疫苗帶來希望

2019年12月31日，中國武漢市衛(wèi)健委報(bào)告稱，出現(xiàn)了一系列性狀可疑的肺炎病例，已有27人確診。2020年1月8日，《華爾街日報(bào)》報(bào)導(dǎo)稱，中國科研人員已經(jīng)把這次肺炎同一種新型冠狀病毒聯(lián)系在了一起。1月11日，科學(xué)家在網(wǎng)上公布了我們現(xiàn)在所稱“新冠病毒”的基因序列。數(shù)小時(shí)之后，研究者們就開始研發(fā)新冠疫苗了。

第一個月，局面一片混亂。沒人知道致命的新冠病毒究竟是怎么威脅全地球人性命的，未來又會出現(xiàn)怎樣的變異。疫情暴發(fā)之初，似乎并沒有大范圍向疫情中心之外的國家傳播，世界衛(wèi)生組織因而沒有第一時(shí)間宣布新冠疫情為受國際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件。然而，到了1月末，全世界都已確定受到了此次疫情的威脅。

2月，數(shù)家公司啟動了積極的新冠疫苗研發(fā)計(jì)劃。在中國，康希諾生物、科興生物和中國醫(yī)藥集團(tuán)有限公司（簡稱“國藥集團(tuán)”）率先邁出了第一步。在美國，走在前面的是莫德納（Moderna）和Inovio制藥。在歐洲，德國生物新科技公司BioNTech開發(fā)出了一種候選疫苗，隨后同制藥巨頭輝瑞（Pfizer）分享了成果。在英國牛津大學(xué)，一支學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一款疫苗，最終吸引了另一大制藥巨頭阿斯利康（AstraZeneca）的加盟。此外，楊森（Janssen）和賽諾菲巴斯德（Sanofi Pasteur）也加入了競爭。

在眾多競爭者中，兩家中國企業(yè)使用了整株病毒開發(fā)候選疫苗，其余所有企業(yè)都只是挑選了新冠病毒表面蛋白，也即刺突蛋白。

新冠病毒疫苗研發(fā)和測試速度都打破了紀(jì)錄，這就是2020年最大的突破

為了開發(fā)有效疫苗，研究人員使用了一系列令人眼花繚亂的技術(shù)。莫德納和輝瑞/BioNTech，使用了一種此前從未將任何藥物推向市場的策略：實(shí)驗(yàn)室制信使RNA（mRNA）。他們仿照新冠病毒的刺突蛋白設(shè)計(jì)了基因密碼片段，并且用脂肪層把這些片段包裹起來，這樣它們就能溜到人體細(xì)胞中，產(chǎn)生病毒蛋白，進(jìn)而令人體產(chǎn)生抗體。

Inovio則選擇用DNA編碼刺突蛋白。其他競爭者，包括康希諾、牛津團(tuán)隊(duì)和楊森在內(nèi)，都選擇利用無害病毒載體——通常是會引起感冒的腺病毒——將刺突蛋白基因輸送到人體細(xì)胞中。

賽諾菲巴斯德、諾瓦瓦克斯（Novavax）和三葉草生物制藥（Clover Biopharmaceuticals）則選擇在細(xì)胞培養(yǎng)階段通過基因手段編輯刺突蛋白，從而令疫苗本身呈現(xiàn)蛋白狀態(tài)。

然而，研發(fā)疫苗并不僅僅是選用技術(shù)。疫苗還必須通過測試，首先是安全性測試，然后是有效性測試。測試中，會有成千上萬的被試接種試驗(yàn)疫苗或安慰劑，然后，研究人員對他們展開密切監(jiān)測，看看誰會得病。2月，美國國家過敏和傳染病研究所所長安東尼·福奇（Anthony Fauci）曾表示，正常情況下，開發(fā)疫苗需要6年至8年時(shí)間。他還預(yù)言，就新冠疫苗來說，3月會開始小型臨床試驗(yàn)，但更大規(guī)模的試驗(yàn)要等到6月以后，最理想的情況下，“也要花至少6～8個月才能確定疫苗是否有效”。然而，現(xiàn)實(shí)比福奇原來預(yù)想的還要理想。

疫苗開發(fā)領(lǐng)域在4月就得到了一個令人振奮的好消息——科興生物率先證明，新冠疫苗可以安全地保護(hù)猴子免受病毒的國際“挑戰(zhàn)”。該實(shí)驗(yàn)之后，又有很多接種了疫苗的猴子成功應(yīng)對了挑戰(zhàn)。

