關(guān) 毅(本刊特約記者)

迎接春天 擁抱科學(xué)

關(guān) 毅(本刊特約記者)

要說這兩個(gè)月來科學(xué)界最搶眼的大事，無疑非科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)早期宇宙急劇膨脹的直接證據(jù)莫屬。這一突破性的重大發(fā)現(xiàn)有望幫助弄清宇宙誕生之謎。一些物理學(xué)家甚至認(rèn)為，這是一項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)級別的發(fā)現(xiàn)，可以躋身過去25年最重要的宇宙學(xué)發(fā)現(xiàn)之列。當(dāng)然與此同時(shí)，還有一些科學(xué)進(jìn)展也讓我們無法平靜。受控核聚變研究獲得新進(jìn)展，首次實(shí)現(xiàn)能量總增益，標(biāo)志著核聚變能源邁向新時(shí)代；基因療法首次降伏HIV，或可促“功能性治愈”艾滋??；個(gè)人基因組測序即將進(jìn)入千美元費(fèi)用時(shí)代……只想說，這個(gè)春天來得正是時(shí)候。

HiSeq X Ten系統(tǒng)售價(jià)至少1 000萬美元(圖片來源：Business Wire)

個(gè)人基因組測序?qū)⑦M(jìn)入千美元費(fèi)用時(shí)代

花1 000美元就能為個(gè)人基因組測序，這是10多年來許多基因組測序公司奮斗的目標(biāo)?，F(xiàn)在，美國一家公司宣布，他們已能夠使這一愿望成為現(xiàn)實(shí)。

位于圣迭戈的伊盧米納公司本周發(fā)布消息說，將推出一款叫做HiSeq X的測序儀，每臺售價(jià)100萬美元，但一次至少要訂購10臺。該公司表示，這一儀器能以不到1 000美元的價(jià)格每天為5個(gè)人完成基因組測序。

伊盧米納公司首席執(zhí)行官杰伊·弗拉特認(rèn)為，該公司打破了人類基因組學(xué)的“音障”，使世界進(jìn)入了“基因組學(xué)的超音速時(shí)代”，“工廠級別的大規(guī)模測序”成為可能，伊盧米納也由此成為首個(gè)實(shí)現(xiàn)千美元基因測序目標(biāo)的公司。

美國麻省理工學(xué)院生物學(xué)教授埃里克·蘭德評論說，這是第一次有望進(jìn)行1 000美元的基因組測序，“讓人無比激動”。他說，未來幾年，HiSeq X系列測序儀將使人們有機(jī)會更多地從遺傳學(xué)角度認(rèn)識人類疾病。

伊盧米納公司表示，目前已收到來自韓國Macrogen公司、美國布羅德研究所和澳大利亞加文醫(yī)學(xué)研究所的3張訂單。該測序儀將于2014年第一季度發(fā)貨。

對個(gè)人基因組進(jìn)行測序，有助于獲得有關(guān)遺傳和疾病易感性的信息，也有助于設(shè)計(jì)個(gè)性化醫(yī)療方案，而千美元費(fèi)用將使基因組測序成為可以普及、真正實(shí)用的服務(wù)。很多人認(rèn)為，當(dāng)測序費(fèi)用降至這一程度，個(gè)性化醫(yī)療時(shí)代將不再遙遠(yuǎn)。

過去10多年中，隨著技術(shù)的發(fā)展，基因組測序的費(fèi)用以驚人的速度下降。2003年，人類基因組計(jì)劃宣告完成，它用了13年時(shí)間，耗費(fèi)30億美元。2007年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者之一的詹姆斯·沃森成為世界上擁有個(gè)人基因組圖譜的第一人，“破譯”組用了2個(gè)月時(shí)間，耗資100萬美元。不久前，個(gè)人基因組測序的費(fèi)用降到1萬美元左右。

受控核聚變研究有新進(jìn)展首次實(shí)現(xiàn)能量總增益

受控核聚變是人類安全利用核能的終極目標(biāo)。美國研究人員于2014年2月12日在英國《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上報(bào)告說，他們在受控核聚變的實(shí)驗(yàn)中取得一項(xiàng)關(guān)鍵進(jìn)展，首次在核聚變實(shí)驗(yàn)“點(diǎn)火”時(shí)實(shí)現(xiàn)了能量“盈余”。

多個(gè)輕原子核(如氘和氚)在超高溫下相互聚合，可生成更重的新原子核(如氦)，并釋放出巨大能量。太陽持續(xù)“燃燒”就是典型的核聚變反應(yīng)。人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了不受控制的核聚變，如氫彈的爆炸。但是要想讓這種核聚變能量被有效利用，即實(shí)現(xiàn)受控核聚變，條件卻非?？量?。

