關(guān)毅 (本刊特約記者)

為了全人類的福祉

關(guān)毅 (本刊特約記者)

2015年年底，全世界的目光都匯聚在法國巴黎?！堵?lián)合國氣候變化框架公約》近200個(gè)締約方于12月12日在巴黎氣候變化大會(huì)上一致通過《巴黎協(xié)定》，該協(xié)定為2020年后全球應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)作出了全面安排。應(yīng)對(duì)氣候變化、作出減排承諾、采取實(shí)際措施，牽涉到一個(gè)國家短時(shí)間內(nèi)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展速度，但發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期話題，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境應(yīng)相互牽手，協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。這是世界各國第一次共同承諾要控制排放，增強(qiáng)適應(yīng)氣候變化的能力，在國際和國內(nèi)兩個(gè)層面共同采取措施應(yīng)對(duì)氣候變化。這一協(xié)定是多年努力的成果，達(dá)成協(xié)議表明各國已經(jīng)找到通過全球合作應(yīng)對(duì)氣候變化的新方法。正如聯(lián)合國秘書長(zhǎng)潘基文所說，巴黎氣候變化大會(huì)達(dá)成了具有里程碑意義的《巴黎協(xié)定》，將造福全人類及子孫后代。

美批準(zhǔn)全球第一種轉(zhuǎn)基因動(dòng)物上市 遭環(huán)境及食品安全團(tuán)體反對(duì)

一種快速生長(zhǎng)的三文魚日前成為美國批準(zhǔn)的全球第一種獲準(zhǔn)上市供人類食用的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。

由美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)于2015年11月19日作出的這一決定將三文魚從20年的監(jiān)管困境中解放出來。然而此舉迅速遭到了一些環(huán)境及食品安全團(tuán)體的反對(duì)。

但對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的倡導(dǎo)者而言，這一政策的出臺(tái)可謂是一個(gè)漫長(zhǎng)而惱人的等待過后的安慰。他們表示，它可以刺激其他轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的發(fā)展。

“它開啟了利用這一技術(shù)的可能性。”加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校動(dòng)物遺傳學(xué)家Alison Van Eenennaam表示，“監(jiān)管障礙真地曾阻止全世界使用這項(xiàng)技術(shù)?！?/p>

這種轉(zhuǎn)基因魚名為“基因改造”三文魚，是由馬薩諸塞州的梅娜德AquaBounty技術(shù)公司培育的，它能夠比野生三文魚更高水平地表達(dá)一種生長(zhǎng)激素。這種轉(zhuǎn)基因魚長(zhǎng)足尺寸只需18個(gè)月而非3年。

按照這項(xiàng)技術(shù)的支持者所言，這些基因修飾意味著每公斤收獲的魚只需要更少量的食物和其他資源，并且轉(zhuǎn)基因三文魚還可以減輕因過度捕撈對(duì)野生三文魚種群造成的壓力。

然而反對(duì)者擔(dān)心轉(zhuǎn)基因魚會(huì)從它們的養(yǎng)殖場(chǎng)中逃脫進(jìn)而改變自然生態(tài)系統(tǒng)。他們同時(shí)還批評(píng)管理局沒有要求這些肉類食品必須貼上轉(zhuǎn)基因標(biāo)簽。

“基因改造”三文魚長(zhǎng)足尺寸只需18個(gè)月而非3年(圖片來源：AquaBounty Technologies)

華盛頓哥倫比亞特區(qū)環(huán)保組織食品安全中心政策分析專家Jaydee Hanson表示：“許多人都說：‘是的，我們希望它們被貼上標(biāo)簽。’”Hanson說，“如果這是一個(gè)很好的產(chǎn)品，那么企業(yè)自身就應(yīng)該為它貼上標(biāo)簽?！?/p>

FDA在2010年完成了轉(zhuǎn)基因三文魚的食品安全評(píng)估，并在2012年底發(fā)布了其環(huán)境影響報(bào)告。完成這些步驟和最后決定之間的長(zhǎng)期延誤有傳聞是由于政治干預(yù)所致。然而FDA下屬獸醫(yī)醫(yī)學(xué)中心政策分析專家Laura Epstein指出，之所以用了這么長(zhǎng)時(shí)間才批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因三文魚上市完全因?yàn)樗堑谝环N供人類食用的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。她說：“與大多數(shù)同類中第一個(gè)上市的產(chǎn)品一樣，我們都會(huì)非常小心?！盓pstein同時(shí)強(qiáng)調(diào)，該機(jī)構(gòu)在最終作決定之前還要費(fèi)力通過一系列公眾評(píng)論。

FDA拒絕就其他申請(qǐng)是否在批準(zhǔn)的監(jiān)管通道上發(fā)表評(píng)論。Van Eenennaam表示，目前還不清楚該機(jī)構(gòu)將如何處理使用最新基因組編輯技術(shù)(例如CRISPR)進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作的動(dòng)物。

FDA獸醫(yī)醫(yī)學(xué)中心在一份聲明中說，基于可靠的科學(xué)證據(jù)及全面評(píng)估，F(xiàn)DA確定轉(zhuǎn)基因三文魚的數(shù)據(jù)與信息滿足監(jiān)管要求，“包括利用這種魚類制成的食品可以安全食用”。

