新聞里的2018:塑造了這一年的科學事件
2018年12月28日09:36

  來源:Nature自然科研

  山火、宇宙射線和古人類混血兒佔據了今年報章頭條。

  在兇猛肆虐的山火和科學界霸淩事件之後,我們即將送走這紛繁動盪的一年。不過,科學家也有許多值得慶賀的里程碑,比如今年發佈了史上最精準銀河系星圖,以及發現了一位由尼安德特人母親和丹尼索瓦人父親在9萬年前生下的女性後代。

  煙霧瀰漫

  2018年,氣候變化的證據不斷累加。7月,酷熱和百年未見的旱情導致瑞典境內發生了50多起大火。8月,加拿大不列顛哥倫比亞省正經曆有史以來最嚴重的火災季,而加州也遇到了規模空前的山火。11月,這場加州營火(Camp Fire)已造成至少85人死亡,成為加州史上最致命的山火。

氣候變化加劇了澳州的乾旱。
氣候變化加劇了澳州的乾旱。

  這還不是最糟糕的情況。10月,政府間氣候變化專門委員會發佈的一份報告指出,在短短10年間,全球平均氣溫相比工業前水平可能會超過1.5°C。而另一方面,表明政府正在採取積極行動應對全球變暖的證據卻寥寥無幾。

  澳州新任總理Scott Morrison在9月廢除了一項旨在限製電力行業排放的政策。科學家們認為此舉標誌著澳州將不再履行2015年《巴黎氣候協定》的約定。

氣候變化會加劇暴風雨造成的洪水。
氣候變化會加劇暴風雨造成的洪水。

  美國環保署(EPA)也提出逐步廢除那些限製車輛、發電站排放的法規。4月,時任EPA署長的Scott Pruitt公佈了一項提案,要求EPA不得將未公開數據作為監管政策的製定依據,這一決定或讓那些以保護患者隱私為由而將健康數據保密的流行病學研究陷入停滯。

  雖然特朗普的首個任期是美國1976年以來首席科學顧問缺席時間最長的首個任期,但好消息是,特朗普終於在7月提名了氣象學家Kelvin Droegemeier為科學顧問。但在本文發稿前,這一提名仍在等待參議院確認。與此同時,中國政府已經組建了監控汙染、執行環保條例的生態環境部,以及瀕危物種保護機構。

來源:WWF/ZSL
來源:WWF/ZSL

  除此以外,2起控告政府對氣候變化不作為的重大訴訟案件也取得了突破性進展。海牙的上訴法院決定維持對2015年環保組織控告荷蘭政府一案的裁決,認定荷蘭政府有責任在2020年前將排放水平在1990年的基礎上削減至少25%。另外,11月美國最高法院裁定,2015年一起由21名年輕人起訴美國政府的案件可繼續審理。原告起訴理由為,由於美國政府未能阻止危險的氣候變化,導致他們的生命權、自由權、財產權受到了侵犯。

  民粹主義抬頭

  10月,巴西右翼黨派的Jair Bolsonaro當選為下一屆總統。他承諾將整治政府貪腐問題,還誓言要廢除環保條例。在擔任巴西下議院議員期間,Bolsonaro常支援來自鄉村的保守黨黨魁,該黨提出要開發亞馬遜雨林用於農業等活動。Bolsonaro將在明年1月就職。

一名男士對巴西新當選總統Jair Bolsonaro表示支援。
一名男士對巴西新當選總統Jair Bolsonaro表示支援。

  民粹情緒進一步波及到了歐洲。6月,意大利兩大民粹主義黨派形成的聯合政府宣佈就職。該國新任衛生部長、內科醫生Giulia Grillo曾在競選時揚言要廢除2017年一項強製學齡兒童接種的法令。9月,她宣佈政府可能只會強製要求接種麻疹疫苗。