引發(fā)核聚變反應(yīng)首先要向核燃料中輸入能量，即“點(diǎn)火”，只有讓核聚變產(chǎn)生的能量超出“點(diǎn)火”所消耗的能量，才能將其作為有效的能量來源。太陽中心溫度高達(dá)1 500萬℃，還有巨大的壓力，而在地球上無法獲得那么大的壓力，要想“點(diǎn)火”，只有通過大幅度提高溫度來彌補(bǔ)。

美國利弗莫爾勞倫斯國家實(shí)驗(yàn)所的研究人員報(bào)告說，他們在實(shí)驗(yàn)中先將極少量的氫同位素核燃料均勻地裹在一個(gè)直徑2mm的球狀顆粒上，核燃料的厚度僅相當(dāng)于一根頭發(fā)絲，然后將小球裝入一個(gè)微型“膠囊”。研究人員利用激光將“膠囊”迅速加熱到比太陽還高的溫度，使其內(nèi)部發(fā)生劇烈爆炸，最終釋放出的能量超出了整個(gè)實(shí)驗(yàn)所投入的能量，首次在完成“點(diǎn)火”時(shí)實(shí)現(xiàn)了能量“盈余”。

研究人員介紹說，此前的實(shí)驗(yàn)中發(fā)生內(nèi)爆后球狀顆粒通常會變形，降低了能量持續(xù)產(chǎn)生的效率，而他們?nèi)〉眠@一新進(jìn)展的關(guān)鍵在于更加精準(zhǔn)地控制了核燃料在球狀顆粒表層的鋪設(shè)，使核聚變中產(chǎn)生的氦原子核可將能量再次轉(zhuǎn)移至核燃料中，引發(fā)進(jìn)一步的核聚變反應(yīng)，從而產(chǎn)生更多能量。

不過研究人員也指出，實(shí)驗(yàn)中所取得的能量“盈余”十分有限，要讓核聚變反應(yīng)持續(xù)發(fā)生，這一“盈余”必須達(dá)到實(shí)驗(yàn)所投入能量的百倍以上，因此受控核聚變真正為人類所用，仍是一個(gè)“十分遙遠(yuǎn)的希望”。

一個(gè)毫米級燃料膠囊(圖片來源：Dr. Eddie Dewald)

美科學(xué)家在猴子中實(shí)現(xiàn)“阿凡達(dá)”式異體控制

科幻電影《阿凡達(dá)》中，人通過腦電波控制可以掌控克隆外星人“阿凡達(dá)”的軀體。美國科研人員在2014年2月18日報(bào)告說，他們首次在猴子身上實(shí)現(xiàn)了這種異體操控，這一成果有助于未來幫助癱瘓者重新控制自己的身體。

脊髓損傷會阻礙大腦指令信息向軀體的傳遞，導(dǎo)致運(yùn)動能力受損甚至癱瘓。目前許多科學(xué)家都在研究通過模擬腦電波信號對受傷脊髓進(jìn)行電刺激，使傷者的軀體能重新接收運(yùn)動指令。

美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院等機(jī)構(gòu)研究人員在新一期英國《自然-通訊》雜志上報(bào)告說，他們在實(shí)驗(yàn)中使用了兩只猴子，一只作為發(fā)出指令的“主體”，另一只則是接收指令、完成動作的“阿凡達(dá)”。

研究人員先在“主體”猴子的大腦中植入一個(gè)芯片，對多達(dá)100個(gè)神經(jīng)元的電活動進(jìn)行監(jiān)控，記錄它支配每個(gè)身體動作時(shí)的大腦神經(jīng)元電活動，而猴子“阿凡達(dá)”脊髓中則植入了36個(gè)電極，并嘗試刺激不同的電極組合以研究對肢體運(yùn)動有何影響。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員通過儀器將這兩只猴子身上的裝置相連接，并給“阿凡達(dá)”服用了鎮(zhèn)靜劑，使它的身體動作可完全由“主體”的腦活動所控制。它倆的任務(wù)是協(xié)作使得電腦屏幕上的光標(biāo)上下移動，操縱桿掌握在“阿凡達(dá)”手中。結(jié)果“主體”控制“阿凡達(dá)”完成這一任務(wù)的成功率高達(dá)98%。

