科學家預計，氣候變化將帶來更多的干旱現(xiàn)象，從而加劇諸如2020年美國加利福尼亞州西爾維拉多大火之類的火災

2021年已經(jīng)到來，當生物醫(yī)學科學家繼續(xù)與致命的新冠肺炎大流行做斗爭，努力幫助世界恢復正常之時，各個學科領(lǐng)域的科研人員盡管面臨新冠肺炎疫情帶來的重重挑戰(zhàn)，仍致力于實現(xiàn)重大里程碑式的突破或啟動新的科研項目。歐洲科學家要應(yīng)對英國脫歐后帶來的新挑戰(zhàn)。相比之下，許多美國科學家似乎迎來一個更有希望的政治前景，他們很可能在應(yīng)對另一場全球性危機——氣候變化中發(fā)揮更加積極的作用，因為新當選的美國總統(tǒng)拜登承諾，新一屆美國政府將把應(yīng)對氣候變化作為一件頭等大事，并宣布在他入主白宮時，美國將重新加入《巴黎協(xié)定》。值此辭舊迎新之際，《科學》雜志預測了2021年有望成為頭條新聞的科學研究和相關(guān)政策，包括保護公海的生物多樣性到探索古人類如何相互影響等諸多方面。

氣候變化加劇

自聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布第五次評估報告，已經(jīng)過去了將近8年。IPCC這個由氣候科學家志愿組成的著名機構(gòu)，自1990年起，一直在記錄人類活動導致地球持續(xù)變暖的情況，并發(fā)布評估報告。第六次評估報告由700多位科學家精心編纂，預計將進一步凸顯人類活動對氣候變化的影響。受新冠肺炎大流行影響，該報告或?qū)⑼七t至2021年分章節(jié)發(fā)布。其研究結(jié)果將由新一代氣候模型和情景推演支撐，以持續(xù)演進的全球氣候變化指標為依據(jù)：數(shù)據(jù)顯示海平面加速上升，南北兩極的冰川迅速融化，極端高溫、干旱和火災等頻頻發(fā)生。2021年11月，世界各國將齊聚蘇格蘭格拉斯哥，舉行下一次聯(lián)合國氣候峰會，屆時各國預計將增強其在溫室氣體減排承諾上的雄心壯志，并就實施《巴黎協(xié)定》的一整套規(guī)則達成一致。美國也將參會，新當選的美國總統(tǒng)拜登已表示，美國將重新加入該協(xié)定。

世衛(wèi)組織調(diào)查新冠病毒起源

許多國家開展的免疫運動增加了人們對新冠肺炎大流行終結(jié)的希望。但是，這場突如其來的疫情究竟是如何開始的仍然撲朔迷離，世界衛(wèi)生組織（WHO）2020年將派出一個由10名科學家組成的國際專家組，調(diào)查新冠病毒起源，中國是其中的一站。世衛(wèi)組織專家組希望在宿主蝙蝠上找到新冠病毒的近親，查明新冠病毒是在哪里以及如何傳播給人類的，是否還有其他物種充當中間宿主，最重要的是，我們?nèi)绾文軌蚍乐蛊渌罅餍行圆《镜某霈F(xiàn)。

修復受損的中美關(guān)系

能否使美國與中國的科研合作回歸健康狀態(tài)，是考驗新當選的美國總統(tǒng)拜登能否與中國成功談判的試金石。由美國政府主辦的一個關(guān)于科學、技術(shù)和國家安全的新論壇將為新政府提供建議，如何在科研開放合作和技術(shù)保護之間取得恰當?shù)钠胶?。美國?lián)邦政府撥款科研經(jīng)費申請者若在提交項目申報書時，未能披露所有經(jīng)費來源，美國的一項新法律將施以嚴厲的處罰，其邏輯前提為：更高的透明度是監(jiān)測美國與中國及其他對美國安全構(gòu)成潛在威脅的經(jīng)濟體之間關(guān)系的最佳方式。美國大學校長們希望拜登能夠扭轉(zhuǎn)特朗普總統(tǒng)的限制性移民政策，避免加劇中美之間經(jīng)濟和政治的緊張局勢。但是，美國國會中一些知名的共和黨人威脅將對中國采取更嚴厲的懲罰措施。

新冠肺炎藥物研發(fā)加速

為了抗擊新冠病毒，除了大規(guī)模疫苗接種之外，世界各大制藥公司今年將對新冠肺炎治療藥物研究發(fā)起沖擊，努力研制出可阻斷大流行性新冠病毒并治療新冠肺炎癥狀的藥物。即使許多人接種了監(jiān)管機構(gòu)最近幾周批準的一種新型高效疫苗，但預計新冠病毒仍會繼續(xù)流行相當一段時間。2020年，只有抗病毒藥物瑞德西韋和少數(shù)其他藥物對新冠肺炎具有有限的療效，而且這些藥物最初都是用于治療其他疾病的。據(jù)一家領(lǐng)先的醫(yī)藥行業(yè)追蹤機構(gòu)稱，為了篩選出新的候選藥物，研究人員部署了人工智能和超級計算機，590多種實驗藥物正在研發(fā)中。例如，研究人員寄希望于研制出能抑制新冠病毒的兩種蛋白酶之一的化合物，來破壞病毒的復制。這種“雞尾酒療法”顧名思義就是通過將多種抗病毒藥物聯(lián)合使用來抑制病情，已成功用于抗擊艾滋病毒，也可能馴服新冠病毒。蛋白酶抑制劑和其他化合物藥物在細胞和動物試驗中看起來很有希望。但是，在人類志愿者上的臨床試驗研究才剛剛開始，可能需要數(shù)年時間才能通過安全性和有效性評估。

