《自然》盤點年度十大科學事件

從(cong) 氣候變化到基因編輯倫(lun) 理，研究人員在2015年解決(jue) 了很多棘手的問題。他們(men) 還作出了重要發現，包括冥王星上的冰山、量子怪誕性的證據以及關(guan) 於(yu) 細胞內(nei) 分子機製的細節。

通往巴黎之路

今年，全世界開始認真對待氣候變化。隨著12月聯合國氣候峰會(hui) 在法國巴黎舉(ju) 行，工業(ye) 化國家和發展中國家均首次承諾控製或減少溫室氣體(ti) 排放。

在這一年裏，承諾減排的國家日益增多——到氣候峰會(hui) 召開時已達到184個(ge) ，對巴黎會(hui) 議將在抑製全球變暖努力中成為(wei) 曆史性轉折點的樂(le) 觀期待也在增加。這場在因11月巴黎恐怖襲擊而導致安保措施升級的情況下召開的會(hui) 議，在12月12日達成了一項獲得195個(ge) 國家批準的裏程碑式協議。它要求各國承諾減少溫室氣體(ti) 排放，並且使變暖保持在遠低於(yu) 2℃的範圍內(nei) 。各國將在2018年評估其進展，並且從(cong) 2020年開始每5年重新審視它們(men) 的氣候承諾。

12月初，當“全球碳計劃”的研究人員報告稱，全球碳排放在2015年會(hui) 減少0.6%時，氣候談判代表便獲得了一些令人驚喜的好消息。

在通往巴黎的道路上，全球最大碳排放國——中國和美國幫忙創造了動力。中國宣布將啟動碳排放總量管製與(yu) 交易製度。而在多年的猶豫不決(jue) 後，美國總統巴拉克·奧巴馬作出了具有象征性的舉(ju) 動：對從(cong) 加拿大輸送石油到美國煉油廠的“拱心石XL”管道說不。

甚至教皇弗朗西斯也參與(yu) 進來。6月，他發布了一份關(guan) 於(yu) 環境的教皇通諭，並在9月到訪北美期間作了演講，就氣候變化的危險和抑製氣候變化的迫切需要發出警告。教皇到訪後在美國開展的兩(liang) 項調查顯示，他幫助提升了將氣候變化視為(wei) 一個(ge) 重要問題的接受度。

不過，各國的氣候承諾或許將無法使變暖保持在和工業(ye) 化前相比不超過2℃的範圍內(nei) 。越過這一臨(lin) 界點後，很多科學家認為(wei) ，全球將經曆同變暖相關(guan) 的生態和經濟混亂(luan) 。同工業(ye) 化前水平相比，目前全球平均地表溫度已高出1℃，而2015年可能將成為(wei) 有記錄以來最暖和的一年。

冥王星及其他

在對太陽係的探索中，矮行星占據了主導地位。2015年，冥王星和穀神星的微小世界破天荒第一次接受了宇宙飛船的到訪，並產(chan) 生了很多激動人心的圖像。其中，穀神星位於(yu) 火星和木星之間的小行星帶中央。

當“新視野”號宇宙飛船在7月14日飛過冥王星時，後者成為(wei) 聚光燈的焦點。這個(ge) 世界呈現出一片由冰山、氮冰川和平坦、寒冷的平原構成的地質仙境。冥王星表麵的複雜性讓包括首席研究員Alan Stern在內(nei) 的很多行星科學家大為(wei) 吃驚，並且引發了很多重要問題，比如是什麽(me) 誘發了地質活動，從(cong) 而創造了冥王星。

從(cong) 3月開始，穀神星以更加漸進的步伐展現在世人麵前。當時，它的引力將美國宇航局（NASA）的“黎明”號宇宙飛船拖入其軌道。這個(ge) 黑暗、富含水的天體(ti) 被證實擁有很多秘密，包括金字塔形的山峰、反射光線的鹽結晶亮斑，以及在初晨的陽光中籠罩著一些火山口的神秘陰霾。

歐空局的“羅塞塔”飛船繼續在67P/楚留莫夫—格拉希門克彗星附近環繞。它的“菲萊”著陸器在2014年11月一次顛簸的著陸後被認為(wei) 已經死去，但在今年6月卻突然“打電話回家”。此後的7月，它陷入沉寂，而這或許是永久性的。今年，分析了“羅塞塔”數據的研究人員報告稱，氧氣正從(cong) 67P彗星上湧出，而橡皮鴨的形狀可能是兩(liang) 顆較小彗星之間低速碰撞的結果。