研究人員說，他們的終極目標(biāo)是利用此類技術(shù)使癱瘓人士重獲運(yùn)動能力，不過上下移動光標(biāo)這種簡單能力還遠(yuǎn)不足以改善癱瘓患者的生活，而且猴子與人有很大的機(jī)體差異，將這種技術(shù)運(yùn)用到人體前還需更多研究。

聽宇宙大爆炸的“余響”科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)早期宇宙急劇膨脹的直接證據(jù)

仰望浩渺的星空，人們總是不由地要問：宇宙從何而來？美國物理學(xué)家2014年3月17日宣布，首次發(fā)現(xiàn)了宇宙原初引力波存在的直接證據(jù)。這將幫助解答宇宙誕生之謎，被認(rèn)為是諾貝爾獎(jiǎng)級別的重大成果。

原初引力波是愛因斯坦于1916年發(fā)表的廣義相對論中提出的，它是宇宙誕生之初產(chǎn)生的一種時(shí)空波動，隨著宇宙的演化而被削弱。科學(xué)家說，原初引力波如同創(chuàng)世紀(jì)大爆炸的“余響”，將可以幫助人們追溯到宇宙創(chuàng)生之初的一段極其短暫的急劇膨脹時(shí)期，即所謂“暴漲”。

然而，廣義相對論提出近百年來，源于它的其他重要預(yù)言如光線的彎曲、水星的近日點(diǎn)進(jìn)動以及引力紅移效應(yīng)等都一一被證實(shí)，而引力波始終未被直接探測到，問題就在于其信號極其微弱，技術(shù)上很難測量，因此也有人將之戲稱為“世紀(jì)懸案”“宇宙中最大的徒勞無益之事”。

美國哈佛-史密森天體物理學(xué)中心等機(jī)構(gòu)物理學(xué)家利用架設(shè)在南極的BICEP2望遠(yuǎn)鏡，觀測宇宙大爆炸的“余燼”——微波背景輻射。微波背景輻射是由彌漫在宇宙空間中的微波背景光子形成的，計(jì)算表明，原初引力波作用到微波背景光子，會產(chǎn)生一種叫做B模式的特殊偏振模式，其他形式的擾動，都產(chǎn)生不了這種B模式偏振，因此B模式偏振成為原初引力波的“獨(dú)特印記”。觀測到B模式偏振即意味著引力波的存在。

位于南極的BICEP2設(shè)備發(fā)現(xiàn)了來自宇宙最初的引力波信號(圖片來源：Steffen Richter/Harvard University)

南極是地球上觀測微波背景輻射的最佳地點(diǎn)之一。研究人員在這里發(fā)現(xiàn)了比“預(yù)想中強(qiáng)烈得多”的B模式偏振信號，隨后經(jīng)過3年多分析，排除了其他可能的來源，確認(rèn)它就是原初引力波導(dǎo)致的。研究共同作者、明尼蘇達(dá)大學(xué)的克萊姆·普賴克說：“這就好像要在草堆里找一根針，結(jié)果我們找到了一根鐵撬棍。”

對這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的意義，哈佛-史密森天體物理學(xué)中心的理論物理學(xué)家阿維·洛布說：“這項(xiàng)工作為一些最基本的問題提供了新見解：我們?yōu)槭裁磿嬖?？宇宙是怎么誕生的？這些結(jié)果不僅是宇宙暴漲的確鑿證據(jù)，它們也告訴我們暴漲是什么時(shí)候發(fā)生的，暴漲的威力又有多大?！?/p>

過去十多年中，有多個(gè)研究項(xiàng)目在探測原初引力波，包括普朗克衛(wèi)星、POLARBEAR地面實(shí)驗(yàn)，及位于南極的另一個(gè)“南極望遠(yuǎn)鏡”實(shí)驗(yàn)等，其中普朗克衛(wèi)星是歐洲航天局于2009年5月發(fā)射、造價(jià)約7億歐元的全天域微波背景輻射觀測望遠(yuǎn)鏡。新發(fā)現(xiàn)不僅填補(bǔ)了廣義相對論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的拼圖，讓現(xiàn)代物理學(xué)的根基更加堅(jiān)實(shí)，也會鼓舞引力波研究人員的士氣，促進(jìn)有關(guān)國家進(jìn)一步加大投入。

美國亞利桑那州立大學(xué)理論物理學(xué)家勞倫斯·克勞斯說，雖然這項(xiàng)成果還需要得到進(jìn)一步驗(yàn)證，但“無論怎樣，都令人激動”。如被證實(shí)，將“可以躋身過去25年最重要的宇宙學(xué)發(fā)現(xiàn)之列”，有望獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