一種“空中吊車”著陸裝置將一噸重的NASA火星探測器軟著陸到火星上

紅色星球迎來新訪客

火星的大氣層十分稀薄，探測器很難通過空氣阻力減速來實現(xiàn)軟著陸。50年來，人類共向火星表面發(fā)射了18個探測器，其中有8個墜毀。2021年，將有兩個新的探測器嘗試在火星表面著陸。2月18日，美國宇航局（NASA）的“毅力號”火星漫游車（大小相當于一輛SUV）將借助“空中吊車”平臺上的降落傘和制動火箭，進行減速。毅力號在火星表面一個古老三角洲附近的耶澤洛隕石坑著陸后，將采集巖石樣本并最終返回地球。大約在同一時間，中國的“天問一號”火星探測器將攜帶一個軌道器、一個著陸器平臺和一個高爾夫球車大小的漫游車抵達火星。著陸點選在了烏托邦平原南部邊緣，距耶澤洛隕石坑不遠的地方，這是一個寬闊的平原地帶，可能是由古代泥石流沖擊而成。如果天問一號成功著陸，這將是中國首次登陸火星。

更清晰地觀察蛋白質(zhì)

研究人員今年的目標是提高冷凍電鏡（cryo-EM）的分辨率，該技術(shù)用于研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，有望幫助我們進一步了解蛋白質(zhì)在保持人類健康和引發(fā)疾病中起到的作用。長期以來，另一種技術(shù)X射線晶體學一直是繪制蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)、標測單個原子的黃金標準，但僅適用于可以結(jié)晶的蛋白質(zhì)。而冷凍電鏡則不需要晶體，并且其分辨率在過去十年中一直在穩(wěn)步提高。2020年，當研究人員使用配備了改進型電子探測器的冷凍電鏡和軟件，繪制一種鐵結(jié)合蛋白——去鐵鐵蛋白的結(jié)構(gòu)圖時，冷凍電鏡技術(shù)已突破原子分辨率的極限。去鐵鐵蛋白異?！皠傆病?，因此在使用冷凍電鏡繪制結(jié)構(gòu)時也更容易保持穩(wěn)定。下一步，研究人員希望繪制剛性較低的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，一旦成功，將是結(jié)構(gòu)生物學家的福音，使他們能夠?qū)o法結(jié)晶的大型蛋白質(zhì)和多種蛋白質(zhì)復合物進行研究，生成精度更高、更詳細的結(jié)構(gòu)圖譜。

韋伯望遠鏡即將發(fā)射

漫長的等待很快就會結(jié)束：NASA延誤已久的旗艦望遠鏡——詹姆斯·韋伯空間望遠鏡（JWST）將于2021年10月31日升空。JWST是哈勃太空望遠鏡的繼任者，它的鏡面寬6.5米，采光能力是前者的6倍，鍍金的蜂窩狀鏡面可以被冷卻，以便收集遙遠天體的紅外光，這些天體因宇宙膨脹而發(fā)生紅移。JWST靈敏度非常高，可以仔細觀察附近系外行星的大氣層，尋找生命跡象，并收集宇宙中最早期的恒星和星系的光。JWST項目耗資88億美元，比原計劃多花費數(shù)十億美元，并且發(fā)射時間也推遲了好幾年。最近，它剛經(jīng)受了最后一系列測試——模擬發(fā)射時的劇烈搖晃。等到年中，JWST將被封裝運往法屬圭亞那，然后在那里裝載到歐洲的阿麗亞娜5型運載火箭上，前往下一站——深空。

JET啟動較大功率發(fā)電試驗

世界上最大的核聚變反應(yīng)堆“歐洲聯(lián)合環(huán)”（JET）今年將開始進行較大功率的核聚變發(fā)電?？偛课挥谟腏ET是一個托卡馬克裝置，它使用強大的磁體來約束熱等離子體，使原子核碰撞并融合在一起，從而釋放出巨大能量。升級后，JET具有新的金屬內(nèi)壁和額外的加熱功率；在今年的試驗中，將采用氫同位素氘和氚（D-T）的強效混合燃料，這種燃料很少使用，因為氚具有放射性，需要小心處理和清理。上一次使用這種燃料還是在1997年，JET產(chǎn)生了16兆瓦的功率，并且只維持了幾秒鐘，遠低于促成反應(yīng)所消耗的功率。今年試驗的最初目標是達到類似的功率水平，但試圖維持更長時間。這將有助于推進正在法國建設(shè)的大型國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆（ITER），因為ITER擁有和JET相似的形狀和內(nèi)壁。ITER將于2025年開始運行，但要到2030年代中期才會開始使用D-T燃料。

