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中科院2009十大国际科技新闻
        1.基因筛选“无癌”婴儿诞生



        1月9日,一个名叫“天使”(Angle)的小女孩来到人世。她的诞生,除了给自己的父母带来欣喜和宽慰之外,也同时在医学界掀起了轩然大波。这是因为,她还有另外一个更为人熟知和公认的称呼——“无癌”宝宝,这样的身份注定她既是人类生育医学的里程碑,也是一个人类生育伦理的挑战者。



        但孩子的父亲相信,这是上天赐予的最好礼物,因为她的降临终结了自己家族的噩梦:他的外祖母、母亲和姐姐先后患上了乳腺癌,她们体内都有一个变异的BRCA1基因,这个基因可让女性罹患乳癌或卵巢癌的几率达到50%到80%,而他本人也是这种变异基因的携带者。由于担心“我有可能把致癌基因遗传给孩子”,这个不幸家庭不得已向伦敦大学学院附属医院求助。



希望维系在一种被称作“胚胎植入前诊断技术”(PGD)的医学手段上。这项也被称为“第三代试管婴儿”的技术一言以蔽之,就是选择健康基因,放弃变异基因,那些具有遗传自父系的变异BRCA1基因以及其他致病基因的胚胎被摈弃,一家人如愿以偿,得到一个“无癌”宝宝,逃离了病魔的阴影。



        事实上,“无癌”宝宝并不是第一个PGD试管婴儿。从1989年英国科学家发明该技术以来,在生育前针对某种遗传性疾病进行PGD筛选就成为常见做法,至今已有千余个健康宝宝出世。但此次胚胎筛选引发的争论焦点在于,此前PGD技术只用于筛选几种极为有限的100%遗传的家族病,还没有对只有50%到80%患病几率的癌症基因进行筛选的先例,将仅仅只是有可能患上乳腺癌的胚胎排除,显失公平。



        很多人担忧,这种首开先河的做法会不会让今后胚胎筛选的底线逐渐放低,在生育前对孩子的相貌、智力、寿命等进行最佳基因组合,从而打开技术滥用的潘多拉之盒?现在,各类“设计婴儿”的技术层出不穷,人造子宫、人造精子和卵子等相关实验司空见惯,那么,当越来越多的非疾病生理特征相关基因被发现,当一个“定制婴儿”易如反掌的时代到来,人类将何去何从?



2.人造卫星太空相撞



        美国东部时间2月10日11时55分,西伯利亚距地面约800公里上空,560公斤的美国铱星公司通信卫星“铱33”和900公斤的俄罗斯废弃军用卫星“宇宙2251”轰然相撞。这是人类历史上首次出现太空卫星相撞事件。



        “铱33”发射于1997年,相撞前正在自己的轨道上正常运行;“宇宙2251”1993年升空,此前报废退役,相撞时处于降轨状态。但退役卫星自有它自己的“垃圾轨道”,且对于三维的太空来讲,两颗卫星相撞的几率小之又小;而美国和俄罗斯都拥有太空安全警戒系统,有能力跟踪地球空间轨道上的碎片等垃圾和卫星,因此相撞事件经官方证实且均表“意外”后,世人哗然,皆呼怪哉。



        事后美五角大楼承认在计算卫星轨道时存在失误,称“空间监测网络”也没能力监测所有的目标。即使责任已明确,影响仍要多方面来承担:此次撞击产生了至少数千个新太空碎片,太空中的其他卫星和国际空间站及驻站宇航员的安全将受到威胁,各方不得不保持密切监控,必要时甚至要使用“太空闪避术”。这个可能要持续数年的太空“大麻烦”进一步暴露出现有预测技术、卫星信息共享和太空交通管理体系的缺陷,制订有关国际条约和处理标准等更显紧迫。



        无独有偶,2月16日,法国国防部与英国海军几乎同时证实,法“凯旋”号核潜艇和英“前卫”号核潜艇在大西洋航行时发生相撞事故,两艇均遭损坏但不存在发生核安全事故的危险,专家事后解析认为,相撞可能与双方关闭了主动声呐而仅使用被动声呐有关。虽然潜艇相撞并非首次且事件双方拼命淡化,但看来无论天上海中,行之有效的国际交通管理系统实属必要,或许,这两起事件能成为国际太空及军事安全合作的转折点。  