值得一提的是，盡管直到廣義相對論發(fā)表近百年后的今天，神秘的引力波才向人們一展真面目，但在此之前人們已經(jīng)間接觀測到它的存在。1974年，美國物理學(xué)家喬瑟夫·泰勒和拉塞爾·赫爾斯首次發(fā)現(xiàn)一個(gè)雙星系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，兩顆中子星親密環(huán)繞并變得越來越接近，這意味著兩顆星正在損失能量。由于其軌道變化與相對論的預(yù)測完全吻合，兩名科學(xué)家認(rèn)為能量正在以引力波的形式釋放，這一發(fā)現(xiàn)讓他們獲得了1993年的諾貝爾獎(jiǎng)。

月球遭遇迄今所見最大隕石撞擊肉眼可見 時(shí)長8 秒 亮如北極星

西班牙天文學(xué)家于2014年2月24日報(bào)告說，他們觀測到了迄今為止一枚隕石對月球表面最劇烈的撞擊事件。

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的描述，撞擊的余暉持續(xù)了破紀(jì)錄的8 s，而通常月球遭遇的隕石撞擊持續(xù)時(shí)間不到1 s，并且從地球上看，其亮度幾乎與北極星沒有差別，因此當(dāng)時(shí)如有人正好望向月球可能會看到撞擊產(chǎn)生的強(qiáng)光。

據(jù)科學(xué)家介紹，該撞擊事件發(fā)生于2013年9月11日，他們在新一期的英國《皇家天文學(xué)會月刊》上報(bào)告了這一發(fā)現(xiàn)。

隕石與月球劇烈碰撞產(chǎn)生的熱量引發(fā)了閃光，并熔化了月球表面的巖石。研究人員推斷，此次碰撞產(chǎn)生了相當(dāng)于15 t TNT炸藥爆炸所釋放的能量。這一數(shù)值比之前的記錄——美國航空航天局(NASA)科學(xué)家于2013年3月測得的數(shù)值——高出3倍，當(dāng)時(shí)那塊隕石的重量約為40 kg。

研究人員推斷，這顆隕石直徑0.6～1.4 m之間，其質(zhì)量約為400 kg，撞擊月球時(shí)速度達(dá)到每小時(shí)6.1萬km。

這一撞擊事件最初是由位于西班牙南部的“月球撞擊監(jiān)測和分析系統(tǒng)”(MIDAS)所發(fā)現(xiàn)的。MIDAS是一套由兩架望遠(yuǎn)鏡組成的系統(tǒng)，它們分別安置于塞維利亞和西班牙托萊多，兩者能夠持續(xù)不斷地監(jiān)測月球表面的撞擊事件。

并未參與此次月球觀測的加拿大倫敦市西安大略大學(xué)隕石物理學(xué)家Peter Brown表示：“這是一個(gè)非常明亮、長時(shí)間、充滿活力的事件，說它是有史以來最亮的事件也不為過?！盉rown曾對去年在俄羅斯發(fā)生的隕石事件進(jìn)行過研究。

這枚隕石墜落于月球表面一個(gè)名為“云?！钡膮^(qū)域，后者是一個(gè)巨大的火山盆地。研究人員估計(jì)，撞擊形成的隕石坑直徑為47～56 m。Brown說：“我希望一架月球探測器能夠找到這個(gè)隕石坑并測量它的大小，從而了解更多有關(guān)此類隕石撞擊的物理學(xué)知識?！?/p>

報(bào)告這一觀測結(jié)果的研究團(tuán)隊(duì)成員之一、韋爾瓦大學(xué)天文學(xué)家José Maria Madiedo指出，這一發(fā)現(xiàn)改變了之前對于這樣大小的隕石撞擊月球表面頻率的估計(jì)。他說：“這意味著相同大小的隕石對于地球的撞擊可能也將更加頻繁。”

Madiedo說，這次撞擊的亮度、規(guī)模都是有記錄以來最大的，希望NASA不久后可以進(jìn)一步證實(shí)這個(gè)巨大撞擊坑的存在。但Brown則表示，對于隕石撞擊頻率的估計(jì)可能會受到此類劇烈事件可用統(tǒng)計(jì)資料匱乏的影響。

月球沒有大氣層，因此隕石不會經(jīng)歷摩擦燃燒而是直接撞擊到月球表面，此前頻繁的隕石撞擊已經(jīng)讓月球表面“傷痕累累”，并形成了獨(dú)特的環(huán)形坑地貌。

