繼續(xù)與新冠病毒賽跑

日前，《自然》盤點(diǎn)了2021年重大科學(xué)事件。同時(shí)，對(duì)2022年值得關(guān)注的科學(xué)事件進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

工作人員在國(guó)藥集團(tuán)中國(guó)生物北京生物制品研究所的新冠病毒滅活疫苗分包裝車間內(nèi)工作。圖片|新華社

“著巡合影”圖。圖片|新華社

科研人員展示人工合成淀粉樣品。圖片|新華社

2021年重大科學(xué)事件回顧

新冠病毒變種威脅疫苗保護(hù)性

2021年從開始到結(jié)束，研究人員都在與新冠病毒賽跑，競(jìng)相了解更多有關(guān)正在全球傳播的病毒變種的信息。

新冠病毒疫苗在很大程度上能防護(hù)2020年末和2021年初出現(xiàn)的變種病毒，這些變種后來(lái)被命名為阿爾法、貝塔和伽馬。但隨后出現(xiàn)了德爾塔。2021年3月，這一變種開始以驚人的速度席卷印度——在一個(gè)疫苗接種運(yùn)動(dòng)尚未取得很大進(jìn)展的國(guó)家，造成死亡和住院人數(shù)急劇增加。

隨后，高速傳播的變種病毒從印度傳播到世界各地，在其傳播過(guò)程中導(dǎo)致了許多破壞和更多的封鎖。數(shù)據(jù)顯示，疫苗通?？梢员Ｗo(hù)感染德爾塔的人免于遭受新冠病毒最嚴(yán)重的后果，但不如對(duì)其他變種病毒感染者的保護(hù)效果好。

11月下旬，新冠病毒最新的變種奧密克戎出現(xiàn)了。早期數(shù)據(jù)表明，它嚴(yán)重破壞了疫苗免疫力，但加強(qiáng)注射疫苗可以改善這種情況。

探索火星

2021年2月18日，美國(guó)宇航局“毅力號(hào)”火星探測(cè)器降落在火星上，開啟了火星探索的新時(shí)代。

著陸后，“毅力號(hào)”部署了一架小型直升機(jī)，完成了直升機(jī)在另一顆行星上的首次動(dòng)力飛行。9月，“毅力號(hào)”探測(cè)器鉆探并儲(chǔ)存了第一批計(jì)劃采集的火星巖石樣本。未來(lái)的太空任務(wù)將取回這些樣本，以便地球上的科學(xué)家可以分析火星過(guò)去可能存在的生命跡象。

“毅力號(hào)”是2021年抵達(dá)火星的3項(xiàng)任務(wù)之一。5月15日，中國(guó)的“祝融號(hào)”探測(cè)器在火星著陸，作為中國(guó)首次火星任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”的一部分，“祝融號(hào)”在火星北半球以前未開發(fā)的地區(qū)收集了大量地質(zhì)數(shù)據(jù)。

2021年年初，阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)在其第一次行星際任務(wù)中，將“希望號(hào)”航天器送入環(huán)繞地球的軌道，并拍下了火星“極光”（太陽(yáng)風(fēng)與行星磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的紫外線輻射）的照片。

μ介子為物理學(xué)研究打開大門

2021年4月7日，美國(guó)費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室參與μ介子g-2實(shí)驗(yàn)的研究人員報(bào)告說(shuō)，μ介子比最初預(yù)測(cè)的更具磁性。

幾十年前，該實(shí)驗(yàn)的早期版本暗示介子的行為方式可能與物理學(xué)家基于粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型計(jì)算所暗示的方式不同。根據(jù)2021年的結(jié)果，研究人員正在仔細(xì)檢查這些計(jì)算。

如果它們成立，并且理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的差異仍然存在，則可能標(biāo)志著50年前發(fā)展出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)模型第一次未能解釋觀測(cè)結(jié)果。因此，科學(xué)家正在探索這一發(fā)現(xiàn)如何與他們所知道的關(guān)于基本粒子的一切相吻合，以及它是否絕對(duì)正確。