  在匈牙利,Viktor Orbán帶領的民粹政府宣佈將從2019年開始接手匈牙利科學院的預算管理工作。這則消息對於匈牙利科學院下屬44個研究所的科學家意味著什麼,現在還不清楚。同時,巨富喬治·索羅斯在布達佩斯創辦的中歐大學(CEU)也被捲入了左翼與政府鬥爭的風暴中心,並導致一項允許CEU明年繼續在匈牙利辦學的協議遲遲未得到政府簽署。CEU因此宣佈將在2019年把大部分課程轉移至維也納校區,僅在布達佩斯保留部分研究活動。

  截止本文發稿前,英國首相特蕾莎·梅(Theresa May)剛剛挺過“不信任”危機,使她能在明年繼續擔任保守黨領袖。此次不信任投票的導火索是特蕾莎·梅決定推遲在議會下院就與歐盟達成的、令英國人不滿的脫歐協議進行表決。

  眼下,梅希望能和歐盟官員重新商討該協定中具有爭議的部分,但歐盟堅稱協議本身不得更改。英國政府正在為無法達成任何脫歐協議做準備,一旦“硬脫歐”,英國科學家可能將無緣申請歐盟每年超過10億英鎊(約合87億元人民幣)的科研經費,且科研人員、技術和藥品的流動也將受到諸多限製。

  在11月的中期選舉後,美國政壇的風向標也發生了變化。民主黨重新獲得了眾議院控製權,而參議院由共和黨把持。新選出的眾議院議員將於明年1月上任,其中至少有12位來自科學、技術、工程或醫療領域。中期選舉的結果將使得民主黨控製幾大關鍵委員會,並有權傳喚特朗普政府提供相關文件和證據。即將上任的白宮科學委員會主席、德克薩斯州的民主黨眾議員Eddie Bernice Johnson承諾將對特朗普政府展開調查,捍衛科學免受“政治和意識形態的攻擊”,並解決氣候變化問題。

  正確角度

  視線拉回實驗室,石墨烯的某種奇異特性或將解開困擾物理學30年之久的謎題。通過將只有單個原子厚的兩個碳片層堆疊在一起,並交錯成1.1°,就可以模擬出銅氧化物等銅基材料的超導性質。這項發現或能讓物理學家解答銅氧化物為何能在相對溫暖的環境裡實現零電阻超導。相比銅氧化物,石墨烯的性質更為科學家所瞭解、操縱起來也更為容易。這項研究於今年3月發表,有望發現無需冷卻近絕對零度的超導體。

  今年深受鼓舞的物理學家不僅僅在超導體領域。10月,歐盟一項為期10年、斥資10億歐元(約合79億元人民幣)的大規模量子技術資助項目宣佈了首批20個投資對象,涉及原子鐘、安全通信等領域。與此同時,英國宣佈將向國內的量子研發中心再注入2.35億英鎊;德國也承諾在接下來的4年里為量子研究提供6.5億歐元的資助。

  今年年底還迎來了國際單位製自1875年來最為重大的一次改革。11月,在法國凡爾賽召開的國際計量大會一致通過將採用自然基本常數,而不是物理參照物定義所有的計量單位。從今往後,“千克”的單位將由量子力學的普朗克常數定義,而原先定義“千克”的一個儲藏在巴黎郊外地下室的鉑合金圓柱體——“大K”(Le Grand K)將成為歷史。

  引發爭議的基因編輯

  今年的遺傳學領域可謂紛爭不斷。11月,中國科學家賀建奎宣佈世界上首例基因編輯嬰兒降生,舉世震驚。其團隊利用CRISPR–Cas9技術編輯了CCR5基因,HIV病毒能利用CCR5基因編碼的蛋白侵入細胞。被編輯過的胚胎最終發育成一對雙胞胎女嬰,但編輯是否能實現HIV抵抗尚無法確定,尤其是一個女嬰看起來仍保留了一個完整的CCR5拷貝。

  這種做法引來了全球科學家的強烈譴責,他們警告稱這項技術尚未成熟,不應用於人體。截至本文發稿時,廣東省衛生健康委對賀建奎的調查工作仍在繼續,而中國科技部已宣佈暫停他的科研活動。