NASA“打包”發(fā)現(xiàn)系外行星新增715顆，總數(shù)達(dá)1 750顆

天文學(xué)家日前宣布，由NASA的開普勒空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的715顆候選太陽系外行星被證實(shí)為行星。這一“富礦帶”幾乎使由開普勒望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)并已確認(rèn)的外星世界的數(shù)量增加了4倍，同時(shí)將已知太陽系外行星的總數(shù)從1 035提升至1 750。

加利福尼亞州莫菲特場NASA埃姆斯研究中心的開普勒研究人員Jack Lissauer表示，這些發(fā)現(xiàn)為研究系外行星的統(tǒng)計(jì)特征提供了一個(gè)新數(shù)據(jù)的母礦，同時(shí)為找到一個(gè)像地球這樣的行星帶來了好兆頭。

Lissauer強(qiáng)調(diào)，這些天體都屬于多行星系統(tǒng)——這有助于快速確定候選系外行星的屬性。他和同事、加利福尼亞州山景城SETI研究所的Jason Rowe，在即將出版的《天體物理學(xué)雜志》上以兩篇論文的篇幅描述了他們的分析結(jié)果。

研究人員表示，過去科學(xué)家尋找系外行星通常是“一個(gè)一個(gè)分析的艱苦過程”，一次只能發(fā)現(xiàn)一顆或少數(shù)幾顆，而他們利用一顆恒星通常有多顆行星繞轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，開發(fā)出一種“多重確認(rèn)”統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)，使得一次性“大批量”確認(rèn)系外行星成為可能。

這份根據(jù)開普勒望遠(yuǎn)鏡在2009—2011年采集的數(shù)據(jù)編纂的新系外行星花名冊意味著，多行星系統(tǒng)在空間望遠(yuǎn)鏡持續(xù)監(jiān)控的15萬顆恒星中是相對較為常見的。Rowe指出，這些系外行星中約95%的大小介于地球與海王星之間，最新的發(fā)現(xiàn)中有4顆系外行星的母星位于“宜居帶”中。宜居帶溫度條件適宜，理論上其表面可保有適宜生命存在的液態(tài)水。但這4顆天體的大小均為地球大小的2倍左右。

這715顆行星分布在約305個(gè)多行星系統(tǒng)中，并配有太陽系的類地行星所具有的圓形軌道，但排列要更加緊密。

Rowe認(rèn)為，盡管許多系外行星都比地球大，但這些系外行星系統(tǒng)“類似于內(nèi)太陽系按比例縮小的版本，使得我們有機(jī)會著眼于開普勒數(shù)據(jù)集，并從我們所處的環(huán)境中獲得線索”。

并未參與此項(xiàng)研究的華盛頓哥倫比亞特區(qū)卡耐基科學(xué)研究所的行星獵人Alan Boss認(rèn)為：“這些新發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步強(qiáng)化了這樣一種理念，即類似于地球的系外行星在我們的宇宙中是很常見的，盡管它們依然很難被發(fā)現(xiàn)和描述。”

劍橋市麻省理工學(xué)院天體物理學(xué)家Sara Seager提到，這筆有關(guān)系外行星的“意外之財(cái)”凸顯了開普勒望遠(yuǎn)鏡的主要發(fā)現(xiàn)——“小行星在我們的星系中是很常見的”。

Lissauer認(rèn)為，與單行星系統(tǒng)相比，在多行星系統(tǒng)中，如果一顆地球大小的行星圍繞一顆類似太陽的恒星運(yùn)轉(zhuǎn)，那么它將比前者更容易被發(fā)現(xiàn)。這樣的系統(tǒng)將成為NASA計(jì)劃于2017年發(fā)射升空的凌日系外行星調(diào)查衛(wèi)星的首要目標(biāo)。

開普勒望遠(yuǎn)鏡于2009年3月發(fā)射升空，是世界上首個(gè)專用于搜尋系外類地行星的航天器。2013年，開普勒望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)曾發(fā)現(xiàn)，銀河系中大約有400億顆類似太陽的恒星，其中大約每5顆就有一顆擁有類似地球的行星。然而不幸的是，在經(jīng)過數(shù)個(gè)月的努力后，NASA于2013年8月15日宣布放棄修復(fù)開普勒望遠(yuǎn)鏡。該設(shè)備由此結(jié)束搜尋系外行星的主要任務(wù)，但它仍可能被用于其他科研工作。

開普勒空間望遠(yuǎn)鏡的新發(fā)現(xiàn)使得已知系外行星的數(shù)量達(dá)到1 750顆(圖片來源：NASA/JPL-Caltech)