3.甲流全球肆虐,中药发挥独特防治优势



        这是21世纪第一次流感大流行,也是40多年来全世界面临的第一次全球疫情。



        4月的墨西哥,紧急实施的封城行动与人人自危的白色口罩,重现2002年春夏之际因SARS引起的惊恐画面。病人的血液样本显示,人类世界出现了一种新型流感病毒——甲型H1N1。拜全球化所赐,新病毒迅速波及5大洲20多个国家。6月11日,世界卫生组织决定,将甲流警戒级别提升至最高级别6级。



        另一场时间竞赛也早已经悄然展开,全球4个实验室争分夺秒加紧研制相关疫苗。5月6日,加拿大宣布完成了对3个甲型H1N1流感病毒样本的基因测序工作;5月底,墨西哥专家掌握了病毒的染色体序列;7月22日,应对疫苗在澳大利亚和中国分别开始临床试验;10月,各国民众相继开始接种甲流疫苗。全球卫生体系成功完成了一次通力合作。



        而且,中药在甲流防治过程中也发挥了重要作用。我国首个与达菲对照进行循证医学研究的药物连花清瘟胶囊已被证实具有确切疗效,其对甲流病毒转阴率与达菲相当,退热时间优于达菲,缓解咳嗽、肌肉酸痛、乏力、头痛等症状均明显优于达菲,安全性高,而价格仅为达菲的1/8,在降低防治成本方面极有优势,目前已列入国家医保目录。



        但这远远不是最终的胜利。世卫组织的最新疫情通报说,截至12月20日,甲型H1N1流感在全球已造成至少11516人死亡。近两个月来,多国都出现了甲流病毒变异病例和耐药性病例,并且猪、猫和狗等与人类密切接触的动物感染甲流的病例也先后发生,病毒基因变异或与其他病毒重组成为最大的担忧,而跨物种间的病毒交叉感染则可能使疫情进一步扩大。



        从SARS到禽流感,再到甲型H1N1流感,乃至12月在荷兰最新暴发并已致2300多人感染、6人死亡的Q热病(羊流感),短短几年里,警钟一遍遍敲响。环境污染、养殖业盲目扩张、滥用抗生素,使以往只在动物身上传播的病毒演变得越来越强大,而最终作茧自缚,自食其果的是人类自己。



4.“超级原子”兼具磁性和导电性



        据科学巨匠爱因斯坦预言,在正常温度下,原子可以处于任何一个能级,但当温度非常低时,大部分原子会如同一座突然坍塌的大楼,突然跌落到最低的能级上。这些堆积在最低能级上的原子呈现的就是“玻色-爱因斯坦凝聚态”。这里的“凝聚”表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态,所有原子的行为就像一个粒子一样,彼此形成一个巨大的“超级原子”。



        上世纪80年代,美国加州大学伯克利分校科学家就从钠原子组可以分享彼此之间的电子这一现象中,发现了“超级原子”。



        2008年,美国科学家发现金和硫原子能以特定数目和极其对称的几何形状聚集在一起,像“超级原子”一样发挥作用。继这项开启了纳米颗粒能量之窗的发现后,2009年,美国弗吉尼亚联邦大学研究人员发现一种同时具有磁性和导电性的“超级原子”。



        研究人员对由多个铯原子围绕一个钒原子所组成的原子簇的电学和磁力学特性进行了测定。结果发现,当铯原子数量达到8个时,原子簇变得十分稳定。这种“超级原子”有5个玻尔磁子的磁矩(磁矩是描述微观粒子磁性的物理量),是磁铁中铁原子的两倍多。由于锰原子也具有类似的磁矩,同样也具有可以紧紧束缚住电子的电子层,因此,“超级原子”可以被看成是一个模拟的锰原子。同时,铯是良好的导电体,因此,这种“超级原子”就具有了磁性和导电性两大物理特性。这意味着该物质由理论走向应用的重要价值:可用于制造下一代计算机的分子电子器件,带来真正体积小巧、功能强大、效率高的计算机和永久资料存储器。而糅合去年的实验成果,将锰原子和金原子结合,可制造出另一种具有磁矩但不导电的“超级原子”。