普通的大西洋三文魚通常在春夏季節(jié)的溫暖水流中發(fā)育生長(zhǎng)，需要3年才能長(zhǎng)大。此次獲得批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因三文魚，是通過在大西洋三文魚的受精卵中植入太平洋奇努克三文魚的生長(zhǎng)激素基因及大洋鱈魚的抗凍蛋白基因培育的。

太平洋奇努克三文魚是鮭魚家族中體形最大的一種，而大洋鱈魚的抗凍蛋白讓其可以在寒冷的水域中生存。這樣，轉(zhuǎn)基因大西洋三文魚能在寒冷的環(huán)境中分泌生長(zhǎng)激素，讓生長(zhǎng)周期縮短為一年半，“身材”也要大得多。

FDA詳細(xì)說明了批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因三文魚上市的原因。首先，滿足監(jiān)管規(guī)定，包括該三文魚可安全食用、基因改造對(duì)魚自身是安全的以及有關(guān)加快生長(zhǎng)速度的說法屬實(shí)。

其次，轉(zhuǎn)基因三文魚與普通三文魚一樣有營(yíng)養(yǎng)，并沒有因?yàn)榻?jīng)過轉(zhuǎn)基因處理而與普通三文魚有營(yíng)養(yǎng)上的差異。

第三，轉(zhuǎn)基因三文魚只能養(yǎng)殖在加拿大和巴拿馬兩個(gè)封閉的陸上養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)，不得在美國和其他地方養(yǎng)殖。

第四，該公司采取多種措施防止轉(zhuǎn)基因三文魚逃到野外，包括給養(yǎng)殖槽和出水管加裝多重物理防護(hù)設(shè)施。

此外，這些三文魚都不具有繁殖能力，就算進(jìn)入自然環(huán)境，也不可能與野生三文魚交配產(chǎn)生種群，因此對(duì)環(huán)境“將不會(huì)產(chǎn)生明顯影響”。

FDA說，將對(duì)轉(zhuǎn)基因三文魚的養(yǎng)殖及其設(shè)施進(jìn)行監(jiān)管，并通過檢查確保三文魚養(yǎng)殖場(chǎng)采取足夠物理防護(hù)措施。此外，加拿大和巴拿馬政府也將對(duì)生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行檢查。

FDA當(dāng)天還發(fā)布兩項(xiàng)有關(guān)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和植物標(biāo)識(shí)的規(guī)定，稱像轉(zhuǎn)基因三文魚這樣的轉(zhuǎn)基因食品與其非轉(zhuǎn)基因的對(duì)應(yīng)食品在物質(zhì)上并沒有區(qū)別，因此不用進(jìn)行強(qiáng)制標(biāo)識(shí)。

科學(xué)家首次培育出人體聲帶 有望為聲帶受損患者找回聲音

科學(xué)家日前第一次利用人體聲帶細(xì)胞培育出聲帶組織。當(dāng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試時(shí)，這一生物工程組織的振動(dòng)乃至聽起來都類似于天然聲帶。研究人員希望新技術(shù)的發(fā)展有一天能幫助那些聲帶嚴(yán)重?fù)p壞的人重新找回失去的聲音。

并未參與該項(xiàng)研究的美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校頭頸外科醫(yī)生Jennifer Long表示：“這是一項(xiàng)令人興奮的成果，因?yàn)榭晒┻@些患者選擇的治療方法非常少?！?/p>

人類通過位于喉部的聲帶發(fā)聲。聲帶的振動(dòng)功能要求它要足夠靈活，每秒振動(dòng)上百次的特點(diǎn)又要求它足夠堅(jiān)韌，因此人的聲帶是一種“精致系統(tǒng)”，“很難復(fù)制”。

專家估計(jì)，僅在美國便有約2 000萬人患有暫時(shí)或永久性聲帶損傷，而那些永久性損傷通常是由于多次手術(shù)或放療切除癌組織和癌旁增生所致，這些損傷形成了結(jié)疤和硬化的聲帶黏膜，能夠?qū)е峦耆暋?/p>

這項(xiàng)研究的合著者、麥迪遜市威斯康星大學(xué)醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生學(xué)院外科副教授Nathan Welham表示：“我不能過分強(qiáng)調(diào)嚴(yán)重的聲音問題能對(duì)一個(gè)人的生活產(chǎn)生多么消極的影響。”他說：“如果你真的有一副‘奇怪’的嗓子，那么你一開口便能吸引別人的注意。”一些方法如注射膠原蛋白能夠增加聲帶的體積，從而幫助聲帶受損患者更好地發(fā)聲。但有一些聲帶依然無法恢復(fù)振動(dòng)能力。Welham說：“這并不是一個(gè)真正修復(fù)聲帶的方法?！?/p>

在這項(xiàng)新研究中，Welham等人以生物工程方法用健康聲帶細(xì)胞來制造聲帶組織。這些健康聲帶細(xì)胞包括成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞，來自于因不相關(guān)原因?qū)嵤┖聿渴中g(shù)的患者，或從聲帶正常的尸體中獲取。

科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)出人的聲帶組織(圖片來源：Nathan Welham, University of Wisconsin, Madison)

研究人員對(duì)這些健康聲帶細(xì)胞進(jìn)行提純，然后放在三維膠原支架上培養(yǎng)。兩周后，這些細(xì)胞聚在一起形成了“柔軟但連接堅(jiān)韌的”聲帶組織，其外表是分層的表皮細(xì)胞。該組織的結(jié)構(gòu)組成及彈性等物理特征都與自然聲帶組織非常類似。