3萬年凍土中復(fù)活迄今最大病毒仍具傳染性，對人與動物無害

這看起來就像是一部情節(jié)簡單的低成本科幻電影——科學(xué)家日前復(fù)活了一種埋藏在西伯利亞冰層中達(dá)3萬年之久的巨大病毒，并且要命的是，后者居然還具有傳染性。還好，它的目標(biāo)僅僅是阿米巴蟲，但是研究人員推測，一旦地球上的其他冰層融化，將造成遠(yuǎn)古病毒的大回歸，這將對人類健康構(gòu)成潛在威脅。

這種新近解凍的病毒是迄今發(fā)現(xiàn)的最大病毒。它有1.5 μm長，堪比一個(gè)小型細(xì)菌的大小。主持這項(xiàng)研究的法國馬賽大學(xué)夫妻檔進(jìn)化生物學(xué)家Jean-Michel Claverie和Chantal Abergel將這種病毒命名為Pithovirus sibericum，其靈感來自于希臘語“大口陶瓷壇”——古希臘人用來存儲酒和食物的大容器。Claverie說：“我們是法國人，因此我們必須要在故事里加一點(diǎn)兒紅酒?！毖芯咳藛T在美國《國家科學(xué)院院刊》上報(bào)告了這一研究成果。

Claverie和Abergel之前曾發(fā)現(xiàn)了其他所謂的巨病毒，包括在2003年發(fā)現(xiàn)的第一種病毒名為Mimivirus以及在2013年發(fā)現(xiàn)的另外兩種Pandoraviruses。并未參與該項(xiàng)研究的加拿大溫哥華市大不列顛哥倫比亞大學(xué)病毒學(xué)家Curtis Suttle表示：“又一次，這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)讓我們對巨病毒的多樣性大開眼界。”

在各種病毒中，巨病毒的塊頭名列前茅，常寄生在水生阿米巴蟲體內(nèi)。研究人員指出，這項(xiàng)研究說明病毒能在永凍土中存活極長時(shí)間。隨著永凍土因全球變暖融化，存在古代危險(xiǎn)病毒從永凍土中復(fù)活的可能性。

2年前，Claverie和Abergel的研究團(tuán)隊(duì)得知，科學(xué)家從埋藏于俄羅斯西伯利亞具有3萬年歷史的永久凍土中復(fù)活了一種古老植物。Claverie說：“如果能夠復(fù)活一種植物，那么我想是否也能夠復(fù)活一種病毒?！崩枚砹_斯科學(xué)家從該國東北部凍原地下30 m深處采集的永凍土樣本，他們以阿米巴蟲(這些病原體的典型目標(biāo))為誘餌尋找巨病毒。隨著阿米巴蟲的死亡，研究人員在其體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種巨病毒粒子。這說明該病毒仍具有復(fù)制及感染能力。不過研究人員表示，這種病毒對人和其他動物無害。

研究人員在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)，Pithovirus看起來是一個(gè)一端開口的厚壁橢圓形生物，與Pandoraviruses很像。Abergel強(qiáng)調(diào)，盡管形狀很類似，但“它們完全是兩類不同的病毒”。

Pithovirus具有一種蜂窩狀結(jié)構(gòu)。它會在宿主細(xì)胞質(zhì)中完成自我復(fù)制，而不是像其他病毒那樣“接管”細(xì)胞核。其蛋白質(zhì)只有1/3與其他病毒類似。同時(shí)讓研究人員感到驚訝的是，這種病毒的基因組(僅有500個(gè)基因)比Pandoraviruses小得多，盡管前者的體形要比后者大得多。

“這種巨大的微?；旧鲜侵锌盏摹！盋laverie說，“我們認(rèn)為病毒的一種性質(zhì)是將DNA盡可能緊密地塞進(jìn)最小的微粒中，然而與任何噬菌體(能夠感染細(xì)菌的病毒)相比，這個(gè)家伙的緊密度只是前者的1/150。我們不能理解這是為什么。”

Claverie和Abergel擔(dān)心，隨著全球氣溫上升以及北極開采和鉆井作業(yè)，會解凍許多仍然具有傳染性的更古老的病毒，可以想見，這將對人體健康構(gòu)成威脅。

但Suttle指出，人體每天都會吸入數(shù)千種病毒，而當(dāng)他們游泳時(shí)則會咽下數(shù)十億的病毒。冰川融化會釋放有害的病毒以及這些病毒的傳播足以影響人類健康的想法,“將科學(xué)理性延伸至極限”，但他說：“相比之下，我更關(guān)注隨著海平面的上升，有多少人會因此而搬遷?！?/p>