  5.从未涉及的新态物质透明铝问世



        因电影《星际迷航4》,透明铝名满天下,但它一直是科幻作品中才存在的物质。



        现在,英国牛津大学科学家利用目前最具威力的软X射线激光产生短脉冲,轰击样本中每个铝原子的核心电子,使铝金属在极端紫外线辐射的状态下变得近乎透明,虽然只维持了约40飞秒(1飞秒为千万亿分之一秒),但这是之前从未有人涉及的新态物质。而令人惊异的是,这套“魔术”仅利用高强度激光这一个步骤,就将普通的铝转化为了新态的物质材料。这台新辐射源是德国汉堡电子同步加速器中心的自由电子激光装置(FLASH),能产生极短的软X射线脉冲。而更深一步的价值在于它的光化电离方式,是研制类似新态物质的理想手段,能为行星科学、天体物理学和核聚变能利用等不同领域的研究提供有效帮助。



        在科学家眼中,神奇的透明铝只是一个开始。他们把视线落到了太空,发现这种物质的物理性质与行星内部的状况紧密相关,而通过对透明铝的研究,能对同样需要高强度或高功率激光内爆激发而成的恒星有更清晰的了解。但最终,研究的使命会回到我们身边:期望有朝一日能通过它来实现可控核聚变。



  6.“磁单极子”现象在实物中现形



        一种在理论上存在了数十年的粒子,现在被“找到”了。这条劲爆的消息一出,着实让物理学界沸腾了一把,就连《科学》杂志也将它评选为本年度十大科学突破之一。



        这种被假设出来的粒子就是磁单极子,与现实世界中的磁体有两极不同,它只有单一磁极。英国物理学家保罗·狄拉克1931年预言,既然电有基本电荷——电子存在,磁也应该有基本磁荷——磁单极子存在。如果此事属真,现有电磁学理论将要作重大修正,物理学和天文学的许多基础理论也将得到重大发展。



        很多物理学家用尽各种方法寻找磁单极子,搜寻对象包括古老矿物、宇宙射线、月岩和高能加速器的产物等,但都一无所获。德国和法国的两个科研小组9月4日在《科学》杂志上宣称,他们在一种自旋冰晶体中观察到了与磁单极子类似的准粒子的存在。



        按照狄拉克的假设,磁单极子是像电荷那样不可分割的最小基本单位,而这项实验所发现的“磁单极子”是“由偶极子的特殊排列促成的”,可见它并非最小的磁荷单位。专业人士指出,这是凝聚态物理学领域的一项重大进展,这种类似于磁单极子的现象有助于研发磁性存储体和自旋电子元件,但它并不是狄拉克所预言的高能物理领域的粒子。



        真实的磁单极子依然蒙着面纱没有现身。不过,欧洲大型强子对撞机今年已经成功进行了首次对撞试验,由于能量较其他加速器更高,很多物理学家将寻找磁单极子的希望寄托于此。



        而不断探索未知,这正是科学研究的迷人之处。  



7.  艾滋病疫苗初现免疫效果



        两种独立使用均无效果的疫苗,“双剑合璧”之后,竟然给长达20余年的艾滋病治疗领域带来了历史性的突破:世界上第一种具有一定免疫效果的艾滋病疫苗诞生了。



        美国和泰国研究人员描述了这两种疫苗协同作战的策略,其一负责刺激免疫系统,使其做好攻击艾滋病病毒的准备;其二则担当“助攻手”,负责增强免疫反应。9月24日,研究人员宣布,1.6万名志愿者组成的世界最大的艾滋病疫苗试验人群历时6年的试验结果显示,新型“联合疫苗”可使人体感染艾滋病病毒的风险降低31%。这是科学界首次获得具体证据证明,研发艾滋病疫苗是可行的。



        而就在一年前,一种因在猴子试验中获得明显成功而被认为最有希望的艾滋病疫苗人体试验宣告无果而终,被医学界称为“灾难性的失败”。新型疫苗的突出表现,无疑向处于阴霾之中的艾滋病防疫投射了一丝亮光。一时之间,“分水岭”、“里程碑”、“免疫效果从无到有的跨越”等众多溢美之词充斥着报章。



