2016年7月，科學(xué)家宣布找到了最近普適共同祖先LUCA（Last Universal Common Ancestor）的355個(gè)基因。LUCA可能是生活在40億年前無(wú)氧環(huán)境中的喜熱微生物，并且依賴氫氣為生。這有力地支持了先前的假說(shuō)：地球生命起源于類似海底火山周圍的那些深海熱泉。目前為止的遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了有關(guān)LUCA的一些十分誘人的線索。大部分證據(jù)都暗示，LUCA也和現(xiàn)代細(xì)胞一樣，用DNA儲(chǔ)存遺傳信息，也會(huì)制造蛋白質(zhì)，并使用ATP作為能量來(lái)源。

加州大學(xué)洛杉磯分校的進(jìn)化生物學(xué)家詹姆斯·萊克（James Lake）稱這一新研究“令人矚目”“往前邁了重要一步”。盡管LUCA早已仙逝，與它最為鄰近的親戚們也許仍和我們一起生存在這地球上。

TOP6：成功誘導(dǎo)活細(xì)胞生成碳-硅鍵

2016年11月，科學(xué)家成功誘導(dǎo)活細(xì)胞生成碳-硅鍵產(chǎn)物，第一次證明硅元素能夠參與到自然界的生命活動(dòng)中。

硅與碳雖然性質(zhì)相似，但對(duì)絕大多數(shù)生物而言，并沒(méi)什么用。即便像硅藻這樣可以利用硅酸鹽或二氧化硅構(gòu)建自己外骨骼的生物，也不能把硅元素分離出來(lái)加以利用。誘導(dǎo)活細(xì)胞生成碳-硅鍵，不僅大大提高了合成碳-硅鍵的效率與安全性，也為借助自然之力提升化工生產(chǎn)技術(shù)水平打開了新的思路。這項(xiàng)研究也展示了演化中自然適應(yīng)新挑戰(zhàn)的速度之快。這或許就意味著，如果某一天環(huán)境劇變，地球上突然多出了很多有機(jī)硅小分子，那么也許只需要幾年時(shí)間，實(shí)驗(yàn)中所用到的海洋紅嗜熱鹽菌，就能演化出利用硅的能力——而工具是一種功能原本與此八竿子打不著的蛋白質(zhì)。

TOP5：從超級(jí)地球到土星衛(wèi)星

2016年2月，天文學(xué)家在《天體物理期刊》（Astrophysical Journal）上發(fā)表了對(duì)太陽(yáng)系外行星巨蟹座55e大氣成分的分析結(jié)果，這是人類第一次有能力分析一顆超級(jí)地球的大氣層成分。5月，NASA的研究者們宣布SOFIA（Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy）天文臺(tái)在火星大氣層中探測(cè)到氧原子，這距離上世紀(jì)70年代首次探測(cè)到氧原子已過(guò)去40年。8月，天文學(xué)家們?cè)诰嚯x地球3億光年外的蜻蜓44星系中發(fā)現(xiàn)了大量暗物質(zhì)的存在，這是目前天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量最大、暗物質(zhì)比例最高的星系。同月，歐洲南方天文臺(tái)（ESO）宣布，在半人馬座比鄰星（Proxima Centauri）周圍發(fā)現(xiàn)了一顆位于宜居帶內(nèi)的行星。9月，比利時(shí)皇家天文臺(tái)發(fā)布公告稱，根據(jù)數(shù)據(jù)推測(cè)，在土衛(wèi)四（Dione）冰殼下存在一個(gè)深度達(dá)數(shù)萬(wàn)米的地下海洋。這是繼土衛(wèi)二和土衛(wèi)六后，第三顆被發(fā)現(xiàn)有海洋存在的土星衛(wèi)星。人類撒向太空的種子正在逐漸開花。

TOP4：新療法延長(zhǎng)早衰小鼠壽命

2016年12月，索爾克研究所的科學(xué)家宣布了一種新的基因療法，使得早衰小鼠的壽命延長(zhǎng)了30%。這項(xiàng)發(fā)表在《細(xì)胞》上的研究表明，通過(guò)周期性誘導(dǎo)Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc四種“山中因子”的短期表達(dá)，研究者能夠減輕早衰癥小鼠模型的衰老癥狀，并延長(zhǎng)它們的壽命。在年齡較老的野生型小鼠中，類似的操作也能夠減輕代謝疾病和肌肉損傷的癥狀。

TOP3：AlphaGo戰(zhàn)勝世界頂級(jí)圍棋選手

2016年3月，人工智能程序AlphaGo戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍李世石。這是人工智能程序?qū)娜祟惵殬I(yè)棋手的又一次勝利。AlphaGo是Google旗下DeepMind公司開發(fā)的計(jì)算機(jī)程序，開發(fā)團(tuán)隊(duì)將改進(jìn)的蒙特卡洛決策樹算法與深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合的方法構(gòu)建了AlphaGo最終的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。其中，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)多達(dá)12層的包含上百萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成?？梢哉f(shuō)AlphaGo的研發(fā)是當(dāng)今人工智能領(lǐng)域各類技術(shù)的集大成者，體現(xiàn)了人工智能技術(shù)的最高水平。

TOP2：造出最簡(jiǎn)單人工合成生命體

2016年3月，遺傳生物學(xué)家文特爾宣布他的團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中用473個(gè)基因創(chuàng)造了一種新的生物——辛西婭3.0（細(xì)菌JCVI-syn3.0）。這種細(xì)菌所包含的是目前已知的維持生命活動(dòng)所必需的最少數(shù)量的基因。這是目前人類能夠制造的最簡(jiǎn)單的生命體。

辛西婭3.0已經(jīng)不是人類第一次創(chuàng)造生物了。2010年，辛西婭1.0誕生。文特爾和他的同事就仿佛扮演了一回上帝的角色，構(gòu)造出從未存在過(guò)的生命形式。辛西婭1.0的基因組有901個(gè)基因，以當(dāng)時(shí)的技術(shù)，沒(méi)有辦法一次合成。經(jīng)過(guò)不斷地精簡(jiǎn)，他們最終成功，得到了僅僅含有473個(gè)基因的辛西婭3.0——最接近“生命基石”的基因組。

TOP1：LIGO引力波探測(cè)

2016年2月，引力波天文臺(tái)LIGO的科學(xué)家們宣布，人類首次直接探測(cè)到宇宙中的引力波信號(hào)及首次觀測(cè)到雙黑洞碰撞合并。這個(gè)被命名為GW150914的引力波于2015年9月14日被探測(cè)到。經(jīng)過(guò)1000多位LIGO科學(xué)家連續(xù)數(shù)月對(duì)信號(hào)的分析，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)GW150914來(lái)自南天球，產(chǎn)生于13億年前兩個(gè)黑洞的合并，在合并的瞬間大約有3倍于太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量。引力波的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了黑洞的存在，也是對(duì)廣義相對(duì)論的重要檢驗(yàn)。

如果說(shuō)電磁波望遠(yuǎn)鏡是人類的眼睛，那么引力波探測(cè)器就像人類的耳朵，從此，人類終于可以聆聽來(lái)自宇宙的聲音。