法科學(xué)家從永凍土中復(fù)活3萬年前巨病毒(圖片來源：Julia Bartoli & Chantal Abergel; Information Génomique et Structurale, CNRS-AMU)

基因療法首次降伏HIV或可促“功能性治愈”艾滋病

一項(xiàng)臨床試驗(yàn)日前表明，一種基因編碼技術(shù)對于人類而言是安全且有效的。這是研究人員第一次使用一種名為鋅指核酸酶的酶瞄準(zhǔn)并破壞了12名艾滋病病毒(HIV)攜帶者免疫細(xì)胞中的一種基因，從而增強(qiáng)了他們抵抗病毒的能力。該項(xiàng)研究成果發(fā)表在2014年3月6日出版的《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》上。

美國加利福尼亞州杜瓦迪市希望之城國家醫(yī)學(xué)中心貝克曼研究所分子生物學(xué)家John Rossi說：“這是HIV基因療法的第一個(gè)重大進(jìn)步，因?yàn)樗C明了‘柏林病人’Timothy Brown如何遠(yuǎn)離HIV?！?/p>

2008年，研究人員報(bào)告說，當(dāng)他們用攜帶著一種名為CCR5的基因突變的骨髓干細(xì)胞治療Brown后，后者獲得了控制其HIV感染的能力，Brown在德國柏林被移植攜有CCR5突變基因的骨髓后，其HIV檢測一直呈陰性，他也因此成為醫(yī)學(xué)界公認(rèn)的艾滋病“治愈”第一人。

大多數(shù)HIV毒株利用一種被CCR5編碼的蛋白質(zhì)作為進(jìn)入宿主免疫系統(tǒng)T細(xì)胞的途徑，而那些攜帶了該基因變異拷貝的人群——包括Brown的捐獻(xiàn)者——便獲得了對HIV的抗性。

然而類似的治療對于大多數(shù)HIV感染者而言并不是可行的——這是侵入性的，并且人體有可能攻擊供體細(xì)胞。因此由費(fèi)城賓夕法尼亞大學(xué)免疫學(xué)家Carl June和Pablo Tebas率領(lǐng)的一個(gè)研究小組考慮利用靶基因編輯技術(shù)，在患者自身的細(xì)胞中創(chuàng)造一種有益的CCR5突變。

研究人員報(bào)告說，他們從12名HIV感染者體內(nèi)提取未被感染的T細(xì)胞，并對該細(xì)胞的CCR5基因進(jìn)行改造，讓HIV無法通過其合成的CCR5蛋白質(zhì)受體進(jìn)入這些細(xì)胞。

研究人員把改造后的T細(xì)胞注回感染者體內(nèi)，每人一次性注入100億個(gè)T細(xì)胞。這12名感染者被分為兩組，每組6人，其中一組4周后開始停止服用抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物12周。在停藥的6名感染者中，有4人體內(nèi)的HIV數(shù)量變少，還有1人病毒檢測結(jié)果呈陰性。研究人員后來發(fā)現(xiàn)，這名感染者體內(nèi)本來就有CCR5突變基因。

June指出，這項(xiàng)研究表明，可以安全有效地改造HIV感染者自身的T細(xì)胞，模擬針對HIV的抵抗性，這些細(xì)胞注回感染者體內(nèi)后會維持一段時(shí)間，即使不服藥也能將HIV拒之門外?！斑@使得我們更加相信”，改造T細(xì)胞是免于終身使用抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物、促使“功能性治愈”艾滋病的關(guān)鍵。“功能性治愈”是指感染者停止治療后，也難以在其血液中檢測出某病毒。

HIV利用被CCR5基因編碼的一種蛋白質(zhì)攻擊名為T細(xì)胞的一種免疫細(xì)胞(圖片來源：NIBSC/Science Photo Library)

“海洋學(xué)將不再是一門地球科學(xué)”泰坦首現(xiàn)地外“漣漪”

經(jīng)過多年搜索，行星學(xué)家認(rèn)為他們可能最終發(fā)現(xiàn)了泰坦(土衛(wèi)六，土星最大的衛(wèi)星)海洋中的波浪漣漪。一旦得到證實(shí)，這將成為科學(xué)家首次在地球之外發(fā)現(xiàn)的海浪。