狗與人的喉部在解剖學(xué)上相似，當(dāng)上述組織被植入從狗體內(nèi)切下的喉嚨時(shí)，它能因氣流而振動(dòng)并發(fā)出與自然聲帶組織非常相像的聲音。

為了解該組織是否會(huì)被人體排斥，研究人員又利用擁有人類免疫系統(tǒng)的小鼠做實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示它可被良好地耐受，能持續(xù)長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月。研究人員在2015年11月18日出版的《科學(xué)—轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上報(bào)告了這一研究成果。

直接從捐贈(zèng)者向患者移植整個(gè)聲帶也能夠奏效，但研究人員表示他們的這項(xiàng)新技術(shù)擁有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。例如，該聲帶組織可以生長(zhǎng)成一個(gè)孩子或一個(gè)成人的大小，并且它也可以提前生長(zhǎng)，進(jìn)而儲(chǔ)存為以后使用。同時(shí)研究人員表示，這種技術(shù)還具有規(guī)?；a(chǎn)的能力。在這項(xiàng)研究中，他們利用來自5個(gè)聲帶的細(xì)胞生成了近170個(gè)不同大小的聲帶。

Welham強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)研究目前還只處于原理性證明階段，臨床應(yīng)用還需數(shù)年時(shí)間，今后需要進(jìn)行更多安全性以及長(zhǎng)期功能的測(cè)試。

并未參與該項(xiàng)研究的賓夕法尼亞州費(fèi)城德萊克賽爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院耳鼻喉科主任Robert Sataloff指出，這項(xiàng)研究只是一個(gè)“值得稱道的開始，距離用一個(gè)新的、從本質(zhì)上說功能正常的聲帶代替患者傷痕累累的聲帶仍有很長(zhǎng)的路要走”。接下來的一個(gè)重要步驟便是用生物工程組織替代活體動(dòng)物模型的聲帶，并使其能夠存活和運(yùn)轉(zhuǎn)。隨后還要在人體聲帶臨床試驗(yàn)中完成相同的工作。Sataloff表示：“所有這些事情都是說著容易做起來難?！睋?jù)悉，現(xiàn)有的有限治療方案包括注射人工合成的生物材料或?qū)⒖谇火つぶ踩牒聿?，但它們都無法完全模仿真正的聲帶組織。

抗瘧疾轉(zhuǎn)基因蚊子培育成功 抗性基因可以在野生種群中迅速傳播

瘧疾由一種名為瘧原蟲的寄生蟲引起，通過受感染的蚊子叮咬傳播。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全球每年共出現(xiàn)約2億例瘧疾病例，約60萬患者死亡，其中大多數(shù)病例和死者出現(xiàn)在非洲。

一種能夠抵抗導(dǎo)致瘧疾寄生蟲的轉(zhuǎn)基因蚊子有望在一些地區(qū)徹底清除這種傳染病，這一重大進(jìn)展也許最終能幫助消滅瘧疾。

人類通過被攜帶了瘧原蟲的蚊子叮咬而感染上瘧疾。之前的研究表明，蚊子能夠通過基因工程抵抗惡性瘧原蟲，但研究人員一直缺乏一條途徑能夠確保這種抗性基因可以在野生種群中迅速傳播。

如今，研究人員使用了一種叫作“基因驅(qū)動(dòng)”的有爭(zhēng)議的方法，從而確保一種轉(zhuǎn)基因蚊子能把它的新抗性基因傳遞給幾乎所有的后代——而不是通常情況下的一半。

其結(jié)果就是：一種基因能夠像野火一樣傳播給整個(gè)野生種群。研究人員在2015年11月23日出版的美國《國家科學(xué)院院刊》上報(bào)告了這項(xiàng)研究成果。

在酵母和線蟲中研究基因驅(qū)動(dòng)的美國馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學(xué)進(jìn)化工程師Kevin Esvelt表示：“這項(xiàng)研究意味著我們從遠(yuǎn)離實(shí)際的基因驅(qū)動(dòng)候選方案向最終釋放的跨越?！?/p>

對(duì)于這篇論文的作者、加利福尼亞大學(xué)爾灣分校分子生物學(xué)家Anthony James來說，這樣一種釋放為一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)30年的利用蚊子遺傳學(xué)根治瘧疾的努力畫上了句號(hào)。

斯氏按蚊能夠?qū)懺x傳播給人類(圖片來源：Sinclair Stammers)

基因驅(qū)動(dòng)的概念已經(jīng)出現(xiàn)了約10年。James的實(shí)驗(yàn)室之前也曾進(jìn)行過類似的嘗試，但進(jìn)展非常緩慢。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，James和他的實(shí)驗(yàn)室精心建立了分子工具。研究人員利用當(dāng)下最熱門的CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)，把抗瘧原蟲的基因插入斯氏按蚊胚胎生殖細(xì)胞系的特定區(qū)域。斯氏按蚊是在亞洲的一種主要瘧疾傳播媒介。結(jié)果顯示，這種可產(chǎn)生瘧原蟲抗體的基因遺傳給了99.5%的轉(zhuǎn)基因斯氏按蚊后代。

