2010年12月31日,英國(guó)《自然》雜志列舉了2011年科研領(lǐng)域有可能會(huì)出現(xiàn)的重大突破和大事件。
科學(xué)家在格陵蘭島鉆取的冰芯
“朱諾”探測(cè)器模擬圖
2010年12月31日,英國(guó)《自然》雜志列舉了2011年科研領(lǐng)域有可能會(huì)出現(xiàn)的重大突破和大事件。
揭示埃姆間冰期的氣候。
2010年7月份,格陵蘭島北部埃姆冰芯鉆探項(xiàng)目(NEEM)鉆到了冰蓋之下的基巖,在2537.36米深處得到了最底層的冰芯,即埃姆間冰期的表面。埃姆間冰期(大約13萬(wàn)年前到11.5萬(wàn)年前)是上一個(gè)間冰期,當(dāng)時(shí)全球的平均氣溫比現(xiàn)在高5攝氏度。利用冰芯里同位素、溫室氣體、DNA(脫氧核糖核酸)、孢粉等,研究人員可以知道過(guò)去氣候變化的情況,進(jìn)而為未來(lái)氣候變化預(yù)測(cè)提供可靠的依據(jù)。
全基因組關(guān)聯(lián)研究將證明其價(jià)值。
全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)是一種檢測(cè)特定物種中不同個(gè)體間的全部或大部分基因,從而了解不同個(gè)體間的基因變化有多大的一種方法。GWAS已經(jīng)揭示了疾病和基因組特定區(qū)域之間的關(guān)聯(lián),但令人沮喪的是,它仍然沒(méi)有揭示隱藏在這些關(guān)聯(lián)背后的生物化學(xué)機(jī)制。2011年,科學(xué)家有望透徹地解釋基因、非編碼的區(qū)域如何影響與它們有關(guān)的身體狀況。代謝作用、肥胖和糖尿病都將成為熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。
干細(xì)胞研究準(zhǔn)備就緒。
研究人員已經(jīng)知道如何通過(guò)重新編程將人們的細(xì)胞變成誘導(dǎo)多功能干細(xì)胞(iPS),并在此基礎(chǔ)上得到其他類型的細(xì)胞,例如,科學(xué)家已成功地將皮膚細(xì)胞變成了神經(jīng)細(xì)胞。今后,科學(xué)家會(huì)越來(lái)越多地將從病人那兒獲得的iPS細(xì)胞作為研究模型,研究人們的身體情況。從精神病患者那兒獲得的iPS細(xì)胞尤其有用,因?yàn)楝F(xiàn)在還沒(méi)有很好的研究精神病的動(dòng)物模型,而且科學(xué)家對(duì)細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生的情況幾乎一無(wú)所知。科學(xué)家也會(huì)利用這些iPS細(xì)胞來(lái)篩選藥物,另外深入了解為什么現(xiàn)存藥物對(duì)有些人有用,而對(duì)有些人則無(wú)濟(jì)于事。
基因組測(cè)序呈爆炸性增長(zhǎng)。
今年,人類基因組測(cè)序服務(wù)的收費(fèi)可能下降到每個(gè)基因組1000美元以下。隨著下一代測(cè)序機(jī)器投放市場(chǎng),其基因組完全被測(cè)序的人數(shù)將飆升。
神秘的希格斯玻色子將“現(xiàn)形”。
盡管大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)在2010年沒(méi)有探測(cè)到神秘的“上帝粒子”希格斯玻色子的“芳蹤”,但在新一年里,LHC或許會(huì)給我們帶來(lái)一些驚喜,比如找到超對(duì)稱性存在的證據(jù)。超對(duì)稱性認(rèn)為,每個(gè)基本粒子都有一個(gè)未被發(fā)現(xiàn)的、超重的“伙伴”。與此同時(shí),美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的萬(wàn)億電子伏特加速器(Tevatron)也不甘落后,試圖于今年搶先一步發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子。
暗物質(zhì)的關(guān)鍵時(shí)刻到來(lái)。
意大利巨石峰國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的XENON100實(shí)驗(yàn)、美國(guó)的低溫暗物質(zhì)搜尋實(shí)驗(yàn)計(jì)劃(CDMSII)等都在殫精竭慮地搜尋暗物質(zhì)粒子,研究結(jié)果有望于2011年公布。
丙型肝炎治療將有大突破。