2020年4月19日，也就是公開報(bào)導(dǎo)第一例成功猴子實(shí)驗(yàn)之后的第一天，已經(jīng)有5家公司的疫苗進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段，且至少還有71種備選疫苗處于前臨床試驗(yàn)階段。4月末，美國總統(tǒng)特朗普開始大力宣傳一個叫作“曲率極速行動”的計(jì)劃，允諾投入數(shù)十億美元研發(fā)新冠疫苗。這位經(jīng)常歪曲事實(shí)的總統(tǒng)許下的這個諾言倒是可信得不同尋?！恼詈笙蜻@個計(jì)劃注入了大約110億美元的資金。

7月，疫苗研發(fā)的競爭出現(xiàn)了幾個意外。由于中國極為成功地控制住了病毒的傳播，他們研發(fā)的候選疫苗只能在國外接受測試，這拖慢了它們的研發(fā)進(jìn)度。7月27日，莫德納和輝瑞/BioNTech研發(fā)的候選疫苗都進(jìn)入了有效性試驗(yàn)階段，且在疫情嚴(yán)重地區(qū)招募的試驗(yàn)志愿者很快就超過了中國疫苗。這兩方研發(fā)的mRNA疫苗率先跨過終點(diǎn)線。11月，這兩種疫苗正式公布的有效性都在95%左右。

95%！這比幾乎所有人此前放開膽子設(shè)想的都要高。各方力量的聯(lián)合推動科學(xué)從零開始以革命性的速度研發(fā)出了安全有效的新冠疫苗。研究人員此前從未以如此之快的速度針對同一種傳染病研發(fā)如此之多的實(shí)驗(yàn)疫苗；此前從未有如此之多的競爭者以如此之大的開放性和如此之高的頻率展開合作；此前從未有如此之多的候選疫苗同時(shí)進(jìn)入大規(guī)模有效性試驗(yàn)階段；此前從未有如此之多的政府、產(chǎn)業(yè)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和非營利組織在如此之短的時(shí)間內(nèi)向同一種傳染病投入如此之多的資金、人力和物力。然而，生物學(xué)可能才是新冠疫苗收獲成功的最關(guān)鍵因素。

此外，俄羅斯加馬列亞流行病學(xué)和微生物學(xué)研究所報(bào)告稱，他們研發(fā)的疫苗有效性與那些mRNA疫苗接近。再之后就是國藥集團(tuán)和阿斯利康/牛津大學(xué)研發(fā)的候選疫苗，它們的測試結(jié)果雖然還有一些疑問之處，但總的來說也是大有希望。要知道，光是阿斯利康/牛津大學(xué)研發(fā)的這種疫苗就能提供30億支——比現(xiàn)有的兩種mRNA疫苗加起來都多。

到了12月10日，有162種候選疫苗正在研發(fā)，52種已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。

可以肯定的是，目前的臨床試驗(yàn)結(jié)果主要都來自興高采烈的公司新聞發(fā)布稿，而非可能會引起警覺的完整實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。至少在2021年春天之前，即便是在最為富裕的國家，疫苗也會處于稀缺狀態(tài)，貧困國家肯定要等上更長時(shí)間，哪怕旨在降低各國獲取疫苗難度的“新冠疫苗全球獲取機(jī)構(gòu)”這一世界性聯(lián)盟已經(jīng)成立。

在其他方面，這個遭受疫情大流行摧殘的世界也還有很長的路要走。疫苗上市時(shí)間的延遲、生產(chǎn)制造問題以及供應(yīng)鏈的斷裂，都會讓雄心勃勃的疫苗計(jì)劃付諸東流。此外，疫苗只能預(yù)防疾病，不能阻止病毒的傳播，因而也不會為疫情大流行的終結(jié)帶來太多正面影響。最糟糕的是，在疫苗從有效性試驗(yàn)過渡到面向整個人群的全面接種過程中，還可能會出現(xiàn)一些嚴(yán)重的副作用。