阿爾茨海默氏癥藥物審批起風(fēng)波

美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)了18年來(lái)首個(gè)治療阿爾茨海默氏癥的新藥，這讓受到這種毀滅性疾病影響的人們感到興奮，但也激怒了一些研究人員。

該藥物開發(fā)者、美國(guó)生物技術(shù)公司Biogen表示，這種抗體藥物可以清除大腦中的β淀粉樣蛋白，一些科學(xué)家認(rèn)為這是導(dǎo)致阿爾茨海默氏癥的根本原因。但是這種治療在臨床試驗(yàn)中并沒(méi)有直接的認(rèn)知益處。

盡管一個(gè)顧問(wèn)小組以壓倒性力量反對(duì)該藥物的批準(zhǔn)，但FDA還是在2021年6月8日通過(guò)了該藥物的審批。隨后，聯(lián)邦政府對(duì)該決定進(jìn)行了調(diào)查。

基因編輯技術(shù)首次用于人體試驗(yàn)

基因編輯技術(shù)CRISPR自問(wèn)世以來(lái)，一直被視為治療疾病的規(guī)則改變者。但是，要使這個(gè)夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)，對(duì)許多疾病而言，需要研究人員成功地將CRISPR-cas9植入人體，并證明它安全有效地編輯了唯一的目標(biāo)基因。

2021年6月26日，美國(guó)基因編輯公司Intellia Therapeutics和生物制藥公司Regeneron公布了臨床試驗(yàn)結(jié)果，證明了這一點(diǎn)。

它們對(duì)6名患有轉(zhuǎn)甲狀腺素淀粉樣變性?。ㄒ环N罕見(jiàn)疾病，會(huì)導(dǎo)致人體器官和組織中錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)異常堆積）的人進(jìn)行了試驗(yàn)。所有的參與者都經(jīng)歷了畸形蛋白質(zhì)水平的下降，其中兩名患者在接受了高劑量治療后，蛋白質(zhì)水平平均下降了87%。

人工智能精準(zhǔn)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

英國(guó)人工智能公司DeepMind 2021年7月宣布，已經(jīng)使用人工智能系統(tǒng)預(yù)測(cè)了幾乎所有人類表達(dá)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及其他20種生物幾乎完整的蛋白質(zhì)組。

這種被稱為Alpha Fold的算法，比以往任何時(shí)候都更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

2021年5月15日，中國(guó)的“祝融號(hào)”探測(cè)器在火星著陸，作為中國(guó)首次火星任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”的一部分，“祝融號(hào)”在火星北半球以前未開發(fā)的地區(qū)收集了大量地質(zhì)數(shù)據(jù)。

過(guò)去，研究人員通過(guò)使用各種顯微技術(shù)煞費(fèi)苦心地解釋蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，或者使用不那么精確的模型進(jìn)一步了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。研究人員表示，2021年，超過(guò)35萬(wàn)種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的釋放（其中許多結(jié)構(gòu)從未被形象化）有可能引發(fā)生命科學(xué)的革命，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)掌握著疾病的秘密，并可能成為藥物的靶標(biāo)。

“這是迄今為止人工智能系統(tǒng)對(duì)推進(jìn)科學(xué)知識(shí)做出的最大貢獻(xiàn)?！盌eepMind聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Demis Hassabis表示。

中醫(yī)藥助力新冠肺炎預(yù)防救治。圖片| 人民網(wǎng)

是否接種加強(qiáng)針

一些富裕的國(guó)家從2021年年中開始認(rèn)真考慮向已經(jīng)完全接種新冠疫苗的人群注射加強(qiáng)針，研究人員開始質(zhì)疑是否有必要采取這一措施。

當(dāng)然，有證據(jù)表明新冠疫苗免疫力在高傳染性德爾塔變異種面前正在下降，但是疫苗注射通常仍然可以保護(hù)人們免于感染新冠病毒后發(fā)生重癥甚至死亡。盡管世界衛(wèi)生組織呼吁富裕國(guó)家暫時(shí)不要為更廣泛的人口提供更進(jìn)一步的疫苗支持，直到低收入國(guó)家有更多的人能夠接種第一劑疫苗，但一些國(guó)家還是采取了行動(dòng)。

