【 仪表网 仪表研发】科学(Science)是一个建立在可检验的解释和对客观事物的形式、组织等进行预测的有序知识系统，是已系统化和公式化了的知识。根据科学反映对象的领域，主要分为自然科学、社会科学、思维科学、形式科学和交叉学科。
 

　　今年，科研领域又诞生了诸多令人惊奇的发现。从天文、物理，到生物医学，我们看到了科学家们孜孜以求、不断探索的目光。
 

　　以下是《自然》最新评选出的今年的10项最重要的科学发现，我们可以借此一瞥今年最具代表性的突破：
 

　　1）打破物质-反物质的镜像对称性
 

　　论文作者：Silvia Pascoli和Jessica Turner
 

　　T2K实验研究报告了轻子群的粒子破坏了粒子-反粒子镜像对称(也称为CP对称)的可能发现。轻子CP破坏可以用中微子进行搜索。中微子有三种“味道”，由它们所关联的带电轻子(电子、μ子或τ子)决定，并且可以在运动过程中从一种味道变到另一种味道。
 

　　如果CP对称守恒，μ中微子到电子中微子转换的振荡概率，将与反μ中微子到电子反中子转换的振荡概率相同。在T2K实验中，位于日本神冈天文台的地下探测器探测到了穿过地球295公里的中微子(或反中微子)。实验测量了介子到电子中微子转换的振荡概率。结果在95%的置信水平上排除了CP守恒，这可能是我们宇宙中物质-反物质不对称起源的第一个迹象。
 

　　这一研究发表于4月15日的《自然》杂志。
 

　　2）随着南极臭氧层的恢复，急流停止移动
 

　　论文作者：Alexey Yu. Karpechko
 

　　20世纪80年代中期在南极上空发现的春季大气臭氧层空洞，揭示了人类制造的臭氧消耗物质(ODSs)所造成的威胁。位于海拔10-20公里的南极臭氧洞，也影响了南半球大气环流，并进而影响到地表——最明显的是，夏季的高速气流开始向极地移动。
 

　　1987年的《蒙特利尔议定书》(Montreal Protocol)及其随后的修正案，禁止了臭氧消耗物质(ODSs)的生产和使用。因此，大气中ODS浓度正在下降，臭氧层已经出现了初步的恢复迹象。Banerjee等人报告说，自臭氧开始恢复以来，空洞相关的环流效应已经停止。以前曾有人注意到这种发行量停止的趋势，但班纳吉和他的同事是第一个正式将其归因于《蒙特利尔议定书》(Montreal Protocol)的影响。
 

　　3）在银河系中快速发射无线电
 

　　论文作者：Amanda Weltman和Anthony Walters
 

　　发表在《自然》杂志上的三篇论文报告了探测到一种叫做快速射电暴(FRB)的现象，这种现象来自于我们星系的一个源头。有趣的是，快速射电暴伴随着X射线的爆发。这一发现是通过将多个太空 望远镜和地面望远镜的观测结果综合起来而得出的。“快速射电暴”这个名字很好地描述了它们是什么：持续时间约为毫秒级的明亮的无线电波爆发。
 

　　它们于2007年首次被发现，但由于存在时间很短，这使得探测它们并确定它们在天空中的位置变得特别困难。
 

　　这个快速射电暴是第一个被探测到除无线电波外的辐射的，也是第一个在银河系中被发现的。这三项观测也首次证实了磁星是快速射电暴的来源之一，这是目前唯一被观测验证的可产生快速射电暴的天体。
 

　　三篇论文报告中的一篇来自中国的研究团队，观测结果则是来自中国“天眼”(FAST)。
 

　　4）冷冻 电子显微镜达到原子分辨率
 

　　论文作者：Mark A. Herzik Jr
 

　　结构生物学的一个基本原理是，一旦研究人员能够直接观察到足够详细的大分子，就应该有可能理解它们的三维结构是如何赋予它们生物功能的。
 

　　在《自然》杂志上，Yip等人和Nakane等人报道了迄今为止使用一种称为单粒子冷冻电子显微镜(cryo-EM)的方法获得的最清晰的图像，该方法首次确定了蛋白质中单个原子的位置。
 

　　每个小组使用的硬件都能处理冷冻电子显微镜成像的不同方面，这些方面以前限制了可达到的分辨率。
 

　　随着这些技术的发展，冷冻电磁(cryo-EM)图像信噪比的提高，将扩大该技术的适用性。也许这些技术的融合将使低温电子显微镜(cryo-EM)结构的测定达到甚至超过一埃的分辨率——这在过去似乎是不可能实现的成就。
 

　　5）干扰素缺乏可导致严重的新冠
 

　　论文作者：Eric Meffre和Akiko Iwasaki
 

　　Zhang等人和Bastard等人阐明了影响危及生命的新冠肺炎是否会发展的一个关键因素。这些研究表明干扰素蛋白缺乏，特别是I型干扰素(IFN-I)。
 

　　这些缺陷可能是由于编码关键抗病毒信号分子的基因发生遗传突变，或由于抗体与IFN-I结合并“中和”IFN-I而产生的。
 

　　有缺陷的IFN-I反应是如何导致危及生命的COVID-19的？最直接的解释是IFN-I缺陷导致病毒不受控制的复制和传播。然而，IFN-I缺陷也可能对免疫系统功能有其他影响。ifn -i诱导途径基因突变的个体将从提供干扰素的治疗中受益。此外，那些对IFN-α和IFN-ω有中和抗体的人可能受益于治疗提供其他类型的干扰素，如IFN-β和IFN-λ。
 