CRISPR療法獲得成功

自具有革命意義的基因編輯工具CRISPR在2012年橫空出世以來，它就賦予了研究人員改造農(nóng)作物和動物的全新能力，同時(shí)也激起了道德方面的爭議，還贏得了一次諾貝爾獎。如今，CRISPR再次掀起波瀾，它治愈了兩種遺傳血液疾病，從而在臨床實(shí)踐上取得了第一次成功?；加笑?地中海貧血的病患體內(nèi)攜氧血紅蛋白濃度偏低，這會導(dǎo)致他們體質(zhì)變差，易感疲勞。而那些患有鐮狀細(xì)胞貧血癥的人們會產(chǎn)生一種有缺陷的蛋白質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生鐮刀狀血紅細(xì)胞。這種細(xì)胞會阻塞血管，還常常會引起嚴(yán)重疼痛、器官損壞和中風(fēng)。

為了治療3名鐮狀細(xì)胞貧血癥患者，研究人員從他們每人身上提取了不成熟的血細(xì)胞，也就是血液干細(xì)胞。接著，他們使用CRISPR技術(shù)禁用了血液干細(xì)胞內(nèi)的一個“閉”開關(guān)——在成年人體內(nèi)，這個閉開關(guān)會阻止胎兒血紅蛋白的生產(chǎn)，但這種血紅蛋白可以有效對抗血細(xì)胞鐮狀突變產(chǎn)生的影響。在病患通過化療清除了體內(nèi)所有病變血液干細(xì)胞后，研究人員再將經(jīng)CRISPR修正的血細(xì)胞注入他們體內(nèi)。

2020年12月，瑞士CRISPR制藥公司和福泰制藥公司（Vertex Pharmaceuticals）報(bào)告稱，17個月前結(jié)束治療的這3名病人，現(xiàn)在能夠生產(chǎn)足量胎兒血紅蛋白，并且擺脫了過去每幾個月就會出現(xiàn)的疼痛癥狀。其中一位病人是一名育有3個孩子的年輕母親，她稱CRISPR療法改變了她的人生。除了上述3名鐮狀細(xì)胞貧血癥患者之外，這兩家公司還用CRISPR治療了7名因患有β-地中海貧血癥而需要輸血的病人。據(jù)稱，這7名病患自接受治療后沒有再接受過輸血。在經(jīng)過更多測試后，這種新療法取得的成功將可以和基因療法相媲美——后者以在血液干細(xì)胞中加入血紅蛋白DNA的方式治療上述兩種疾病。不過，和基因療法不同，CRISPR療法需要配合高科技醫(yī)療護(hù)理，且治療一名病患的成本高達(dá)100萬美元以上——這就意味著非洲大多數(shù)地區(qū)都無法承受這類療法的代價(jià)，而那里正是鐮狀細(xì)胞貧血癥患者的重災(zāi)區(qū)。

CRISPR修復(fù)了鐮狀血細(xì)胞

科學(xué)家為多樣化奔走呼告

5月末，紐約中央公園里爆發(fā)了一場為期數(shù)天的種族沖突，當(dāng)事雙方分別是一名養(yǎng)狗的白人和一名愛好觀鳥的黑人。在這一事件中，科學(xué)家紛紛涌向推特（Twitter）贊美并支持這位黑人自然愛好者。推特上的“#黑人觀鳥組”主題標(biāo)簽很快就為其他領(lǐng)域（涉及學(xué)科從神經(jīng)科學(xué)到物理學(xué)，無所不包）的科學(xué)家所仿效，他們都想在推特、Zoom（以視頻會議為主營服務(wù)的一個平臺）等平臺上創(chuàng)建黑人科學(xué)家社群?！拔覀冞@個群體人數(shù)本來就不多，相互之間也缺乏聯(lián)系，所以真的很有必要在虛擬空間里聚集起來成為一個整體。”協(xié)助創(chuàng)建了“#神經(jīng)科學(xué)黑人研究組”話題的密歇根州立大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士生蒂埃爾·里金斯（Ti’Air Riggins）說。

這些社交媒體事件發(fā)生的背景是：西方社會對美國警察跪殺黑人反應(yīng)強(qiáng)烈，從而引發(fā)了“黑人的命也是命”運(yùn)動，而科學(xué)界內(nèi)部也出現(xiàn)了有關(guān)為有色群體創(chuàng)造更公平、更友好環(huán)境的討論。許多科學(xué)家都希望通過這些討論接觸過去甚少關(guān)注這類問題的同行?！八杏猩巳憾继幘称D難，”率先創(chuàng)辦“#黑人植物學(xué)家組”話題標(biāo)簽的巴克內(nèi)爾大學(xué)植物學(xué)家塔尼莎·威廉姆斯（Tanisha Williams）說，“這是個系統(tǒng)性問題。”

