当前位置:科学头条网 > 资讯 >

《Science》预测2021年科学头条

 在生物医学科学家持续抗击这场致命的大流行以帮助世界恢复正常之际,尽管COVID-19带来了挑战,但各学科的研究人员仍致力于实现重大里程碑式的突破或启动新的项目。《Science》(科学)杂志的新闻工作人员预测了2021年即将成为头条新闻的研究和政策领域,从保护公海生物多样性到探索远古人类如何相互影响。

全球气候变化加剧

 联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change)发布的第五次评估报告已经过去了近8年,该委员会是一个由气候科学家志愿者组成的著名机构,自1990年以来一直在记录人类对地球持续变暖的影响。第六次报告由700多名科学家制作,将于今明两年分批出版,预计它将进一步深化人类对气候影响的认识。新一代的气候模型和情景将为其研究结果提供支持,全球变化不减的指标显示,海平面上升加速;两极冰层快速融化;以及一波又一波的高温、干旱和火灾。2020年11月,世界各国将在苏格兰格拉斯哥举行下一届联合国气候峰会,预计各国将进一步落实削减温室气体排放的承诺,并就实施《巴黎协定》的一整套规则达成一致。出席会议的国家包括美国,当选总统拜登曾表示,美国将重新加入该协定。

预计气候变化将带来更多干旱,从而加剧例如2020年南加州西尔弗拉多大火的恶化。

新冠肺炎药物加速研发

为了补充针对COVID-19的大规模疫苗接种,制药公司今年将争相设计出能够阻断大流行性冠状病毒并治疗疾病症状的药物。据一家领先的制药行业跟踪机构称,为了确定新的候选药物,研究人员已经部署了人工智能和超级计算机,有超过590种实验药物正在研发中。例如,研究人员对通过抑制大流行性病毒的两种蛋白酶中的一种来破坏其繁殖的化合物寄予厚望,这种混合疗法曾成功地对抗艾滋病毒。蛋白酶抑制剂和其他化合物在细胞和动物研究中目前看起来很有前景,但对人类志愿者的研究才刚刚开始,通过安全性和有效性的评估可能还需要数年时间。

红色星球即将迎来新探测器

火星稀薄的空气很难使探测器减速实现软着陆。在过去的50年里,18个机器人探测器被送往火星表面,其中8个已经坠毁。今年,还有两位选手将尝试触地得分。2月18日,美国宇航局越野车大小的漫游者毅力号将在空中起重机平台上借助降落伞和反推力火箭减速。在杰泽罗陨石坑着陆后,探测器将收集岩石样本,最终返回地球。大约在同一时间,中国“天问一号”任务将搭载轨道航行器、着陆器和高尔夫球车大小的月球车抵达。着陆点选在一个离杰泽罗不远的广阔平原,沿着乌托邦平原的南部边缘。成功着陆将是中国首次登陆火星。

“空中起重机”着陆装置用来将1吨重美国宇航局探测器软着陆降落到火星上。

更清晰的观察蛋白质结构

研究人员今年的目标是提高低温电子显微镜(cryo-electron microscopy,cryo-EM)的分辨率,这是一种研究蛋白质结构的技术,可能会对蛋白质在维持人类健康和致病方面的作用产生新的见解。另一种技术,X射线晶体学,长期以来一直是绘制三维蛋白质结构中单个原子的黄金标准,但它只适用于能被包装成晶体的蛋白质有效。Cryo EM不需要晶体,它的分辨率在过去十年中稳步提高。2020年,随着研究人员使用低温电子显微镜绘制出去铁铁蛋白(apoferritin)结构,该技术跨越了原子分辨率的门槛。这种蛋白质异常坚硬,这使得它在低温电子显微镜成像时更容易保持稳定。下一步,研究人员希望对刚性较低的蛋白质进行成像。成功的话将给结构生物学家带来福音,使他们能够绘制出无法结晶的大型蛋白质和多种蛋白质复合物的高度详细的图像。

