仰望星空、躬耕大地、探微解密……近日，《科學》公布了2022年十大科學突破，用科學視角帶領人們上天入地、溯古追今。
窺視深空的“黃金之眼”
2021年12月25日發射升空的詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST），在遭受了小型太空巖石撞擊的波折下，依然在2022年產出了諸多令人驚嘆的成果。從“毒蜘蛛星云”逐漸被塵云遮掩的新生恒星，到連紅色新生恒星都清晰可見的高精細版“創生之柱”，再到迄今最深、最清晰的遙遠宇宙紅外圖像……這個耗時20年、耗資100億美元、擁有鍍金鏡面的“黃金之眼”，給天文學家帶來了無數驚喜，使其穩居《科學》2022年科學突破榜首。
種一次吃三四年的多年生水稻
春種秋收，年復一年，農民的辛苦不言而喻。而中國云南大學胡鳳益團隊聯合國內外研究人員開發的多年生水稻品種，種植一次后，自第二季起可連續免耕收獲三四年，免去了農民每年數周的買種、育秧、犁田和移栽等重復勞動。跳過這一步，每季每人每公頃水稻種植的工作量可減少77天，成本降低了一半。此外，種植多年生水稻的田地養分有所增加。但到了第五年，產量就會下降很多，此時需要重新種植。該革命性多年生稻的誕生，為可持續農業發展注入了新動能。
具有創造力的AI“加速中”
下棋、編程、玩桌游、做科研、搞創作……2022年的人工智能（AI）正在以極快的速度，進軍被認為只有人類才能駕馭的領域。充斥在社交媒體平臺的文本生成圖像模型讓人耳目一新，它能夠通過機器學習技術，分析、對應網絡上的圖片和文字，并依據用戶輸入的文本創造新圖像。比如，OpenAI推出的軟件DALL-E，在接收到“牛油果形狀的扶手椅”這一指令后，能夠生成數張符合該描述的圖片。這些依據擴散模型的AI都能供公眾使用，甚至有一位藝術家使用其中一個模型生成的圖片贏得了美術大賽。可見，當AI擁有創造力，其實力不容小覷，或能超越人類。
進擊的細菌界“巨人”
細菌的“細”，意指其是只可用顯微鏡觀測的“小個頭”。但是也有細菌個頭不小。被稱為Thiomargarita magnifica的單細胞細菌，狀如發絲，掛在紅樹林水中的落葉上。一根細絲就是一個細胞，長達1厘米，肉眼可見。這一迄今最大的單細胞細菌，接受了細致的結構分析和測序。它的發現，鼓舞了那些尋找大型和更復雜細菌的科學家。他們相信類似Thiomargarita magnifica的細菌界“巨人”，可能就隱藏在人們眼皮下。
RSV疫苗掙脫“致死”枷鎖
為攻克呼吸道合胞病毒（RSV）而研發的疫苗，在50年前非但不能治病，反而可能醫死人。當時，一種實驗性候選RSV疫苗的臨床試驗，導致兩名兒童死亡、80%的接種者入院。此后，RSV疫苗的研發停滯了數十年。今年，有兩款RSV疫苗掙脫了“致死”的枷鎖，證明了它們可以安全地保護嬰兒和老年人這兩個受RSV感染影響最嚴重的群體。這兩種疫苗可預防60歲以上人群患重癥，且無嚴重副作用，甚至其中一款疫苗可供孕晚期母親接種，并能將抗體傳給胎兒，保護嬰兒免受RSV影響長達6個月。
這種病毒誘發MS的“罪名”坐實
多發性硬化（MS）是一種“自己人打自己人”的疾病，即免疫系統攻擊神經元。輕癥患者視力模糊、疲勞、麻木，而重癥患者會逐漸無法說話、行走。科學家此前鎖定了“嫌犯”愛潑斯坦-巴爾二氏病毒（EB病毒），但卻沒有找到其“犯罪”的關鍵性證據。因為雖然幾乎所有MS患者都有EB病毒抗體，但95%的健康成年人也有該抗體。因此，研究人員很難確定該病毒是否為病因。今年，研究人員利用大量軍事醫療記錄給EB病毒“定罪”，證明了其所含蛋白質能夠欺騙免疫系統，使其攻擊神經細胞，從而造成神經損傷。這一發現可能會促成治療或預防這種神秘疾病的新方法。
美通過氣候法不再空談減排
古語云：“光說不練假把式。”幾十年來，美國科學家對氣候變化風險的記錄、分析可謂頭頭是道，處于世界前列。但作為世界第二大溫室氣體排放國的美國卻從未通過一項法律，以落實大幅減少溫室氣體的排放。終于，今年夏天，一項名為《降低通脹法案》（IRA）的通過，有望結束美國此前的“空談”。該法案是美國有史以來為減緩全球變暖邁出的最大一步，將在未來10年向可再生能源與核能發電提供3690億美元的資金、鼓勵向電動汽車的全面轉型并激勵與減少工業排放相關的研究。這能使美國在10年后將其溫室氣體排放量降低到2005年排放水平的40%。然而，美國僅靠IRA實現《巴黎協定》的承諾可能還遠遠不夠。
藏在基因中的黑死病“禮物”
黑死病即鼠疫，曾是歐洲人揮之不去的夢魘。700年前，約一半的歐洲人死于該疾病。但它在奪取生命的同時，也給予了生者一份“禮物”——增強對鼠疫耶爾森氏菌（鼠疫的病原）免疫反應的基因變異。研究小組通過分析英國倫敦和丹麥黑死病之前、期間和之后埋葬的500多人的骨骼中的古代DNA，發現了這種基因變異。黑死病發生后的一個世紀里，這種保護性基因變體在歐洲人群中迅速傳播，是迄今最有力的人類基因組中自然選擇的案例。
人類首次行星防御測試成功
9月26日，在距離地球1100萬公里的地方，一架自動售貨機大小的航天器以每秒6公里的速度撞擊了一顆直徑160米的“無辜”小行星——Dimorphos。這一“暴力”行動，是人類有史以來首次對行星防御任務進行實地測試，即美國宇航局（NASA）雙小行星重定向測試（DART）。地球周圍并不平靜，時常有天外來客光顧，雖然大部分在進入大氣層時消磨殆盡，但不排除有更大的天體，如小行星等威脅地球安全。而解決方法是用足夠的力度撞擊小行星，使其轉向，但同時又不能太過猛烈，導致其向地球發射小巖石碎片。DART任務的成功為科學家完善行星防御計劃提供了更多數據。
凍土古DNA序列揭示失落世界
DNA可以保存多久？最新答案是200萬年。近期，科學家從格陵蘭島東北角凍土中提取到了200萬年前的DNA序列。這些迄今最古老的DNA序列秒回了一個失落的世界——如今這個荒涼貧瘠的地方，在200萬年前曾經是乳齒象和馴鹿的家園，被低緯度地區常見的楊樹、云杉和紫杉森林，以及至今仍然生長在此的莎草、灌木和樺樹覆蓋。這些發現顯示，古代沉積DNA可能有助揭開過去生態系統的驚人面貌。（徐銳）
來源：《中國科學報》