2012—2013年，美國宇航局(NASA)的卡西尼號探測器在泰坦的一處碳?xì)浠衔锖Ｑ蟆罴雍５谋砻妫l(fā)現(xiàn)了幾處不同尋常的太陽反光。莫斯科市愛達(dá)荷大學(xué)行星學(xué)家Jason Barnes表示，這些反光可能來自于正在“擾亂”平靜海洋的不超過2 cm高的小波紋。

Barnes在2014年3月17日召開的月球與行星科學(xué)大會上公布了這一發(fā)現(xiàn)，而同時(shí)發(fā)表的另一份報(bào)告暗示在泰坦的其他海洋中也存在波浪。

研究人員希望在接下來的幾年中會出現(xiàn)更多的波浪，因?yàn)殡S著泰坦從冬季進(jìn)入春季，預(yù)計(jì)將有更多的風(fēng)出現(xiàn)在這顆衛(wèi)星的北半球——其大部分海洋恰好位于這里。

“泰坦可能開始攪拌?！瘪R里蘭州勞雷爾市約翰斯·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室行星學(xué)家Ralph Lorenz說，“海洋學(xué)將不再僅僅是一門地球科學(xué)?！?/p>

在以往多次飛越泰坦的過程中，卡西尼號探測器曾發(fā)現(xiàn)了由甲烷、乙烷及其他碳?xì)浠衔飿?gòu)成的小型湖泊及大型海洋。液態(tài)雨水降落到衛(wèi)星表面然后蒸發(fā)，形成了一個(gè)復(fù)雜的天氣系統(tǒng)，據(jù)推測，可能包含有風(fēng)的模式。

但之前的探測從未發(fā)現(xiàn)風(fēng)在泰坦海洋表面吹起的漣漪。它們通常就像玻璃一樣光滑。這或許緣于液態(tài)碳?xì)浠衔锉人叙ば?，因此更難移動，又或許因?yàn)樘┨股系娘L(fēng)太小了不足以吹動液體產(chǎn)生波紋。2010年，Lorenz和其他科學(xué)家提出，隨著春季的到來，泰坦上的風(fēng)力將越來越強(qiáng)，從而使科學(xué)家更有望發(fā)現(xiàn)波浪的存在。土星及其衛(wèi)星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)一周大約需要29個(gè)地球年。

安裝在卡西尼號探測器上的一部分光計(jì)在2012—2013年數(shù)次飛越泰坦的過程中拍攝了蓬加海的圖像。這些圖像顯示，陽光在海洋的表面閃爍，就像黃昏時(shí)刻在地球上看到一架飛機(jī)從湖面上低空掠過時(shí)產(chǎn)生的景象一樣。

Barnes在此次會議上報(bào)告說，在這些圖像中有4個(gè)像素點(diǎn)比可能的反射陽光還要亮。他推斷，它們一定代表了一些粗糙的表面，例如一個(gè)波浪或一組波浪。

對海浪高度進(jìn)行的計(jì)算表明，它們只有微不足道的幾厘米高。Barnes說：“現(xiàn)在還不要急著想到泰坦上去沖浪?！?/p>

搞清這些波浪是如何形成的將有助于科學(xué)家更好地了解泰坦的湖泊及海洋的物理狀態(tài)。一項(xiàng)NASA的任務(wù)提案——已被重返火星的提案擊敗——曾設(shè)想讓一架探測器漂浮在泰坦的湖泊中?！叭绻覀兺斗乓患芎粗懫鳎欠裰粫R起很小的浪花呢？”Barnes問道。

在這次會議上發(fā)表的另一項(xiàng)研究結(jié)果也暗示了泰坦存在波浪的可能性。2013年夏季，卡西尼科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在另一片海洋——麗姬亞海中的一個(gè)所謂的“魔幻島”在出現(xiàn)后又隨即消失了。紐約州伊薩卡市康奈爾大學(xué)行星學(xué)家Jason Hofgartner表示，這兩次拍攝的間隔為16天。

在排除了一些相關(guān)的可能性后，例如一座島嶼隨著海平面的變化而露頭，研究人員推斷，“魔幻島”很可能是一組海浪。

與Barnes相比，麗姬亞海的研究人員可能要幸運(yùn)得多——卡西尼號探測器將于2014年8月重新飛越這片海洋，從而可以再次尋找波浪的痕跡。

卡西尼號探測器在泰坦海洋中可能發(fā)現(xiàn)了波浪(圖片來源：NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University of Idaho)

(2014年3月20日收稿)

（編輯：段艷芳）

Embrace science in the spring

GUAN Yi

10.3969/j.issn.0253-9608.2014.02.009