雖然現(xiàn)在就討論2020年發(fā)生的種種事件是否能帶來長久改變還為時(shí)尚早，但很多問題都確實(shí)有希望得到改善?！?020年給人的感覺大為不同，”自20世紀(jì)70年代起就開始研究多樣化、平等、包容問題的美國科學(xué)促進(jìn)會高級顧問雪莉·馬爾科姆（Shirley Malcom）說：“突然之間，在喬治·弗洛伊德（George Floyd）事件發(fā)生之后，有關(guān)多樣化、平等、包容的問題至少能引起人們的注意了?！彼l(fā)現(xiàn)，很多科學(xué)家現(xiàn)在都對自己社群內(nèi)的系統(tǒng)性種族主義問題持更加開放的態(tài)度。

“我確實(shí)感受到我們的聲音正在以（與此前）不同的方式被大家聽到，”威廉姆斯說，“不過，問題肯定不會很快就解決，我們還有很長的路要走。”

全球變暖預(yù)警更加明晰

40多年前，全球頂尖的氣候?qū)W家在馬薩諸塞州伍茲霍爾聚到一起，只為回答一個簡單的問題：如果人類持續(xù)釋放溫室氣體，那么地球究竟會變得有多熱？他們根據(jù)基本氣候模型推測出的答案很寬泛：如果大氣中的二氧化碳濃度達(dá)到前工業(yè)時(shí)代的兩倍，那么這顆行星的溫度會上升1.5℃至4.5℃。這個范圍實(shí)在是太廣，如果實(shí)際變暖幅度處于這個范圍的低值一端，那么只會引起一些小麻煩；但如果處于高值一端，那可能會造成氣候?yàn)?zāi)難。2020年，氣候?qū)W家終于排除了最溫和的情況——但也排除了最嚴(yán)重的情況。數(shù)十年的科學(xué)進(jìn)展終于縮小了這個溫度變化范圍。其中最為特別的挑戰(zhàn)是認(rèn)清云對熱量的捕獲和反射效應(yīng)。云既能放大溫室效應(yīng)，又能抑制溫室效應(yīng)，具體如何取決于它們的厚度、位置和組成?，F(xiàn)在，得到衛(wèi)星數(shù)據(jù)支撐的高分辨率云層模型已經(jīng)證明，全球變暖會使處于低空且遮擋光線的云變薄：空氣溫度的上升會擠出云層中的水分，并且抑制驅(qū)動云形成的湍流。

更長時(shí)間、更可靠的溫度記錄也幫助氣候?qū)W家縮小了全球變暖的升溫范圍。地球古氣候研究——這類研究根據(jù)冰川和海洋沉積物核心估測古代地球溫度以及二氧化碳濃度——向我們展示了進(jìn)入工業(yè)化時(shí)代之前溫室氣體是如何驅(qū)動地球溫度上升的。此外，現(xiàn)代全球變暖過程如今已經(jīng)經(jīng)歷了足夠長的時(shí)間并且令地球表面溫度比前工業(yè)時(shí)代上升了1.1℃，研究人員也可以據(jù)此更加自信地建模預(yù)測未來溫度的變化趨勢。

2020年，世界氣候研究項(xiàng)目的25名科學(xué)家以上述進(jìn)展為基礎(chǔ)成功地將地球溫度上升范圍縮小至2.6℃～3.9℃區(qū)間。這項(xiàng)研究排除了部分最壞情況——但也幾乎肯定全球變暖會導(dǎo)致洪水淹沒海岸城市、極端熱浪不斷惡化、數(shù)百萬人流離失所。

人們不再期待云能顯著抑制全球變暖

如果我們足夠幸運(yùn)，那么這番逐漸清晰的圖景應(yīng)當(dāng)能刺激我們采取行動。如今，地球大氣中的二氧化碳含量已經(jīng)達(dá)到了0.042%——距兩倍于前工業(yè)化時(shí)代的0.056%已經(jīng)超過了一半。如果人類面對氣候變化的現(xiàn)狀遲遲沒有采取積極的應(yīng)對措施，那么到2060年，大氣二氧化碳濃度就將達(dá)到這個水平——并且令可以預(yù)見的全球變暖無可逆轉(zhuǎn)。