James在一份聲明中說，這是具有重大意義的第一步，為利用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)改造出用于消滅瘧疾的抗瘧蚊“提供了真正的希望”。

多名生物技術(shù)領(lǐng)域的專家認(rèn)為這項(xiàng)成果意義重大。加州大學(xué)河濱分校遺傳學(xué)教授Peter Atkinson說，如果在野外試驗(yàn)也能證明這種基因能降低蚊子攜帶瘧原蟲的能力，那么這種技術(shù)將會(huì)成為控制瘧疾的一個(gè)重要工具，“因此，它將是這個(gè)領(lǐng)域一個(gè)非常重大的進(jìn)展”。

劍橋市麻省理工學(xué)院研究新興技術(shù)的政治學(xué)家Kenneth Oye表示：“這是一項(xiàng)非常重要的進(jìn)展?！監(jiān)ye說：“這一領(lǐng)域正在取得飛速發(fā)展?！?/p>

Oye指出，這樣的技術(shù)進(jìn)步正在超越對(duì)野生種群使用基因驅(qū)動(dòng)的監(jiān)管和政策討論。基因驅(qū)動(dòng)是有爭(zhēng)議的，因?yàn)樗鼈兙哂懈淖冋麄€(gè)生態(tài)系統(tǒng)的潛力。

在野外檢測(cè)基因驅(qū)動(dòng)之前，Oye希望研究人員能夠分析相關(guān)變化的長(zhǎng)期后果，如它們的穩(wěn)定性和擴(kuò)散到其他物種的潛力，以及控制它們的方法。他說：“我更擔(dān)心會(huì)出現(xiàn)什么錯(cuò)誤?！?/p>

James預(yù)測(cè)，他將帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)利用不到1年的時(shí)間準(zhǔn)備這些適合于野外測(cè)試的轉(zhuǎn)基因蚊子，但他并不急于釋放它們。“在社會(huì)科學(xué)進(jìn)步到我們有能力處理它們之前，這些蚊子不會(huì)去任何地方?！彼f，“我們不想做任何愚蠢的事情?！?/p>

多國科學(xué)家將首次打穿地球殼幔邊界

打超深鉆井，鉆穿地殼，直接“觸摸”到地殼與地幔的邊界，這是全世界地球科學(xué)家的理想。美國、英國、中國等12個(gè)國家的30名科學(xué)家已登上美國“決心”號(hào)鉆探船，準(zhǔn)備在西南印度洋開展打穿地球殼幔邊界的第一次大洋鉆探。

這是國際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃的第360航次，也是名為“SloMo”計(jì)劃的第一個(gè)航次?！癝loMo”是“慢速擴(kuò)張脊下地殼和莫霍面的性質(zhì)”縮寫。該計(jì)劃致力于在人類歷史上首次鉆穿殼幔邊界，以檢驗(yàn)“在慢速、超慢速擴(kuò)張脊下方的莫霍面代表了地幔的蝕變邊界”的假說。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所劉傳周研究員、同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室馬強(qiáng)博士等人全程參加。

莫霍面是以地震學(xué)家莫霍洛維奇命名的地殼與地幔的分界面。在這一界面，地震波的縱波和橫波傳播速度明顯增加。傳統(tǒng)的理論認(rèn)為：大洋下地殼由輝長(zhǎng)巖組成，與地幔之間被莫霍面分開。

但最新的假說認(rèn)為：在慢速或超慢速擴(kuò)張洋脊下方，地震波很難準(zhǔn)確反映出下洋殼內(nèi)部的巖性變化。因?yàn)?，海水滲入到地幔后，與橄欖巖發(fā)生反應(yīng)，橄欖巖在反應(yīng)過程中降低了地震波速，變得和下洋殼輝長(zhǎng)巖的地震波速相近。因此，莫霍面也可能是蝕變的橄欖巖和未蝕變的橄欖巖之間的界面，而不是殼幔邊界。

為檢驗(yàn)上述假說，在今后兩個(gè)月，科學(xué)家將乘坐“決心”號(hào)前往南緯32度、東經(jīng)57度附近的西南印度洋中脊海域，鉆一個(gè)1 300 m深的鉆孔。在后續(xù)計(jì)劃中，科學(xué)家還將乘坐鉆探能力比“決心”號(hào)更強(qiáng)的日本“地球”號(hào)，把這一鉆孔加深至3 000 m，最終打穿殼幔邊界。

日本探測(cè)器第二次飛向金星 曾經(jīng)入軌失敗并已繞日飛行5年

日本破曉號(hào)探測(cè)器于2015年12月7日得到了第二次接近金星的機(jī)會(huì)。在未能溜進(jìn)金星軌道整整5年后，這架探測(cè)器點(diǎn)燃了它的引擎并再次對(duì)準(zhǔn)金星。

破曉號(hào)探測(cè)器在過去的5年里一直環(huán)繞太陽運(yùn)行，并在這一過程中趕上了金星。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、相模原市日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)空間與宇航科學(xué)研究所Masato Nakamura表示：“這是一次漫長(zhǎng)的等待?！?/p>

在日本時(shí)間12月7日上午9時(shí)之前，工程師命令破曉號(hào)探測(cè)器同時(shí)點(diǎn)燃8個(gè)推進(jìn)器中的4個(gè)。引擎將運(yùn)行約20 min，旨在把探測(cè)器推向能夠被金星引力所俘獲的正確軌道。