全世界有1.7億人患有丙肝,在西方國(guó)家,丙肝是造成肝硬化和肝癌的首要原因。2011年,美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)有可能批準(zhǔn)美國(guó)Vertex制藥公司研發(fā)的丙肝治療藥物telaprevir上市銷售。2010年5月一項(xiàng)后期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示,當(dāng)把telaprevir加入到已有的治療方案(即干擾素阿爾法和利巴韋林聯(lián)合方案)中后可治愈75%的患者,而原來(lái)的方案只有44%的治愈率,而且新方案使治療周期減半到24周。
搜尋類地行星的任務(wù)繼續(xù)進(jìn)行。
孜孜不倦地尋找行星的人希望美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡能找到一顆圍繞類似于太陽(yáng)的恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的類地行星,它已經(jīng)在太陽(yáng)系外找到了幾百顆行星,不過(guò),有關(guān)研究數(shù)據(jù)還沒(méi)有被完全披露出來(lái)。
合成生物學(xué)的發(fā)展如火如荼。
去年,研究人員通過(guò)重新編程,讓一個(gè)菌落的細(xì)菌一起發(fā)熒光。今年,合成生物學(xué)有望取得重大突破。更多科學(xué)家將給我們?cè)敿?xì)解釋細(xì)胞的集體行為,這些研究最終目的是賦予細(xì)菌有用的功能,諸如制造出治療疾病的藥物等。
私人設(shè)計(jì)的載人飛船有望受重用。
NASA最后的飛行任務(wù)可能于今年4月份進(jìn)行,那時(shí),NASA將把阿爾法磁譜儀(AMS)送往國(guó)際空間站,以探測(cè)反物質(zhì)和暗物質(zhì)。然而,美國(guó)國(guó)會(huì)可能授權(quán)另外一艘航天飛機(jī)于今年11月份進(jìn)行外星漫游。如果美國(guó)商業(yè)宇航公司SpaceX研發(fā)的“龍”號(hào)太空船(Dragon,首架私人設(shè)計(jì)的載人宇宙飛船,可以攜帶7名乘客或相等重量的貨物到低地軌道,足以為國(guó)際空間站進(jìn)行人員輪替和物資補(bǔ)充運(yùn)輸)第二次發(fā)射成功,發(fā)射一艘私人公司研發(fā)出的載人或載貨宇宙飛船將不再是問(wèn)題。
太陽(yáng)系探測(cè)精彩紛呈。
今年3月,NASA的“信使”號(hào)探測(cè)器可能成為首個(gè)環(huán)繞水星運(yùn)轉(zhuǎn)的宇宙飛船,并且,NASA的“拂曉”號(hào)探測(cè)器將圍繞小行星帶上最大的成員之一灶神星運(yùn)轉(zhuǎn)。其他計(jì)劃中的太空發(fā)射任務(wù)還包括今年8月份即將升空的“朱諾”探測(cè)器和GRAIL探測(cè)器。目前,“朱諾”探測(cè)器正在建造當(dāng)中,它將飛往木星,繪制木星地圖,以期解開(kāi)這顆巨大星球古老結(jié)構(gòu)之謎。GRAIL是NASA“重力恢復(fù)與內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室”探月任務(wù)的英文簡(jiǎn)稱,它將對(duì)月球詭異的引力場(chǎng)進(jìn)行探測(cè),所獲數(shù)據(jù)將有助于科學(xué)家了解月球、地球和其他行星體是如何演化的。火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的大小與汽車相當(dāng),它也將于2011年探測(cè)火星。
高能激光點(diǎn)燃“人造太陽(yáng)”。
位于美國(guó)加州的國(guó)家點(diǎn)火裝置(NIF)是美國(guó)科學(xué)家研制的、世界最大的激光核聚變裝置。NIF可以把200萬(wàn)焦耳的能量,通過(guò)192條激光束聚焦到一個(gè)2毫米大的冷凍氫氣球上,從而產(chǎn)生高達(dá)1億攝氏度的熱力,類似恒星和巨大行星的內(nèi)核以及核爆炸時(shí)的溫度和壓力。在此基礎(chǔ)上,科學(xué)家可進(jìn)行之前在地球上無(wú)法進(jìn)行的許多試驗(yàn)。科學(xué)家估計(jì)NIF今年將點(diǎn)火成功。
探測(cè)地球家園不遺余力。
歐航局的“地球重力場(chǎng)和海洋環(huán)流探測(cè)衛(wèi)星”(GOCE)重力任務(wù)將以前所未有的精度來(lái)探測(cè)地球的引力場(chǎng),研究結(jié)果將于今年出爐,有助于科學(xué)家監(jiān)測(cè)海平面的上升。科學(xué)家也將發(fā)射水瓶座的衛(wèi)星來(lái)測(cè)量海水的鹽度;于2008年發(fā)射升空的地球遙感衛(wèi)星Glory也將持續(xù)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)輻射和氣溶膠。