發(fā)現(xiàn)詭秘的快速射電暴源

大家都喜歡神秘的故事。就拿快速射電暴來說吧——簡單來說，這種現(xiàn)象就是遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的強(qiáng)烈無線電波閃光。13年來，無數(shù)天文學(xué)家為之吸引，熱忱地想要究明這種現(xiàn)象的起源。有一個笑話是這么說的，解釋快速射電暴起源的理論比快速射電暴現(xiàn)象總數(shù)還多。（目前，天文學(xué)家總共才確認(rèn)了100多個快速射電暴。）

磁星也是一種中子星，但它的磁場比地球上任何一塊磁鐵都要強(qiáng)1億倍以上

目前，這些宇宙?zhèn)商絺円呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了一個嫌疑比較大的“犯罪嫌疑人”：磁星，也就是攜帶強(qiáng)磁場的中子星。因?yàn)榭焖偕潆姳┱娴暮芸?，所以它們的源頭一定是一種體積較小但能量密度極高的天體，而磁星就符合這個條件?！叭剂稀庇帽M的恒星坍縮成一座城市大小時(shí)就有可能形成磁星。不過，雖然天文學(xué)家已經(jīng)把一些快速射電暴的源頭追蹤到了特定星系，但沒有望遠(yuǎn)鏡的性能高到足以在這么遠(yuǎn)的距離上將快速射電暴的源頭同一顆磁星聯(lián)系在一起。

接著，在2020年4月，銀河系內(nèi)突然出現(xiàn)了一個快速射電暴——這個距離近到了天文學(xué)家可以“勘察現(xiàn)場”的程度。位于不列顛哥倫比亞省的加拿大氫強(qiáng)度測繪實(shí)驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡就是負(fù)責(zé)尋找快速射電暴的先驅(qū)，它幫助天文學(xué)家將快速射電暴的源頭鎖定在了天空中的一小塊區(qū)域，并且很快得到了美國射電發(fā)射陣列STARE2的證實(shí)。對高頻敏感的地球軌道觀測站很快就發(fā)現(xiàn)，那塊天區(qū)中一個名叫SGR1935+2154的磁星當(dāng)時(shí)正在活動，噴射出大量x射線和γ射線。

雖然研究快速射電暴的天文學(xué)家認(rèn)為他們終于發(fā)現(xiàn)了“真兇”，但他們?nèi)耘f不知道磁星究竟是怎么產(chǎn)生射電暴的。它們可能來自接近磁星表面的地方，在磁場線斷裂和重連的地方產(chǎn)生——這就和太陽耀斑的機(jī)制類似。它們也有可能來自更遠(yuǎn)的地方，在沖擊波與帶電粒子云相撞時(shí)產(chǎn)生激光狀的射電脈沖。

發(fā)現(xiàn)最古老的狩獵場景

4萬多年前的印度尼西亞蘇拉威西島上，一位史前時(shí)代的帕布洛·畢加索（Pablo Picasso）冒險(xiǎn)進(jìn)入了一座洞穴的深處，在墻壁上畫下了一系列頭部像動物一樣的人類狩獵者追捕野豬和水牛的場景。就在一年前，我們確定了這些令人嘖嘖稱奇的洞穴壁畫的年齡，它們也成為目前已知最早的現(xiàn)代人類繪制的具象藝術(shù)作品。

2017年，一位印度尼西亞研究人員碰巧路過那個洞穴時(shí)，一看到墻上的圖形，他就知道發(fā)現(xiàn)了一些特別的東西。畫中的動物看上去就是蘇拉威西的疣豬和倭水牛，它們現(xiàn)在仍舊生活在這座島上。不過，真正吸引考古學(xué)家的，是那8個手持長矛、繩索，外形類似動物的人類狩獵者形象。其中的幾個獵人似乎長著長長的嘴巴或鼻子，一個有尾巴，還有一個的嘴巴像是鳥的喙。

研究人員說，這位史前藝術(shù)家描繪的可能是戴著面具或偽裝的獵人，但也有可能代表著神秘的獸人雜交體。其他古代藝術(shù)作品中也出現(xiàn)過這類雜交體，其中包括在德國阿爾卑斯山脈發(fā)現(xiàn)的一尊具有35 000年歷史的獅人象牙雕像。