現(xiàn)在，隨著最新的新冠病毒變種奧密克戎的傳播，許多公共衛(wèi)生研究人員正在敦促接種過(guò)疫苗的成年人多打幾針。

但他們指出，當(dāng)?shù)褪杖雵?guó)家只有7%的人接受單劑量疫苗時(shí)，變異株將繼續(xù)在感染者中進(jìn)化。他們支持知識(shí)產(chǎn)權(quán)豁免和其他機(jī)制，以增加全球疫苗供應(yīng)，這樣就不必在加強(qiáng)針和公平接種之間進(jìn)行權(quán)衡。

極端天氣將更加頻繁

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）8年來(lái)首次對(duì)氣候科學(xué)進(jìn)行了綜合評(píng)估，描繪了一幅殘酷但清晰的地球健康狀況圖景：如果各國(guó)政府不采取行動(dòng)制止溫室氣體排放，已經(jīng)對(duì)全世界社區(qū)造成破壞的創(chuàng)紀(jì)錄的干旱、野火和洪水只會(huì)變得更糟。

報(bào)告稱，與1850年至1900年的平均水平相比，地球已經(jīng)升溫了1.1℃，并且按照目前的排放水平可能會(huì)在10年內(nèi)升溫超過(guò)1.5℃。如果升溫達(dá)到2℃（2015年《巴黎協(xié)定》承諾避免的上限），以前每50年才發(fā)生一次的極端溫度事件將每隔幾年發(fā)生一次，從而增加人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的可能性。與此同時(shí)，由于最新研究增加了越來(lái)越多的氣候歸因研究，研究人員能夠直接將今年北美太平洋西北地區(qū)創(chuàng)紀(jì)錄的熱浪和德國(guó)史詩(shī)級(jí)洪水與人為造成的氣候變化聯(lián)系起來(lái)。

具有里程碑意義的氣候峰會(huì)

在第26屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)（COP26）上，政治家們宣布了限制溫室氣體排放的新承諾;同時(shí)，經(jīng)過(guò)幾天談判后，同意需要進(jìn)一步減排，以避免氣候變化的最壞影響。

196個(gè)政府簽署了《格拉斯哥氣候公約》，要求到2030年全球二氧化碳排放量比2010年減少45%。在峰會(huì)早期，與會(huì)各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人作出了結(jié)束森林砍伐、減少甲烷排放和逐步淘汰煤炭發(fā)電的重大承諾。不過(guò)，研究人員表示，總體而言，如果這些承諾全面兌現(xiàn)，全球溫度仍將比工業(yè)化前水平升高2.4℃。許多人質(zhì)疑，各國(guó)政府是否能夠應(yīng)對(duì)未來(lái)的挑戰(zhàn)。

2022哪些科學(xué)事件值得關(guān)注

新冠肆虐：變異毒株是焦點(diǎn)

新冠病毒在全球流行已經(jīng)兩年多了，仍然看不到盡頭。目前全球面臨的挑戰(zhàn)是如何更好地了解、應(yīng)對(duì)在2021年11月底快速傳播的新冠病毒變種——奧密克戎。

早期研究結(jié)果表明，疫苗在對(duì)抗奧密克戎時(shí)效果較差?？茖W(xué)家仍在爭(zhēng)分奪秒地尋找更多關(guān)于感染該病毒后患者癥狀嚴(yán)重程度的信息。

2022年，科研人員和公共衛(wèi)生相關(guān)部門的人員將繼續(xù)監(jiān)控新冠病毒新變種的出現(xiàn)，持續(xù)監(jiān)測(cè)新冠病毒對(duì)康復(fù)者的長(zhǎng)期影響。

此外，全球仍有近一半的人口還未接種疫苗，如何使低收入國(guó)家負(fù)擔(dān)得起疫苗，以填補(bǔ)全球疫苗覆蓋率中的巨大缺口，也是有待解決的問(wèn)題。