  這則消息為今年一系列遺傳學進展畫上了句號,包括今年通過多莉羊類似技術培育出的首例複製非人靈長類動物。這一突破性的消息在1月公佈,讓科研人員有望使用基因編輯技術編輯靈長類複製動物的基因,製造人類疾病模型。

  今年另一個“首例”是一位生活在9萬年前的年輕女性。8月,科學家公佈她有一半染色體來自尼安德特人母親,另一半來自丹尼索瓦人父親。這位被稱為“Denny”的混血兒是這兩個人類族群唯一已知的第一代後代。

  8月,首個基於RNA干擾(RNA interference)的療法也得到了批準。RNA干擾技術可以讓特定基因沉默,是過去20年研究人員孜孜不倦的努力結晶。美國食藥監(FDA)批準將該藥物用於治療家族性澱粉樣變多發性神經病(Familial amyloid polyneuropathy),這種罕見疾病可導致器官損傷。

  在法律方面,9月一場激烈的專利戰亦鳴金收兵。美國聯邦上訴法院支援麻省理工學院和哈佛大學的布羅德研究所擁有對CRISPR-Cas9編輯的專利權。這場專利戰的另一方為加州大學伯克利分校等研究所的研究人員。

  7月,歐洲最高法院裁定,基因編輯作物將和傳統轉基因作物一樣受到嚴格監管,這一決定或為相關研究者帶來阻礙。

  4月,一宗懸案的意外結局也讓基因偵察成為熱點。公開的系譜網站GEDmatch協助警方抓獲了美國加州的“金門殺手”——Joseph James DeAngelo被指控在70-80年代犯下連環殺人案、強姦案和入室盜竊罪。通過比對犯罪現場留下的DNA信息與兇手遠親在GEDmatch上傳的遺傳檔案等手段,偵察員最終將他鎖定為犯罪嫌疑人。

加州金門殺手案的嫌犯落網。
加州金門殺手案的嫌犯落網。

  行為不當

  在英國,隨著主要科研資助機構著手打擊工作場所的騷擾行為,幾大頂尖科研院所的研究者也紛紛揭露霸淩現象。5月,生物醫學資助機構英國維康信託基金會(Wellcome Trust)率先公佈了一項反霸淩政策,並在3個月後撤回了對癌症遺傳學家Nazneen Rahman的350萬英鎊的資助。此人先前因霸淩指控調查已辭去在倫敦癌症研究院(Institute of Cancer Research)的職務。Rahman當時表示將在10月離開研究所前與團隊完成維康基金會資助的研究。

  8月,維康信託基金會資助的維康桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)的管理層也受到了指控。其中包括研究所所長、遺傳學家Michael Stratton被指涉嫌霸淩並歧視下屬,以及濫用資金。10月,調查披露了該所人事管理存在的諸多紕漏,但卻指出Stratton等高管不存在任何違規行為。Stratton為“人事管理不善”以及“對個人無意造成的傷害”道歉。告密者以及部分申訴者對調查結果表示異議。

  英國巴斯大學也捲入了霸淩事件中,並支援對脊椎動物古生物學家Nicholas Longrich的投訴。Nicholas Longrich參與的團隊首次發現了四足蛇化石。在校方調查後,倫敦的利華休姆信託(Leverhulme Trust)追回了2016年授予Longrich的近100萬英鎊的資助。Longrich本人並沒有對《自然》的請求作出回應。

  美國境內,性騷擾事件一直霸占著頭條。美國國家科學院、美國國家工程院和美國國家醫學院公佈的一項深入調查發現,性騷擾在美國科學界尤為普遍。這份6月發表的報告還認為,《1972年教育修正案》“第九條”要求受政府資助的美國教育機構不得發生性別歧視,但實際上並未減少性騷擾事件的發生。

  性騷擾事件的風波繼續衝擊多家科研機構。因對學校處理涉嫌性騷擾的認知科學教授Florian Jaeger的結果不滿,羅切斯特大學校園里發生了抗議活動,校長而後於今年1月辭職。Jaeger否認了對其的指控。6月,索爾克研究所的癌症研究者Inder Verma因為性騷擾指控辭職,不過他也否認了這些指控。三位女性高級研究員控告索爾克研究所存在性別歧視,損害她們的職業發展,但最後與索爾克研究所達成和解。