NASA的“火星大氣與(yu) 揮發演化”探測器首次傳(chuan) 送了關(guan) 於(yu) 太陽風如何隨著時間的流逝剝離掉火星大氣層的詳細測量數據。在到達土星係統的11年後，NASA的“卡西尼”號宇宙飛船證實，一片埋藏在土衛二地表下的海洋延伸到整個(ge) 星球，使其成為(wei) 尋找地外生命的誘人地方。

可定製的基因編輯

很少有一種方法像精準、便於(yu) 使用但仍頗具爭(zheng) 議的CRISPR Cas9基因組編輯係統那樣，如此迅速地走到台前。4月，中國科學家報告稱，利用此項技術編輯了不能存活的人類胚胎。這激起了研究人員和生物倫(lun) 理學家在各種評論和會(hui) 議中關(guan) 於(yu) 該技術是否應該用於(yu) 人類胚胎甚至是基礎研究的爭(zheng) 論。這場爭(zheng) 辯在12月初於(yu) 美國華盛頓舉(ju) 行的人類基因編輯國際峰會(hui) 上達到高潮。此次會(hui) 議匯集了來自20多個(ge) 國家的近500名倫(lun) 理學家、科學家和法律專(zhuan) 家。主辦方以一份聲明結束了此次會(hui) 議：這些工具尚未作好被用於(yu) 編輯人類胚胎基因組的準備，但聲明並未呼籲直接禁止相關(guan) 基礎研究。

過去3年裏，CRISPR成為(wei) 科學家尋求提升動物和作物性能以及治療人類疾病的重要工具。10月，研究人員創下新的記錄—— 一次性編輯了豬胚胎基因組中的62個(ge) 位點，而這一舉(ju) 措可能有助於(yu) 複活異種器官移植領域。當人們(men) 接受生長在豬體(ti) 內(nei) 的器官時，基因修複能降低對具有潛在危險的豬病毒的接觸風險。通過這種低成本技術，狗、山羊和綿羊的DNA也能被改變。

CRISPR還能靶向人類疾病。以此為(wei) 目標，穀歌和其他投資者在8月向位於(yu) 馬薩諸塞州劍橋市的基因組編輯初創公司——愛迪塔斯醫藥公司注入1.2億(yi) 美元。該公司計劃到2017年將CRISPR用於(yu) 臨(lin) 床試驗，以矯正某些視力受損患者體(ti) 內(nei) 的一個(ge) 基因突變。

其他更加成熟的基因組編輯技術已經進入臨(lin) 床。11月，英國研究人員宣布，他們(men) 利用一種不同的係統——被稱為(wei) TALEN的酶編輯了人類免疫細胞，並將它們(men) 移植到一名1歲白血病患者體(ti) 內(nei) ，而這可能拯救她的生命。12月，來自加州桑加莫生物科技公司的科學家宣布，2016年他們(men) 將開始人體(ti) 試驗，測試剪斷DNA的鋅指核酸酶。這種酶能修正一個(ge) 導致血友病的基因缺陷。

疫苗的勝利

200多年前測試了第一支疫苗的Edward Jenner，應當會(hui) 為(wei) 2015年的進展感到驕傲。一項正在幾內(nei) 亞(ya) 進行的臨(lin) 床試驗初步分析顯示，在今年4月被快速投入人類試驗後，rVSV-ZEBOV埃博拉疫苗被發現為(wei) 接受注射的人提供了近乎完全的保護。該疫苗包含一種活性很低且被改造後能產(chan) 生埃博拉蛋白的牲畜病毒。這是一個(ge) 專(zhuan) 家認為(wei) 能被效仿用於(yu) 對抗其他新出現疾病的快速研發項目取得的成果。

不過，rVSV-ZEBOV來得過晚，以至於(yu) 無法對在西非導致1.1萬(wan) 人死亡的埃博拉疫情產(chan) 生太大影響。雖然埃博拉正在消退，但最近在利比裏亞(ya) 又東(dong) 山再起。在兩(liang) 度宣稱已清除埃博拉病毒後，該國在11月宣布了3起新發病例，包括一例死亡報告。

通過近30年的醞釀，全球首支瘧疾疫苗在10月獲得了來自一個(ge) 全球疫苗谘詢小組的支持。4月，研究人員報告說，該疫苗在非洲涉及1.5萬(wan) 餘(yu) 名兒(er) 童的臨(lin) 床試驗中實現了30%的保護率。該小組建議在這種名為(wei) RTS,S的疫苗被廣泛使用前，在100萬(wan) 名兒(er) 童中開展中等規模試驗。