疫苗研發(fā)：有望多點(diǎn)開花

疫苗研發(fā)人員已經(jīng)將目光投向了下一代疫苗，以預(yù)防快速變異的新冠病毒感染。

2022年可能會(huì)出現(xiàn)針對(duì)特定病毒變體的信使RNA疫苗（mRNA）。而基于蛋白質(zhì)的疫苗是更常規(guī)且相對(duì)成熟的疫苗，2021年許多該類型的新冠疫苗在三期臨床試驗(yàn)中表現(xiàn)良好。此外，基于DNA的新冠疫苗，造價(jià)比mRNA疫苗低，而且無(wú)需冷藏儲(chǔ)存，有望成為適合低收入國(guó)家接種的疫苗。

而針對(duì)包括艾滋病、瘧疾等的疫苗研發(fā)也有望取得進(jìn)展。

歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)重啟

近年來(lái)處于停機(jī)維護(hù)狀態(tài)的歐洲核子研究組織的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）計(jì)劃于2022年6月重新開始運(yùn)行。

LHC的超導(dǎo)環(huán)場(chǎng)探測(cè)器和緊湊介子線圈探測(cè)器進(jìn)行了升級(jí)、擴(kuò)展。這將使它們能夠從每秒4000萬(wàn)次的質(zhì)子碰撞中收集更多數(shù)據(jù)。

此外，分別位于日本、意大利、美國(guó)的4個(gè)引力波探測(cè)器將開始新一輪觀測(cè);美國(guó)耗資7.3億美元的稀有同位素束流裝置預(yù)計(jì)于2022年初開始運(yùn)行。

飛天：各國(guó)計(jì)劃造訪月球

由航天機(jī)構(gòu)和私人公司建造的軌道飛行器和著陸器組合計(jì)劃在2022年登月。

美國(guó)宇航局將發(fā)射“阿爾忒彌斯1號(hào)”軌道飛行器，這是對(duì)該發(fā)射系統(tǒng)的首次測(cè)試。該系統(tǒng)旨在最終將宇航員帶回到月球表面。

此外，印度將開展第三次登月任務(wù)，將搭載自己的月球車，嘗試第一次軟著陸;日本將同樣嘗試首次在月球上進(jìn)行軟著陸;俄羅斯的目標(biāo)是發(fā)射“月球25號(hào)”著陸器;韓國(guó)將通過(guò)“探路者號(hào)”月球軌道飛行器開啟月球探索之路。

探尋火星生命的痕跡

2022年9月，俄羅斯宇航局和歐洲航天局的聯(lián)合任務(wù)ExoMars，將把歐洲航天局的“羅莎琳德·富蘭克林號(hào)”火星探測(cè)器送往火星，在那里尋找生命的痕跡。

同時(shí)，中國(guó)計(jì)劃繼續(xù)完成空間站的建設(shè)，并安排了從天文和地球觀測(cè)到微重力和宇宙輻射對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)影響等1000多項(xiàng)太空實(shí)驗(yàn)。

氣候變化：世界各國(guó)在行動(dòng)

受2021年在英國(guó)格拉斯哥舉行的第26屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)（COP26）的激勵(lì)，世界各地的代表將于2022年11月齊聚埃及沙姆沙伊赫，舉行下一輪聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)。

研究人員2022年將對(duì)COP26上的承諾進(jìn)行監(jiān)督，比如減少煤炭使用和減少甲烷排放等。

新目標(biāo)：減緩生物多樣性喪失

2010年制定的愛(ài)知生物多樣性目標(biāo)在2020年的截止日期前大多沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。世界各國(guó)正在制定一套新目標(biāo)，以減緩生物多樣性喪失。

《生物多樣性公約》締約方大會(huì)第十五次會(huì)議第二階段會(huì)議將于2022年4月25日至5月8日在昆明舉行。

目前，棲息地的喪失和其他人類活動(dòng)帶來(lái)的影響致使約100萬(wàn)種動(dòng)植物面臨滅絕。

◎ 來(lái)源|中國(guó)科學(xué)報(bào)