  推倒付費牆

  Plan S這一推動學術出版向完全公開獲取模式轉變的激進計劃撼動了整個出版界。歐盟委員會公開獲取大使Robert-Jan Smits的這項計劃一經提出,就獲得了英國、法國和荷蘭等11個國家的科研資助機構的支援。

  該計劃將於2020年全面落實。屆時,由Plan S支援方(如挪威研究理事會和奧地利科學基金會)資助的研究必須遵守一項自由出版許可,即在出版時即可免費閱讀,並允許他人重複使用研究結果。在特定條件下,這一大膽倡議還允許論文發表在混合型期刊上,混合型期刊既可付費公開發表,也能收取訂閱費。

  Plan S於9月宣佈後不久,芬蘭也加入進來。大型生物醫藥慈善機構,如維康信託基金會和蓋茨基金會也在11月簽署了相關協議。中國在12月表示支援這一計劃。

  帶我登月

  今年也是全球各國太空署迎來新項目,告別舊項目的一年。為了響應2017年讓宇航員重返月球表面的總統令,美國航天局(NASA)今年也啟動了在月球附近建造空間站的籌備工作。此外,NASA還在與一些公司合作開發小型月球著陸器。12月,中國發射了“嫦娥四號”探測器,將首次嚐試在月球背面實現“軟著陸”。

冰立方(IceCube)天文台記錄可用於追蹤宇宙射線的數據。
冰立方(IceCube)天文台記錄可用於追蹤宇宙射線的數據。

  歐洲航天局(ESA)的水星探測器BepiColombo任務按計劃於10月發射升空。8月,NASA的帕克(Parker)太陽探測器向太陽進發。與此同時,還有2個探測器進入了行星際空間,收集近地小行星的宇宙塵埃。日本宇宙航空研究開發機構的“隼鳥2號”(Hayabusa2)航天器在小行星“龍宮”上投射了2枚小型機器人。12月,NASA的OSIRIS-REx探測器抵達了名為Bennu的太空岩石。

  與此同時,NASA也品嚐了離別的滋味。10月,在造訪了大型小行星灶神星(Vesta)和穀神星(Ceres)後,黎明號(Dawn)航天器燃油耗盡。同月,NASA終止了地外行星探測器開普勒太空望遠鏡的長期科研任務。

  6月,火星上出現了橫掃整個星球的沙塵暴,NASA服役15年的機遇號(Opportunity)漫遊車的通訊因此被切斷。不過,7月的一項發現似乎找到了新的探索目標。研究人員報告,歐洲航天局的火星快車號(Mars Express)探測衛星在火星南極冰層下發現了可能是湖泊的地質結構。

  目光再次回到地球。2月,澳洲內陸的2個無線電天線發現了宇宙首批恒星的蹤跡。這些恒星在大爆炸1.8億年後才開始發光。如果科學家能夠確認這些來自 “宇宙黎明”的信號,這將意味著他們得到了來自無法觀測的宇宙年代的首批數據。

  歐洲航天局的蓋亞任務以前所未見的精確程度繪製了銀河系的3D星圖,記錄下了13億顆恒星的位置、距離、顏色、運動速度和方向。自從星圖4月發佈以來,已有超過400篇相關論文發表。這個星圖打破了人們對銀河系呈螺旋狀穩定旋轉的印象;新數據顯示,銀河繫在過去10億年里與小型星系的相互作用仍讓其如今不斷地來回晃動。

蓋亞(Gaia)任務採集的數據將被用於繪製銀河系星圖。
蓋亞(Gaia)任務採集的數據將被用於繪製銀河系星圖。

  最後,天體物理學家首次追蹤到了高能中微子的來源,原來它們來自一個位於遙遠星系中心的超大質量黑洞。這則在7月公佈的消息將幫助科研人員錨定宇宙射線(自然界中最高能的粒子)的源頭,因為科學家認為一些宇宙射線和高能中微子擁有相同的起源。

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