　　6）杀死潜在的艾滋病毒
 

　　论文作者：Mathias Lichterfeld
 

　　艾滋病毒可以以“潜伏”的形式隐藏在病毒库细胞中，进行很少或不进行转录，因此不被免疫系统发现。“休克和杀死”疗法旨在扭转这种潜伏期，增加病毒基因表达(休克)，使病毒库细胞容易被免疫系统消灭(杀死)。
 

　　在《自然》杂志1月同期发表的两项研究中，报道了这种治疗策略。
 

　　两组研究人员在动物模型中描述了干预措施，这些干预措施可能会导致迄今为止报道的最强大和可重复的休克。
 

　　Nixon和他的同事们使用了一种名为AZD5582的药物，这种药物可以激活转录因子NF-κB——HIV-1基因表达的主要刺激因子。McBrien等人将两种免疫干预措施结合起来——抗体介导的CD8+ T细胞(降低病毒转录水平的免疫细胞)清除和一种名为N-803的药物治疗，该药物可激活HIV-1的转录。除了取得进展之外，这些研究还展示了与药物潜伏期逆转相关的概念和技术挑战。
 

　　7）基因编辑破解挑食之谜
 

　　论文作者：Jessica L. Zung and Carolyn S. McBride
 

　　一种学名为Drosophila sechellia的果蝇，只吃有毒的诺丽果(柑橘木果)。与其他喜欢各种水果的果蝇相比，是什么让这个物种如此挑食？
 

　　奥尔(Auer)等人利用基因组编辑工具CRISPR-Cas9破解了这个谜题。
 

　　结果表明，有一类表达气味受体22a(或22a)蛋白的感觉神经元在ii ii ii果蝇中比在其他果蝇中更丰富——研究小组表明，Or22a氨基酸序列的微小变化是ii ii ii果蝇偏爱noni的原因之一。他们还发现了其他几种可能导致这种简单行为转变的进化变化。即使是喜欢臭水果的小苍蝇，也能有力地揭示大脑是如何进化形成复杂行为的。
 

　　8）卫星很快就能绘制出地球上每一棵树的地图
 

　　论文作者：Niall P. Hanan and Julius Y. Anchang
 

　　Brandt等人报告了他们对覆盖西非西撒哈拉和萨赫勒地区130多万平方公里高分辨率卫星图像的分析。作者绘制了大约18亿棵树冠的位置和大小。在此之前，从未在如此大的区域内绘制出如此精细的树木地图。
 

　　商业卫星已经开始收集数据，能够捕捉到一平方米或更小的地面物体。这使陆地遥感领域处于基本飞跃的起点：从侧重于综合景观尺度的测量，到有可能在大的区域或全球尺度上绘制每棵树的位置和树冠大小。这一进展无疑也将根本性地改变我们思考、监测、模拟和管理全球陆地生态系统的方式。
 

　　9）压力如何使头发变白
 

　　压力对头发变白的相对作用尚不清楚。头发的颜色是由黑素细胞决定的，这些黑素细胞来自于位于毛囊凸起部分的黑素细胞干细胞(MeSCs)。Zhang等人报告说，去甲肾上腺素——一种参与对压力做出“战斗或逃跑”反应的神经递质分子——从交感神经系统的神经元中释放出来，而交感神经系统控制着凸出部分。
 

　　MeSC细胞在极端应激或高水平去甲肾上腺素暴露下增殖分化显著增加，导致黑色素细胞大量迁移，远离毛囊隆突区。由于没有剩余的干细胞替代它们，导致头发变成了灰白色。除了抗衰老疗法的发展，Zhang和同事们的工作，将引导人们更好地了解——压力是如何影响其他干细胞库的。这也为寻找阻止和逆转压力的方法提供了线索。
 

　　10）史前爱尔兰精英墓葬遗址发现乱伦
 

　　论文作者：Alison Sheridan
 

　　爱尔兰都柏林三一学院的Cassidy(卡西迪)等人研究了农耕社会的社会结构，重点研究了被埋葬在通道墓穴中的人。最著名的爱尔兰通道墓是纽格兰奇的巨大纪念墓碑/陵墓(Newgrange)。
 

　　它是用复杂的工程技术建造的，以确保在一条长石砌通道的尽头有一个墓室，在一年中最短的一天里，朝阳照亮墓室。
 

　　在那里发现的古代人类遗骸的DNA，竟然揭示了一种罕见和意外的乱伦事件。研究分析显示，大约5000年前埋葬在纽格兰奇墓室的一名男子，是一桩乱伦婚姻的后代：他的父母要么是兄弟姐妹，要么是父母和孩子。这一发现让研究小组推测，与这座宏伟的陵墓有关的贵族们，可能是通过乱伦来维持王朝的血统。