飛行控制人員希望知道推進(jìn)劑是否像預(yù)期那樣燃燒了，而這可能要在確認(rèn)破曉號(hào)探測(cè)器是否環(huán)繞金星運(yùn)行后才能搞清。

如果成功的話，該探測(cè)器將會(huì)到達(dá)一個(gè)高度橢圓的軌道，這是比最初的計(jì)劃伸展得更遠(yuǎn)，同時(shí)距離金星更遠(yuǎn)的一條軌道。這將使得探測(cè)器與金星的最接近點(diǎn)遠(yuǎn)了幾千公里，而非幾百公里。在那里，破曉號(hào)探測(cè)器應(yīng)該能夠完成大部分的原始科學(xué)目標(biāo)，盡管數(shù)據(jù)的搜集要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。

破曉號(hào)探測(cè)器用5年環(huán)繞太陽運(yùn)行(圖片來源：Akihiro Ikeshita/JAXA)

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員Takeshi Imamura表示：“過去的5年是我們?cè)庥龅囊粋€(gè)艱難時(shí)期——跟蹤一個(gè)不產(chǎn)生任何科學(xué)數(shù)據(jù)的航天器對(duì)科學(xué)家而言是不好玩的。”他說：“現(xiàn)在我們很緊張，但同時(shí)也非常興奮。金星對(duì)我們來說可謂一石激起千層浪。”

破曉號(hào)探測(cè)器的設(shè)計(jì)基本上承襲了隼鳥號(hào)的設(shè)計(jì)，但最大的不同是主推力來自于以氮化硅為主燃料的陶瓷引擎。它是日本第一個(gè)金星探測(cè)器，同時(shí)還是世界第一顆非地球的行星氣象衛(wèi)星。

破曉號(hào)探測(cè)器于2010年5月發(fā)射升空，旨在研究金星千變?nèi)f化的大氣“超自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象——它以100 m/s的速度旋轉(zhuǎn)，遠(yuǎn)高于行星表面的速度。該探測(cè)器攜帶了5部照相機(jī)，范圍從紅外波到紫外波，從而對(duì)不同的大氣特征(包括穿過金星酸性云團(tuán)的閃電)展開研究。

一切在當(dāng)年12月7日之前均很順利，當(dāng)時(shí)破曉號(hào)探測(cè)器正點(diǎn)燃其主引擎進(jìn)入金星軌道。然而讓飛行控制人員意想不到的是，鹽已經(jīng)在氦氣罐和燃料罐之間的一個(gè)閥門上積聚，并且這種堵塞造成一個(gè)陶瓷噴嘴在推進(jìn)系統(tǒng)中破裂。最終導(dǎo)致破曉號(hào)探測(cè)器向著太陽飛去，而不是進(jìn)入環(huán)繞金星的軌道。

JAXA的工程師們花了數(shù)年時(shí)間研究是否可以重新恢復(fù)這一項(xiàng)目。由于主引擎已經(jīng)失效，并且氧化劑燃料也已經(jīng)無用，因此項(xiàng)目控制人員于2011年10月向太空中傾倒了65 kg燃料，這樣就使得探測(cè)器變得更輕且更好操控，從而使其能夠以較少的推進(jìn)力到達(dá)金星軌道。

據(jù)最新消息，破曉號(hào)探測(cè)器已經(jīng)進(jìn)入金星附近的軌道。項(xiàng)目組成員、美國麥迪遜市威斯康星大學(xué)行星科學(xué)家Sanjay Limaye表示，探測(cè)器于12月7日按計(jì)劃點(diǎn)燃了引擎。在未來兩天里，項(xiàng)目科學(xué)家將追蹤這架探測(cè)器，進(jìn)而確定其運(yùn)行軌道與科學(xué)家希望的軌道有多遠(yuǎn)。相關(guān)信息預(yù)計(jì)將在12月9日公布。

金星是太陽系中八大行星之一，按離太陽由近及遠(yuǎn)的次序是第二顆，距離太陽0.725天文單位。它是離地球最近的行星。其夜空中亮度僅次于月球。金星是一顆類地行星，因?yàn)槠滟|(zhì)量與地球類似，也是太陽系中唯一一顆沒有磁場(chǎng)的行星。在八大行星中金星的軌道最接近圓形，偏心率最小，僅為0.7%。

“悟空”成功發(fā)射 去太空尋找暗物質(zhì)

2015年12月17日8時(shí)12分，中國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將中國科學(xué)衛(wèi)星系列首發(fā)星——暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。這標(biāo)志著中國空間科學(xué)探測(cè)研究邁出重要一步。

“悟空”是目前世界上觀測(cè)能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星，超過國際上所有同類探測(cè)器。它將在太空中開展高能電子及高能伽馬射線探測(cè)任務(wù)，探尋暗物質(zhì)存在的證據(jù)，研究暗物質(zhì)特性與空間分布規(guī)律。

占宇宙95%以上的暗物質(zhì)和暗能量由萬有引力定律證實(shí)存在，卻從未被直接觀測(cè)到。暗物質(zhì)粒子的探測(cè)目前是國際科學(xué)前沿競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的研究領(lǐng)域。包括中國在內(nèi)的世界各國正在籌建或?qū)嵤┒鄠€(gè)暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其研究成果可能帶來基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的重大突破。