脊髓灰質炎疫苗使這種衰竭性疾病在全球幾乎被根除：到12月9日，今年僅(jin) 有66起脊髓灰質炎野生病毒病例得到記錄。7月，尼日利亞(ya) 為(wei) 首次一個(ge) 整年未出現新發脊髓灰質炎野生病毒感染進行了慶祝，並且促使世界衛生組織在9月將該國從(cong) 脊髓灰質炎流行國家名單中移除。這為(wei) 非洲最早在2017年宣布擺脫脊髓灰質炎奠定了基礎。

最終，墨西哥批準了迄今首支針對登革熱病毒的疫苗。現在，該疫苗生產(chan) 商——總部位於(yu) 法國巴黎的賽諾菲公司希望確保在拉丁美洲和亞(ya) 洲其他國家獲批使用此種疫苗。

量子怪誕性

11月，物理學家通過舉(ju) 行專(zhuan) 門會(hui) 議、出書(shu) 和論文集，慶祝愛因斯坦廣義(yi) 相對論提出100周年。愛因斯坦還在8月登上了媒體(ti) 頭條。當時，物理學家展示了諸如亞(ya) 原子粒子等兩(liang) 種物體(ti) 能被連接或者“糾纏”的迄今最令人信服的證據。這將使一種粒子影響另一種粒子的行為(wei) ，即便兩(liang) 者相隔很遠。研究人員證實，他們(men) 能在兩(liang) 個(ge) 相隔1.3公裏遠的電子間產(chan) 生強有力的糾纏。

愛因斯坦曾公開鄙視這種被他稱作“鬼魅般超距作用”的現象，因為(wei) 它看上去打破了沒有物體(ti) 能穿行得比光速快的普遍性規律。盡管愛因斯坦對此存有疑慮，但這種方法或許有一天能被用於(yu) 建造高度安全且不受黑客影響的量子網絡。

人工地震

石油、天然氣開發以及其他人類活動被認為(wei) 觸發了從(cong) 瑞士到印度和中國的全球性地震，但沒有一處地方像美國俄克拉何馬州那樣擁有如此多發的地震，並且迫使科學家急於(yu) 了解、應對它們(men) 。2009年，該州開始記錄到地震活動在增加。今年，俄克拉何馬州經曆了迄今最多的地震——目前，它每年發生的3級及以上地震遠多於(yu) 加州。

4月，官方人士最終承認了能源工業(ye) 可能起到的作用。俄克拉何馬州地質調查局宣布，將廢水注入地下的石油和天然氣井或許是罪魁禍首：幾千萬(wan) 升液體(ti) 的注入改變了斷層壓力，並且增加了地震的可能性。

作為(wei) 回應，管控石油和天然氣開發的俄克拉何馬州企業(ye) 委員會(hui) 削減了擁有最多地震活動的地區內(nei) 所允許建造的廢水處理井數量——考慮到能源工業(ye) 在該州政治領域具有的強大影響力，這是一項值得稱讚的舉(ju) 措。

研究可靠性獲得評估

2015年，關(guan) 於(yu) 如何增強研究成果再現性的爭(zheng) 論從(cong) 歇斯底裏式的絕望轉到分析和行動上。

從(cong) 方法描述較差到數據分析存有缺陷，諸多領域的研究人員出於(yu) 多種理由競相獨立複製已發表的成果。

12月，由於(yu) 巨大開支和所需時間的限製，基於(yu) 美國的再現性項目——“癌症生物學”宣布其已縮減再現癌症生物學領域高影響力論文的嚐試，即從(cong) 50篇減至37篇。

對該問題進行量化的努力也在今年取得成果。4月，另一個(ge) 再現性項目團隊證實，在複製已發表心理學研究的努力中，約三分之二以失敗告終。同時，一項頗具爭(zheng) 議的分析估測，每年有280億(yi) 美元被用於(yu) 無法重現的生物醫學研究生，而這通常是因為(wei) 文檔記錄較差或者材料存在缺陷。