這些畫作中有一部分覆蓋著坑坑洼洼的白色礦物質(zhì)沉積物，研究人員稱其為“洞穴爆米花”。這些爆米花中的鈾以固定速率衰變，研究人員正是以此為線索，推測出畫作顏料上的礦物質(zhì)有大約44 000年的歷史。這就意味著整個洞穴至少也有44 000年的歷史——研究人員在2019年12月末報(bào)告稱，這比其他任何已知的人類具象巖石藝術(shù)作品的歷史還要悠久大約4 000年。這一發(fā)現(xiàn)也讓印度尼西亞毫無疑問地?fù)魯×藲W洲，成了目前已知現(xiàn)代人類第一次創(chuàng)造具象藝術(shù)的地方。

印度尼西亞洞穴上的畫向我們展示了渺小的人類狩獵者是如何用繩索和長矛困住倭水牛的

如果畫中的圖像的確描繪的是獸人獵手，那么它們的作者很有可能已經(jīng)邁過了一個重要的認(rèn)知里程碑：擁有能夠想象不存在的生物的能力。研究人員稱，這種能力正是大多數(shù)現(xiàn)代宗教（以及古代宗教）的根源。

人工智能解開了蛋白質(zhì)折疊之謎

50年來，科學(xué)家一直在努力解決生物學(xué)的最大挑戰(zhàn)之一：預(yù)測氨基酸序列在變成活性蛋白質(zhì)時(shí)折疊形成的準(zhǔn)確三維形狀。2020年，他們終于實(shí)現(xiàn)了這個目標(biāo)，開發(fā)出了一種人工智能程序，它能像實(shí)驗(yàn)室繪制那樣精確地預(yù)測大多數(shù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的結(jié)構(gòu)決定了它的生化功能，所以這種新程序可以幫助研究人員發(fā)現(xiàn)疾病機(jī)制，開發(fā)新藥，甚至還能創(chuàng)造耐旱植物和低成本生物燃料。

傳統(tǒng)上，研究人員使用像X射線結(jié)晶和低溫電子顯微鏡這樣比較費(fèi)力的技術(shù)破譯蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。然而，用這類方法得到詳細(xì)分子圖譜的蛋白質(zhì)大約只有17萬種，而目前已知的蛋白質(zhì)多達(dá)2億種。計(jì)算機(jī)生物學(xué)家一直夢想著，通過給約束蛋白質(zhì)三維形狀的氨基酸相互作用建模來簡便地預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。不過，由于氨基酸之間發(fā)生相互作用的方式實(shí)在是太多了，即便單個蛋白質(zhì)可能呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)數(shù)目也是天文數(shù)字。

人工智能預(yù)測的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（深灰色）和實(shí)驗(yàn)確定的（白色）幾乎完美吻合

1994年，結(jié)構(gòu)生物學(xué)家發(fā)起了一項(xiàng)兩年一次的競賽，稱為“蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的關(guān)鍵評估”（CASP）。參賽者會得到大約100個結(jié)構(gòu)未知的蛋白質(zhì)的氨基酸序列。一些研究小組會努力預(yù)測它們的結(jié)構(gòu)，與此同時(shí)，其他小組則在實(shí)驗(yàn)室中繪制同樣這些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。之后，再對比他們得到的結(jié)果。在這項(xiàng)競賽的初期，對結(jié)構(gòu)簡單的小蛋白質(zhì)的預(yù)測與實(shí)驗(yàn)室觀察結(jié)果相當(dāng)吻合。然而，對更有挑戰(zhàn)性的大蛋白質(zhì)的預(yù)測就和實(shí)驗(yàn)室觀察結(jié)果想去甚遠(yuǎn)了。

如今，這種情況再也不會出現(xiàn)了。2020年，深度思維（DeepMind）的研究人員設(shè)計(jì)了一種人工智能程序，在滿分為100分的測試中得到了92.4的平均分——在這些測試中，只要得分超過90，就可以認(rèn)為結(jié)果與實(shí)驗(yàn)繪制的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一樣準(zhǔn)確。在預(yù)測最有挑戰(zhàn)性的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，這個名叫“阿爾法折疊”（AlphaFold）的程序平均得到了87分，領(lǐng)先了第二名25分之多。此外，因?yàn)楦傎愐?guī)則要求參賽者公開研究方法供他人使用，所以比賽組織方表示，其他研究小組追上阿爾法折疊的成就只需幾個月時(shí)間。