據(jù)介紹，“悟空”由四個(gè)有效載荷組成，分別是塑閃列陣探測(cè)器、硅列陣探測(cè)器、BGO能量器和中子探測(cè)器。所有探測(cè)器及電子設(shè)備安裝在1 m3的空間內(nèi)，技術(shù)難度超過了中國目前所有的上天高能探測(cè)設(shè)備。

此次發(fā)射的暗物質(zhì)衛(wèi)星全部由中國科學(xué)院研制、生產(chǎn)。工程于2011年立項(xiàng)，造價(jià)1億美元，遠(yuǎn)低于國外同類探測(cè)器。衛(wèi)星將在軌運(yùn)行3年以上，首批科學(xué)成果有望在6個(gè)月至1年后發(fā)布。

長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將“悟空”發(fā)射升空(圖片來源：Jin Liwang/Xinhua/eyevine)

用于發(fā)射的長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭由中國航天科技集團(tuán)公司所屬上海航天技術(shù)研究院負(fù)責(zé)總研制，這是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第221次飛行。

中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任吳季表示，暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星的成功發(fā)射和在軌運(yùn)行將有望推動(dòng)中國科學(xué)家在暗物質(zhì)探測(cè)領(lǐng)域取得重大突破，對(duì)促進(jìn)中國空間科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展具有重大意義。

除暗物質(zhì)衛(wèi)星外，中國科學(xué)衛(wèi)星系列還將陸續(xù)發(fā)射量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星、硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星。

美一公司實(shí)現(xiàn)火箭著陸回收

在美國藍(lán)色起源公司成功讓火箭第一級(jí)降落回發(fā)射場(chǎng)約1個(gè)月后，另一家美國太空私企太空探索技術(shù)公司2015年12月21日也成功令其火箭第一級(jí)降落在地面上。未來人們有望在此基礎(chǔ)上研制出可重復(fù)使用的火箭。

太空探索技術(shù)公司的“獵鷹9”火箭在2015年6月執(zhí)行國際空間站貨運(yùn)任務(wù)時(shí)發(fā)生爆炸，導(dǎo)致物資毀于一旦。此次發(fā)射是該公司自上次事故以來的第一次發(fā)射，但“獵鷹9”第一級(jí)返回發(fā)射場(chǎng)的垂直著陸試驗(yàn)更引人關(guān)注。

太空探索技術(shù)公司網(wǎng)站提供的發(fā)射直播顯示，“獵鷹9”火箭21日從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地升空，把11顆美國衛(wèi)星送至地球低軌道。發(fā)射10 min后，“獵鷹9”第一級(jí)從天而降，在目標(biāo)降落地點(diǎn)引起一片火光，但火光迅速熄滅，露出聳立在茫茫夜色中的白色火箭?，F(xiàn)場(chǎng)觀看發(fā)射的人群頓時(shí)爆發(fā)出陣陣歡呼與掌聲。

太空探索技術(shù)公司由美國億萬富翁埃隆·馬斯克創(chuàng)建，此前曾數(shù)次嘗試把“獵鷹9”第一級(jí)降落在海上無人船上，但均以失敗告終。相比之下，地面著陸試驗(yàn)要容易一些。無論地面著陸還是海上著陸，太空探索技術(shù)公司的最終目標(biāo)都是研制可重復(fù)使用的火箭。

傳統(tǒng)火箭都是一次性使用，因而比較昂貴。火箭一旦能夠回收，只要稍加修復(fù)，重新加注燃料便可再次發(fā)射，能大大降低發(fā)射成本。

由美國電子零售巨頭亞馬遜“掌門人”杰夫·貝索斯創(chuàng)建的藍(lán)色起源公司于2015年11月宣布，該公司一枚火箭把一艘無人飛船送至距地面約100 km的預(yù)定高度后，成功降落回發(fā)射場(chǎng)，最終降落地點(diǎn)距目的場(chǎng)地中心只有1.37 m。

四元素登上周期表 俄美日科學(xué)家為第113號(hào)、115號(hào)、117號(hào)和118號(hào)元素命名

4個(gè)新的化學(xué)元素如今已經(jīng)被正式添加到元素周期表中，這也意味著，這張表的第七行終于完整了。

多年來，第113號(hào)、115號(hào)、117號(hào)和118號(hào)元素早已被用鉛筆寫在了元素周期表上，而來自俄羅斯、美國和日本的實(shí)驗(yàn)室也曾多次宣稱發(fā)現(xiàn)了這些元素。然而對(duì)于這4個(gè)新元素的官方認(rèn)可一直等到了2015年年底—— 一組獨(dú)立專家日前一致認(rèn)為，相關(guān)證據(jù)是有效的。總部位于美國北卡羅來納州三角研究園的國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)于2015年12月30日宣布了該專家組的結(jié)論。

所有這4種新元素都是科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中通過粉碎更輕的原子核人工合成的。質(zhì)子和中子不穩(wěn)定的凝聚體在分裂成更小且更穩(wěn)定的碎片之前僅存在了幾分之一秒的時(shí)間。

那些發(fā)現(xiàn)這4個(gè)新元素的團(tuán)隊(duì)如今可以為元素的名稱和兩個(gè)字母的符號(hào)提出建議。這些元素可以用它們的一個(gè)化學(xué)或物理性質(zhì)、一個(gè)虛構(gòu)的概念、一種礦物、一個(gè)地方或國家，或是一個(gè)科學(xué)家的名字來命名。