資助者已作出回應。今年，包括惠康基金會(hui) 在內(nei) 的英國主要生物醫學研究機構發布了一份概述提高可再現性策略的報告，比如將試驗實踐標準化。10月，美國國立衛生研究院（NIH）發布了可再現性指南，要求資助評審者尋找實驗設計中可能導致誤差的缺陷，並要求資助申請者描述他們(men) 將如何驗證試劑。同時，今年一些科學協會(hui) 對從(cong) 2014年開始執行的NIH另一套指南進行了抨擊。該指南要求作者更加完整地描述其試驗，但很多協會(hui) 認為(wei) ，這些規則將使論文的準備和評審變得繁瑣。出版商也參與(yu) 其中：作為(wei) “資源識別倡議”項目所推行舉(ju) 措的一部分，今年約12家期刊開始要求作者利用獨特標識符標記其試劑。

聚焦性別歧視

受一些昭示沙文主義(yi) 如何仍在科學界彌漫的偶然事件推動，今年關(guan) 於(yu) 性別歧視的討論變得更加公開。4月，英國薩塞克斯大學進化遺傳(chuan) 學家Fiona Ingleby在推特上稱，在評審者認為(wei) 加入一兩(liang) 名男性作者將改善分析後，《科學公共圖書(shu) 館·綜合》雜誌拒絕了一篇她和另一位女同事合寫(xie) 的論文。該雜誌隨後將這名評審者從(cong) 其數據庫中去掉，並且要求處理這篇論文的學術編輯離開編輯部。

今年6月，獲得諾貝爾獎的生物學家Tim Hunt因談起在實驗室中“同女性共事遇到的麻煩”而招致廣泛批評。他在韓國首爾舉(ju) 行的一場國際性科學期刊會(hui) 議上說：“你會(hui) 愛上她們(men) ，她們(men) 會(hui) 愛上你，而當你批評她們(men) 時，她們(men) 會(hui) 哭。”兩(liang) 天後從(cong) 倫(lun) 敦大學學院榮譽教授職位上辭職的Hunt表示，他原本是帶著輕鬆的意味，並且“已被坑苦了”，但該校並未恢複他的職位。

10月發生了最重大的事件：著名地外行星追蹤者Geoffrey Marcy被披露至少在過去10年裏性騷擾過多名學生。在來自加州大學伯克利分校以及更加廣泛的天文學界同事的公開指責下，Marcy從(cong) 該校辭職。此次事件在科學協會(hui) 中引發了深刻反思。一些協會(hui) 正在製定或重新評估旨在預防會(hui) 議和其他事件中發生性騷擾的政策。

分子冷凍定格

多虧(kui) 了一項被稱為(wei) 冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）的技術所取得的進展，今年結構生物學家揭示了生命分子機製史無前例的細節。研究人員能通過快速冷凍細胞蛋白判斷它們(men) 的結構，然後利用電子顯微鏡在接近原子的分辨率下對其進行成像。過去3年裏，Cryo-EM搶占了X射線結晶成像的地位，因為(wei) 它不需要蛋白結晶化，從(cong) 而使研究人員得以分析更多分子。

利用此項技術，今年生物學家詳細繪製了100多個(ge) 分子的結構圖，包括回收受損或多餘(yu) 蛋白的蛋白酶體(ti) 以及在信使RNA序列被翻譯成蛋白前將它們(men) 剪成碎片的剪接體(ti) 。今年還見證了迄今最清晰的cryo-EM結構—— 一種涉及糖分解的細菌酶結構。研究人員希望將這種細節級別帶入在醫學上很重要的分子中。

讓醫學變得精準

長久以來，為(wei) 每位患者量身定製治療方法是生物醫學的一個(ge) 目標。美國總統巴拉克·奧巴馬通過在1月宣布推行“精準醫學計劃”（PMI），極大地推動了此項努力。該計劃屬於(yu) 一個(ge) 耗資2.15億(yi) 美元、將於(yu) 明年提供首批資助的項目。通過此項目，NIH和合作機構將在全美召集100萬(wan) 人，並且收集遺傳(chuan) 信息、健康記錄甚至來自健康監控電子設備的數據。研究人員將利用這些信息，尋找疾病風險和遺傳(chuan) 、環境因素之間的聯係。

PMI促使其他政府在大型縱向研究上下賭注。在奧巴馬發表上述演講後不久，加州宣布了一項300萬(wan) 美元的計劃。同時，中國有望在明年啟動將利用該國強大基因組測序能力的大型項目。

今年，冰島展示了進行大量人類基因組測序的可能。3月，冰島公司——“基因解碼”發表了4篇文章，對來自冰島人的2600多個(ge) 基因組序列進行了分析。這是來自單個(ge) 人群的最大規模人類基因組集合。它描述了同阿爾茨海默氏症相關(guan) 的突變以及Y染色體(ti) 中的突變率。（宗華）