精英控制者如何控制艾滋病毒

和所有逆轉(zhuǎn)錄病毒一樣，艾滋病病毒也有一個可以讓它躲避攻擊的討厭特性：它會將自己的遺傳物質(zhì)整合到人類染色體中，創(chuàng)造出可以容它藏身的“水庫”，這個水庫不會被免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，且對抗逆轉(zhuǎn)錄藥物免疫。然而，它究竟藏身在哪兒其實(shí)影響很大。

2020年，一項(xiàng)針對64名雖然攜帶艾滋病病毒但在沒有抗逆轉(zhuǎn)錄藥物的幫助下仍能連續(xù)數(shù)年保持健康的病患的研究表明，他們自身非比尋常的成功與病毒潛伏在他們基因組中的位置有關(guān)。雖然對這些“精英控制者”的新認(rèn)識并不會直接帶來治愈艾滋病的療法，但它開辟了一種全新的策略，也即可以讓其他感染艾滋病病毒的患者在不經(jīng)過治療的情況下也能輕松生存數(shù)十年。

這些精英控制者大概占到了全部3 800萬艾滋病病毒攜帶者的0.5%，已經(jīng)有很多研究考察過他們的情況。不過，2020年的這項(xiàng)新研究在規(guī)模和范圍上都鶴立雞群，對比了64名精英控制者和41名正在接受治療的病患體內(nèi)的艾滋病病毒。艾滋病病毒將自己植入基因時(shí)能產(chǎn)生最大的破壞效果。當(dāng)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄基因時(shí)，這些和基因結(jié)合在一起的艾滋病病毒，或者說“原病毒”，會產(chǎn)生能夠感染其他細(xì)胞的新病毒。如果艾滋病病毒停留在“基因沙漠”中——也就是很少能轉(zhuǎn)錄DNA的那部分染色體——原病毒就會像一輛雖然功能健全但困在沒有汽油售賣之處的汽車，沒法產(chǎn)生影響。

這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在精英控制者體內(nèi)，有45%功能正常的原病毒待在基因沙漠中，相較之下，那些正在接受治療的病患只有17.8%待在那些位置。根據(jù)研究人員的推測，精英控制者的免疫反應(yīng)通過某種方式清除了停留在危險(xiǎn)地點(diǎn)的原病毒?，F(xiàn)在，研究人員面臨的挑戰(zhàn)是找到有效的干預(yù)措施，訓(xùn)練絕大多數(shù)艾滋病病毒攜帶者的免疫系統(tǒng)以類似的方式工作。

艾滋病病毒（深色）將自己注入宿主DNA中

這番新認(rèn)識也表明，我們長期以來一直采取的通過消除艾滋病病毒水庫治愈病患的嘗試之所以屢屢受挫，很可能是因?yàn)檫@種方法實(shí)在是太過超前了。相反，成功的秘訣或許應(yīng)該是縮小這些水庫——然后讓人體與這些病毒和平相處——并且牢牢記住那句古老的房地產(chǎn)箴言：地段、地段，還是地段。

實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)

科學(xué)家尋找那些能夠在室溫條件下以零電阻導(dǎo)電的物質(zhì)已經(jīng)有數(shù)十年之久了。2020年，他們終于找到了第一種室溫超導(dǎo)材料。那是一種含氫、硫和碳的化合物，它在受到接近地球核心的高壓時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)。這一發(fā)現(xiàn)也促使人們尋找正常表面壓力下的室溫超導(dǎo)體，這類材料能夠徹底改變現(xiàn)有技術(shù)，并且節(jié)省下電流在導(dǎo)線中流動時(shí)浪費(fèi)的大量能源。

一種氫、硫和碳的化合物在兩枚鉆石的碾壓下實(shí)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)

超導(dǎo)性最初進(jìn)入研究者的視野是在1911年，當(dāng)時(shí)，物理學(xué)家海克·昂內(nèi)斯（Heike Kamerlingh Onnes）發(fā)現(xiàn)，汞導(dǎo)線在冷卻到絕對零度之上4.2K，能夠擺脫正常情況下的熱摩擦，以零電阻導(dǎo)電。1986年，研究人員在氧化銅陶瓷族材料中也發(fā)現(xiàn)了相同的情況。由于這些超導(dǎo)體能夠在77K以上的溫度工作，它們催生了新一代核磁共振成像儀和粒子加速器磁鐵。當(dāng)時(shí)也有跡象表明，氧化銅可能在室溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，但從未得到證實(shí)。