發(fā)現(xiàn)第113號(hào)元素的優(yōu)先權(quán)授予了日本研究人員，他們非常高興，因?yàn)檫@將成為第一個(gè)在東亞被命名的人造元素。當(dāng)這一元素于12年前首次被發(fā)現(xiàn)時(shí)，“Japonium”便被建議作為它的名稱。

位于東京附近和光市的日本理化研究所(RIKEN)仁科加速器科學(xué)中心于2004年首先宣布發(fā)現(xiàn)了第113號(hào)元素。這也是亞洲科學(xué)家首次合成新元素，中國科學(xué)院近代物理研究所、高能物理研究所的科研人員也參與了這一研究。

日本的研究小組使用加速器使第30號(hào)元素鋅的原子加速，然后撞擊第83號(hào)元素鉍的原子，使二者原子核融合在一起而得到113號(hào)元素。他們從2003年開始實(shí)驗(yàn)，在2004年、2005年和2012年共3次合成了113號(hào)元素。到那時(shí)，研究人員已經(jīng)有了該元素的3個(gè)原子。

2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主野依良治在為IUPAC的決定召開的一次新聞發(fā)布會(huì)上表示：“對(duì)科學(xué)家而言，這比一枚奧林匹克金牌具有更大的價(jià)值?！?野依良治并非日本研究團(tuán)隊(duì)成員，但他是RIKEN前任所長(zhǎng)。)

俄羅斯和美國研究人員之前也曾發(fā)表聲明表示發(fā)現(xiàn)了第113號(hào)元素，但并未被來自IUPAC和國際純粹與應(yīng)用物理聯(lián)合會(huì)(IUPAP)的專家組授予優(yōu)先權(quán)。然而俄羅斯和美國從其他3種元素那里獲得了榮譽(yù)及冠名權(quán)。

IUPAC/IUPAP委員會(huì)表示，第115號(hào)和117號(hào)元素首先由俄羅斯杜布納市核研究聯(lián)合研究所、加利福尼亞州利弗莫爾市勞倫斯-利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室和田納西州橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室合作發(fā)現(xiàn)。其他團(tuán)隊(duì)的工作——例如瑞典研究團(tuán)隊(duì)使用一部德國加速器——?jiǎng)t幫助確認(rèn)了第115號(hào)元素的存在。

元素周期表的第七行完整了(圖片來源：IUPAC)

發(fā)現(xiàn)第118號(hào)元素的榮譽(yù)——這是迄今為止人工合成的最重元素——授予了杜布納和勞倫斯-利弗莫爾團(tuán)隊(duì)。該元素有一個(gè)曲折的歷史——1999年宣稱發(fā)現(xiàn)這一元素的一項(xiàng)聲明于兩年后被收回，原因是有指控稱存在偽造數(shù)據(jù)的行為。

英國利物浦大學(xué)核物理學(xué)家Rolf-Dietmar Herzberg表示，物理學(xué)家如今正在嘗試人工合成第119號(hào)、120號(hào)元素，在當(dāng)前技術(shù)水平下這一研究是能夠?qū)崿F(xiàn)的。然而迄今為止還沒有人表示看見了新的元素——德國達(dá)姆施塔特市重離子研究GSI亥姆霍茲中心研究人員曾于2012年進(jìn)行了5個(gè)月的試驗(yàn)但未獲成功。在第120號(hào)元素之后，研究人員認(rèn)為，讓兩個(gè)原子核融合的可能性近乎為零。

迄今為止，元素周期表上從自然界發(fā)現(xiàn)的元素只到第92號(hào)元素鈾，93號(hào)及以上的元素都是人工合成的。按慣例，新元素命名一般用國名、地名和人名等加上后綴“um”的形式。

基因編輯技術(shù)有望治愈肌肉萎縮癥 該技術(shù)被《科學(xué)》評(píng)為2015年度頭號(hào)突破

熾熱的基因組編輯工具CRISPR又取得了一項(xiàng)成就——研究人員利用它治療了小鼠的一種嚴(yán)重肌肉萎縮癥。

3個(gè)研究團(tuán)隊(duì)于2015年12月31日在美國《科學(xué)》雜志上報(bào)告說，他們使用CRISPR剪掉了罹患杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥(DMD)的小鼠的一部分缺陷基因，從而使得這些嚙齒動(dòng)物能夠制造一種必不可少的肌肉蛋白。該方法是CRISPR第一次被成功用于治療一種成年動(dòng)物的遺傳病。

DMD由抗肌萎縮蛋白缺乏或功能受損而引起。抗肌萎縮蛋白是肌肉的重要組成部分，其基因含79個(gè)被稱為外顯子的蛋白編碼區(qū)域，任何一個(gè)外顯子突變都可能導(dǎo)致抗肌萎縮蛋白出現(xiàn)問題。DMD只影響男孩，大約每3 500名新生男嬰中就有1人罹患該癥，患者通常只能活到30多歲。