韦伯望远镜即将发射

漫长的等待即将结束:美国宇航局延误已久的旗舰天文台詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)将于10月31日最终升空。JWST是哈勃太空望远镜的继任者,具有6.5米宽的反射镜,其聚光能力是前者的六倍。镀金的蜂窝状反射镜将被冷却,这样它就可以收集到远处物体的红外光,这些红外光由于宇宙膨胀而发生红移。JWST足够灵敏,能够仔细观察附近系外行星的大气以寻找生命迹象,并收集宇宙中第一批恒星和星系的光线。这艘耗资88亿美元的太空船将比原计划多花费数十亿美元,并且发射时间晚于最初的计划,但最近经受了模拟发射剧烈震动的最后测试。本月,工程师们将最后一次打开它的镜面和多层遮阳板,以检查是否一切正常。到年中,JWST将打包运往法属圭亚那,在那里它将被装载到欧洲阿丽亚娜5型(Ariane 5)火箭上。下一站是深空。

强效混合物注入反应堆获得更多能量

世界上最大的核聚变反应堆——欧洲联合环(JET)今年将开始一场产生大量聚变能量的试验。位于英国的JET是托卡马克(tokamak),它利用强大的磁铁来约束热等离子体,从而使原子核碰撞并融合,释放能量。升级后的JET有了新的金属衬层和额外的加热功率;在今年的试验中,它将被注入氢同位素氘和氚(D-T)这种强效混合物,这种燃料很少使用,因为放射性氚需要小心处理和清理。1997年,也就是最后一次使用这种混合燃料时,JET在几秒钟内产生了16兆瓦的功率,远远低于实现这一目标所消耗的功率。新试验最初的目标是达到类似的功率水平,但要尽量维持更长的时间。这将有助于规划在法国建造的大型ITER反应堆,该反应堆具有相似的形状和衬层。ITER预计于2025年开始运行,但要到本世纪30年代中期才会开始使用D-T燃料。

守护营养不良儿童的肠道健康

今年数百万营养不良的儿童可能会得到帮助。营养不良儿童面临的一个问题是肠道微生物群的破坏,这会导致消化系统发育不成熟、效率低下,阻碍生长。为了修复微生物群,健康专家们期待着孟加拉国的一项研究结果,该研究评估了一种低成本的营养补充剂;它混合了容易找到的食材,如鹰嘴豆、香蕉、大豆和花生粉。2019年,该团队报告说,在小鼠和猪的实验中,以及随后对60名儿童进行为期一个月的试点研究中,血液标志物的变化显示,这种补充剂能够修复肠道。这项研究没有持续足够长的时间来测试对生长的影响。从那以后,这些研究人员在一项为期3个月的营养不良儿童试验中,将干预措施与现有的补充剂进行比较。

一种新的治疗方法可以帮助营养不良的儿童,例如孟加拉国罗兴亚难民治疗中心的这个男孩。

首个保护公海生物多样性的公约即将敲定

在国家主权水域之外的三分之二的海洋中,很少有规则保护生物多样性。今年联合国将预计最后敲定旨在改变这一状况的首个公约。该公约有望在公海上设定海洋保护区(MPAs),并规定环境影响评估的最低标准,要求各国在开展可能危害海洋生物的商业活动之前进行该评估。一个新的国际科学技术机构,类似于管理南极洲周围海洋生物的机构,将审查MPA提案。此外,公约草案还将对从公海海洋生物中获取基因序列做出规定。

发现远古社会新线索

随着研究人员将对远古DNA的分析与其他分子和微生物线索结合起来,来研究社会联系和迁徙,今年有望看到对古人类研究的新进展。科学家们将把DNA证据与来自蛋白质和同位素,骨骼、牙菌斑和粪便化石中的微化石和病原体的数据相结合。今年的此类研究有助于确定哪些早期凯尔特家族成员继承了财富。它们有助于确定圣经中的非利士人的故乡,并阐明欧洲早期盎格鲁-撒克逊人和希腊人、以及中国和埃及木乃伊的身份特征。

抗癌药物即将获批

30多年来,科学家一直梦想着通过关闭一种叫做KRAS的蛋白质来缩小肿瘤,KRAS是一种生长信号驱动多种癌症类型的蛋白质。KRAS被认为对药物不敏感,部分原因是它没有提供明显的抑制剂靶区。但现在有多家公司已经开发适合某些促癌突变KRAS蛋白并抑制其信号的化合物。这些药物在啮齿动物身上和癌症患者身上都显示出了很好的效果。2020年12月,安进(Amgen)要求食品和药物管理局对其KRAS药物sotorasib进行审查,为今年批准这类新药奠定了基础。该药物可能首先被批准用于某些肺癌患者。另一家公司预计也将在今年提交KRAS药物审批申请。

(中国科协张明妍根据Science官网信息翻译整理)

猜你喜欢