現(xiàn)在，高壓物理學(xué)為我們確認(rèn)了室溫超導(dǎo)體的存在?？茖W(xué)家在比地球表面壓力高數(shù)百萬倍的環(huán)境中粉碎了兩枚鉆石扁平尖端之間的材料顆粒。2019年，德國研究人員通過這樣一種鉆石“砧板”將一種鑭和氫的混合物壓縮到170吉帕的極高壓下，從而在高達(dá)250K的溫度（只比水的冰點(diǎn)略低一些）下實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)。2020年，美國研究人員更進(jìn)一步，在將一種氫、硫、碳化合物壓縮到267吉帕?xí)r實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)，并一舉打破了超導(dǎo)溫度紀(jì)錄。在那種極高壓下，這種化合物體現(xiàn)超導(dǎo)性的溫度是287K，也就是一間比較涼爽的房間的溫度。

到目前為止，這種新型超導(dǎo)體會在壓力釋放后分解。不過，并非所有高壓材料都會出現(xiàn)這種情況，例如：在地球極深處產(chǎn)生的鉆石來到地表后仍能保持完好。現(xiàn)在，研究者們希望發(fā)現(xiàn)能應(yīng)用在自己領(lǐng)域的同樣耐久的寶石。

鳥類比想象的更聰明

鳥兒的眼睛亮閃閃的，腦袋還沒有一個胡桃大。然而，2020年發(fā)表的兩項(xiàng)研究表明，它們擁有驚人的智力。其中一項(xiàng)研究表明，鳥類大腦中的一部分與人類智力的源泉大腦皮層類似。另一項(xiàng)研究則表明，食腐烏鴉比研究人員之前認(rèn)為的更有意識——甚至有可能有能力展開一些有意識的思考。

在人體中，大腦皮層由諸多水平層構(gòu)成，水平層之間還布滿了互相連接的柱形神經(jīng)細(xì)胞。有了這些神經(jīng)細(xì)胞，我們才擁有了展開復(fù)雜思考的能力。相較之下，我們此前認(rèn)為鳥類大腦都是由簡單的神經(jīng)元團(tuán)簇構(gòu)成的。神經(jīng)解剖學(xué)家運(yùn)用一種叫作三維偏振光成像的技術(shù)，進(jìn)一步查驗(yàn)了信鴿和貓頭鷹的前腦，并且發(fā)現(xiàn)，它們的神經(jīng)連接方式也是既有水平向的（與人類大腦皮層中的水平層類似），也有垂直向的（與人類大腦中的神經(jīng)細(xì)胞排列類似）。

另一組科學(xué)家團(tuán)隊(duì)為了尋找食腐烏鴉是否能認(rèn)識到它們所見之物、所做之事的線索，探測了這種生物大腦中與其智慧相關(guān)的部分。

首先，這群研究人員訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室內(nèi)圈養(yǎng)的烏鴉學(xué)會在看到計(jì)算機(jī)屏幕上特定的閃光序列后轉(zhuǎn)頭。實(shí)驗(yàn)中，烏鴉大腦內(nèi)的電極，在它們看到信號與轉(zhuǎn)頭這兩個時(shí)刻之間，探測到了神經(jīng)活動。關(guān)鍵在于，即便是閃光微弱到幾乎難以看見的時(shí)候，這種神經(jīng)活動也會出現(xiàn)，這表明，這種神經(jīng)活動并不僅僅是對感官輸入的回應(yīng)，無論烏鴉是否作出了反應(yīng)，這種活動都存在?？茖W(xué)家認(rèn)為，這種神經(jīng)躁動代表著某種意識——一種對烏鴉所見之物的心理表征。

這只信鴿可能已經(jīng)具備了產(chǎn)生意識所必需的神經(jīng)結(jié)構(gòu)

這類“感官意識”是人類自我意識的初級形式。在研究人員看來，鳥類和哺乳動物身上都存在這種意識，這表明3.2億年前，這兩類動物最后的共同祖先身上就已經(jīng)出現(xiàn)了某種形式的意識。

資料來源 Science