仰望星空、躬耕大地、探微解密……近日，《科學(xué)》公布了2022年十大科學(xué)突破，用科學(xué)視角帶領(lǐng)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(fā)射升空的詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST），在遭受了小型太空巖石撞擊的波折下，依然在2022年產(chǎn)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(xì)版“創(chuàng)生之柱”，再到迄今最深、最清晰的遙遠(yuǎn)宇宙紅外圖像……這個(gè)耗時(shí)20年、耗資100億美元、擁有鍍金鏡面的“黃金之眼”，給天文學(xué)家?guī)砹藷o數(shù)驚喜，使其穩(wěn)居《科學(xué)》2022年科學(xué)突破榜首。
種一次吃三四年的多年生水稻
春種秋收，年復(fù)一年，農(nóng)民的辛苦不言而喻。而中國云南大學(xué)胡鳳益團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)外研究人員開發(fā)的多年生水稻品種，種植一次后，自第二季起可連續(xù)免耕收獲三四年，免去了農(nóng)民每年數(shù)周的買種、育秧、犁田和移栽等重復(fù)勞動(dòng)。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(yǎng)分有所增加。但到了第五年，產(chǎn)量就會下降很多，此時(shí)需要重新種植。該革命性多年生稻的誕生，為可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展注入了新動(dòng)能。
具有創(chuàng)造力的AI“加速中”
下棋、編程、玩桌游、做科研、搞創(chuàng)作……2022年的人工智能（AI）正在以極快的速度，進(jìn)軍被認(rèn)為只有人類才能駕馭的領(lǐng)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(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，分析、對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)上的圖片和文字，并依據(jù)用戶輸入的文本創(chuàng)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(shù)張符合該描述的圖片。這些依據(jù)擴(kuò)散模型的AI都能供公眾使用，甚至有一位藝術(shù)家使用其中一個(gè)模型生成的圖片贏得了美術(shù)大賽。可見，當(dāng)AI擁有創(chuàng)造力，其實(shí)力不容小覷，或能超越人類。
進(jìn)擊的細(xì)菌界“巨人”
細(xì)菌的“細(xì)”，意指其是只可用顯微鏡觀測的“小個(gè)頭”。但是也有細(xì)菌個(gè)頭不小。被稱為Thiomargarita magnifica的單細(xì)胞細(xì)菌，狀如發(fā)絲，掛在紅樹林水中的落葉上。一根細(xì)絲就是一個(gè)細(xì)胞，長達(dá)1厘米，肉眼可見。這一迄今最大的單細(xì)胞細(xì)菌，接受了細(xì)致的結(jié)構(gòu)分析和測序。它的發(fā)現(xiàn)，鼓舞了那些尋找大型和更復(fù)雜細(xì)菌的科學(xué)家。他們相信類似Thiomargarita magnifica的細(xì)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(fā)的疫苗，在50年前非但不能治病，反而可能醫(yī)死人。當(dāng)時(shí)，一種實(shí)驗(yàn)性候選RSV疫苗的臨床試驗(yàn)，導(dǎo)致兩名兒童死亡、80%的接種者入院。此后，RSV疫苗的研發(fā)停滯了數(shù)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(hù)嬰兒和老年人這兩個(gè)受RSV感染影響最嚴(yán)重的群體。這兩種疫苗可預(yù)防60歲以上人群患重癥，且無嚴(yán)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(hù)嬰兒免受RSV影響長達(dá)6個(gè)月。
這種病毒誘發(fā)MS的“罪名”坐實(shí)
多發(fā)性硬化（MS）是一種“自己人打自己人”的疾病，即免疫系統(tǒng)攻擊神經(jīng)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(xué)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(guān)鍵性證據(jù)。因?yàn)殡m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(yī)療記錄給EB病毒“定罪”，證明了其所含蛋白質(zhì)能夠欺騙免疫系統(tǒng)，使其攻擊神經(jīng)細(xì)胞，從而造成神經(jīng)損傷。這一發(fā)現(xiàn)可能會促成治療或預(yù)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(xué)家對氣候變化風(fēng)險(xiǎn)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(xiàng)法律，以落實(shí)大幅減少溫室氣體的排放。終于，今年夏天，一項(xiàng)名為《降低通脹法案》（IRA）的通過，有望結(jié)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(fā)電提供3690億美元的資金、鼓勵(lì)向電動(dòng)汽車的全面轉(zhuǎn)型并激勵(lì)與減少工業(yè)排放相關(guān)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(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的承諾可能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shí)，也給予了生者一份“禮物”——增強(qiáng)對鼠疫耶爾森氏菌（鼠疫的病原）免疫反應(yīng)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(fā)現(xiàn)了這種基因變異。黑死病發(fā)生后的一個(gè)世紀(jì)里，這種保護(hù)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(dòng)售貨機(jī)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(dòng)，是人類有史以來首次對行星防御任務(wù)進(jìn)行實(shí)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(shí)常有天外來客光顧，雖然大部分在進(jìn)入大氣層時(shí)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(zhuǎn)向，但同時(shí)又不能太過猛烈，導(dǎo)致其向地球發(fā)射小巖石碎片。DART任務(wù)的成功為科學(xué)家完善行星防御計(jì)劃提供了更多數(shù)據(jù)。
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(xué)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(gè)失落的世界——如今這個(gè)荒涼貧瘠的地方，在200萬年前曾經(jīng)是乳齒象和馴鹿的家園，被低緯度地區(qū)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(fā)現(xiàn)顯示，古代沉積DNA可能有助揭開過去生態(tài)系統(tǒng)的驚人面貌。（徐銳）
來源：《中國科學(xué)報(bào)》