營養(yǎng)不良兒童的腸道健康

一種新的治療方法可以幫助營養(yǎng)不良的兒童，比如圖中這個在孟加拉國羅興亞難民治療中心的男孩

2021年，數(shù)百萬營養(yǎng)不良的兒童有望得到救助，這些兒童之前即使接受了適當治療并改善營養(yǎng)后，也不能完全康復，仍然是病懨懨的。疫情帶來的混亂和失業(yè)，更會導致營養(yǎng)不良的兒童數(shù)量激增。這些兒童面臨的一個問題是腸道微生物群紊亂，這導致了消化系統(tǒng)發(fā)育不良、營養(yǎng)吸收效率低下，從而阻礙生長。為了修復腸道微生物群，健康專家們正期待著孟加拉國一項研究的結(jié)果。該研究評估了一種低成本的營養(yǎng)補充劑：它由容易獲得的多種食物成分混合而成，如鷹嘴豆、香蕉、大豆和花生粉等。2019年，該研究團隊報告說，在小鼠和豬的實驗中獲得成功。隨后，他們對60名兒童進行了為期一個月的試點研究，血液標志物變化表明，這種營養(yǎng)補充劑對腸道起到了修復作用。但這項研究沒有持續(xù)足夠長的時間，不足以測試對兒童生長的影響。此后，研究人員在一項樣本量更大、為期3個月的營養(yǎng)不良兒童試驗中，將干預措施與現(xiàn)有的補充劑進行了比較。

聯(lián)合國首推保護公海條約

地球上有2/3的海洋位于國家主權(quán)水域之外，迄今為止，這些公海的生物多樣性幾乎沒有適用的法律予以保護。2021年，聯(lián)合國預計將確定首個專門旨在改變這一現(xiàn)狀的條約。該條約有望提出一份公海指定海洋保護區(qū)（MPA）名單，研究人員一直在努力制定一份候選名單及其入選條件。該草案還將提出，各國在開始可能危及海洋生物的商業(yè)活動之前，必須先設(shè)定環(huán)境影響評估的最低標準。聯(lián)合國可能會成立一個新的國際科學技術(shù)機構(gòu)，類似于管理南極洲周圍海洋生物的機構(gòu)，來審查MPA提案。條約草案還設(shè)想了一個系統(tǒng)，來管理從公海海洋生物中提取的基因序列。

古代社會的新線索

2021年，古人類研究有望開辟嶄新的研究道路，因為研究人員正將古DNA分析與其他分子和微生物線索相結(jié)合，來研究古代社會關(guān)系和古人類遷徙。科學家將把DNA證據(jù)與蛋白質(zhì)和同位素的數(shù)據(jù)，以及骨骼、牙菌斑和糞便化石中的微化石和病原體結(jié)合起來。這些研究方法可以幫助確定究竟是哪些早期凱爾特人的家庭成員繼承了財富，還可幫助確定《圣經(jīng)》中非利士人的故鄉(xiāng)，澄清歐洲早期盎格魯-撒克遜人和希臘人的身份，破譯中國和埃及木乃伊中隱藏的謎團。

縮水的疫苗傷害賠償

美國政府原先打算拿出大約40億美元資金，來補償因疫苗受到傷害的人。但是，這筆資金今年可能會繼續(xù)縮水。特朗普政府提出的疫苗傷害賠償?shù)母暮芸赡軙?月中旬生效。如果人們在不恰當?shù)刈⑸淞肆鞲?、破傷風和其他疫苗后肩部受傷，他們想要獲得疫苗傷害賠償時，這個理賠程序可能會變得更加復雜且耗時。不過，新的規(guī)定不會影響因接種新冠病毒疫苗而受傷的那些人，他們需要申請另一個政府賠償項目。但是，在擴大流感疫苗接種范圍之后，接種其他疫苗導致肩損傷的申訴增多。美國政府科學家在2010年的一篇文章中，首次描述了這種“與疫苗接種有關(guān)的肩損傷”（SIRVA）。

新型抗癌藥物即將獲批

30多年來，科學家一直夢想通過關(guān)閉一種叫作KRAS的蛋白質(zhì)來縮小腫瘤，這種蛋白質(zhì)的生長信號驅(qū)動了多種癌癥的發(fā)生。過去，科學家曾認為KRAS對藥物不敏感，部分原因在于它的結(jié)構(gòu)中沒有明顯的缺口可供抑制劑靶向。但如今，多家制藥公司已經(jīng)研制出一些化合物，可以靶向某些促癌突變KRAS蛋白質(zhì)的缺口，并抑制其信號。這些藥物先是在嚙齒動物試驗中，繼而在癌癥患者試驗中顯現(xiàn)出希望的療效。2020年12月，美國安進公司已提請美國食品藥品管理局（FDA）審查其KRAS藥物sotorasib，這很可能成為今年首個獲批的該類型新藥，該藥物可能首先被許可用于某些肺癌患者。另一家公司預計今年也將提交其KRAS藥物申請批準。

資料來源 Science