迄今為止，研究人員還沒有找到一種能夠有效治療這種疾病的方法。它已被證明很難提供足夠的肌肉干細(xì)胞進(jìn)入正確的組織以防止這種疾病的發(fā)生。傳統(tǒng)的基因療法——使用一個(gè)病毒攜帶好版本的受損基因進(jìn)入細(xì)胞——不能取代完整的抗肌萎縮蛋白基因，這是因?yàn)楹笳咛罅?。一些基因治療專家希望給DMD患者提供一個(gè)“微”抗肌萎縮蛋白基因，從而帶來一個(gè)短小但工作的蛋白，進(jìn)而降低疾病的嚴(yán)重性。一些公司已經(jīng)開發(fā)出了化合物，能夠讓細(xì)胞的DNA閱讀機(jī)制繞過抗肌萎縮蛋白基因的一個(gè)有缺陷的外顯子，從而產(chǎn)生一個(gè)短小但功能性的關(guān)鍵蛋白。但這些所謂的外顯子跳躍藥物并沒有說服監(jiān)管機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗鼈冇懈弊饔?，并且只能在臨床試驗(yàn)中輕微地改善肌肉性能。

如今，CRISPR進(jìn)入了人們的視野。這項(xiàng)被《科學(xué)》雜志評(píng)為2015年年度突破的技術(shù)依賴于一個(gè)單鏈RNA引導(dǎo)一種名為Cas9的酶在基因組中精確定位，進(jìn)而剪斷DNA。細(xì)胞隨后會(huì)通過再連接一個(gè)受損的斷鏈，或者利用一個(gè)提供的DNA模板創(chuàng)造一個(gè)新序列來修復(fù)這一缺口。科學(xué)家已經(jīng)利用CRISPR技術(shù)修正了采集自動(dòng)物或人體的細(xì)胞中的某些遺傳病，并在成年小鼠中成功治療了肝病。2014年，研究人員發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)還能夠修復(fù)小鼠胚胎中有缺陷的抗肌萎縮蛋白基因。

但利用CRISPR治療已經(jīng)患有DMD的病人似乎是不切實(shí)際的，因?yàn)槌赡耆说某墒旒∪饧?xì)胞通常是不分裂的，因此不具備開啟添加或糾正基因過程所必需的DNA修復(fù)機(jī)制。但是CRISPR能夠被用來剪斷一個(gè)有缺陷的外顯子，從而使細(xì)胞的基因閱讀機(jī)制能夠制造一個(gè)縮短版本的抗肌萎縮蛋白，這類似于外顯子跳躍和微基因方法。

在第一項(xiàng)研究中，北卡羅來納州達(dá)勒姆市杜克大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師Charles Gersbach等人用CRISPR刪除出現(xiàn)突變的外顯子23，并引發(fā)機(jī)體自動(dòng)“縫合”剩下的蛋白編碼區(qū)域，制造出縮短但仍能發(fā)揮作用的新版本抗肌萎縮蛋白。

他們首先利用不致病的腺病毒做載體，將基因編輯系統(tǒng)輸送到成年小鼠的腿部肌肉細(xì)胞內(nèi)，結(jié)果顯示，其腿部的抗肌萎縮蛋白水平得到一定程度的恢復(fù)，肌肉力量增加。他們又將基因編輯系統(tǒng)注射入小鼠的血液，這次小鼠全身肌肉得到改善，尤其是與心臟有關(guān)的肌肉，而心肌衰竭是DMD患者死亡的主要直接原因之一。

另外兩項(xiàng)研究中，得克薩斯大學(xué)的Chengzu Long等人和哈佛大學(xué)的Amy Wagers等人同樣通過腺病毒與基因編輯技術(shù)的組合，治療罹患DMD的小鼠，并發(fā)現(xiàn)小鼠肌肉功能有著類似的改善。

基因編輯技術(shù)CRISPR有望用于治療肌肉萎縮遺傳病(圖片來源：C. E. Nelson等)

Gersbach評(píng)價(jià)說：“盡管還要做大量工作去把這個(gè)方法轉(zhuǎn)化成人類療法并驗(yàn)證其安全性，但我們的第一批試驗(yàn)結(jié)果令人激動(dòng)。”

他強(qiáng)調(diào)，盡管學(xué)界對(duì)能否通過基因編輯技術(shù)修改人類胚胎的突變基因存在倫理爭(zhēng)議，但對(duì)利用該技術(shù)糾正患者受影響組織的基因突變并沒有爭(zhēng)議。

這令其他肌肉萎縮癥研究人員倍受鼓舞。哥倫布市兒童醫(yī)院的Jerry Mendell表示：“這在臨床上看起來是一項(xiàng)非常有前途的療法?！奔幽么蠖鄠惗嗍袃和t(yī)院Ronald Cohn強(qiáng)調(diào)：“我們都曾有的一個(gè)疑問便是CRISPR基因編輯是否能夠在活體骨骼肌中發(fā)生?！彼f，新的研究是“一項(xiàng)激動(dòng)人心的進(jìn)步”。

CRISPR技術(shù)在問世的3年多里已連續(xù)3次入選《科學(xué)》年度十大突破，其中2015年更被評(píng)為頭號(hào)突破。該雜志認(rèn)為，基因編輯技術(shù)精確度高、成本低、操作簡(jiǎn)便，勢(shì)必對(duì)研究產(chǎn)生“革命性影響”。

(2016年1月14日收稿)

(編輯：沈美芳)

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GUAN Yi

10.3969/j.issn.0253-9608.2016.01.009