        然而,31%这个数字固然令人振奋,但绝对无法让人就此安心。



        有效疫苗应该至少能将感染风险降低50%,但新型疫苗的免疫效果远未达到可以大规模进入临床应用的标准。另外,新型疫苗的有效免疫期有多久?针对不同的艾滋病病毒,疫苗是否具有相同效果?这些问题都还没有答案。艾滋病防治工作也并没有因此打开一个全新的局面,疫苗研制依然任重而道远。



        果然,最新的打击在12月14日出现。来自“第五届非洲艾滋病疫苗项目论坛”的消息称,另一项由非洲多国参与、针对一种艾滋病防护制剂的大规模试验宣告失败。



        毫无疑问,艾滋病病毒复杂的变异性预示着人类还将同这一终极顽症进行漫长对抗。但是,新型疫苗的有限效果仍然为研发工作指明了一个方向,在这条路上的点滴进展,都是在一步步接近成功。



8.美卫星撞月证实月球存在水冰



        我们的好邻居月球,一直是最令人感兴趣的太空阵地之一。人类第一次探月高潮围绕美苏的竞争展开,以美国登月成功而偃旗息鼓,如今在新一波的飞月寻梦热中,美国再领风骚。



        美国东部时间10月9日上午7时31分和35分,美国宇航局(NASA)成功地用一枚半人马座运载火箭和一颗卫星连续撞击月球,意图揭晓“月球上是否存在水”的谜团。但对那些披星戴月爬上天文台的人来说,当天的撞击令人失望:预期的视觉效果,地面根本没看到。



        但一周后,撞击生成的月尘终于从繁复的数据中跳脱出来,其数量、形式和可见度,无不写着水冰的蛛丝马迹。11月13日,NASA宣布,对撞月数据进行初步分析后确认,月球南极永久阴影带里存在水冰,而这次撞击至少撞出了95升水。“月球有水,且还不少”,这一足以载入人类宇宙探索史的里程碑式发现立刻成为全世界的焦点话题。



        美国此次问水之旅事关其正在审核的重返月球计划,意在落月生根,跳出地球,为今后建立月球基地做准备。撞击点凯布斯坑是NASA颇费周章选中的,既位于常年不见阳光的月球南极,又在修建月球驻人基地的不远处。



        整个项目耗资达7900万美元,准备了3年之久,探测器在撞击并发回数据的同时一并湮灭。大胆的行为得到的将是无价的回报。NASA此前就曾表示,有了水,永久基地便指日可待,在基地工作的宇航员们将不必再依靠地球向月球输送的水;有了水,不仅可为登月宇航员提供基本的生存可能,并且还可为火箭等航天器提供燃料燃烧所需的氧气,甚至可直接转化为氢燃料,使月球基地成为下一步探索火星的跳板。



        现在,在NASA和全人类的眼前,美好图景正徐徐展开。





9.大型强子对撞机完成首次对撞



        欧洲大型强子对撞机(LHC)启动已久,准备更久。今年,这个庞然大物蓄势待发,准备撞开一道科学之门。在这扇门后,有着关于人类来自何处、世界由何构成的答案。



        11月23日,在命运多舛的LHC重启3天后,欧洲核子物理研究中心的科学家首次成功地让两束质子束流在对撞机内同时运行并进行了质子对撞,正式迈出了LHC科学进程的第一步。尽管当时碰撞的少量质子不会出现新物理现象,但这场“科学盛宴”终于开始正式“开餐”。



        11月30日,LHC创造了一项新的世界纪录,对撞机内的两束质子流都被加速到了1.18万亿电子伏特的能级,超越了之前由美国费米国家实验室加速器创下的0.98万亿电子伏特的纪录。“世界最强机器”自此实至名归。在进行短期技术维护后,LHC将于明年进行更高能量的质子束流对撞并开始主要的研究计划。



      LHC在2008年9月10日波澜壮阔地正式启动,准备为宇宙起源和基本粒子的研究宫殿上添砖加瓦。但这台大机器前脚刚踏下科学的加速器,后脚就踩了刹车:在启动9天后对撞机因两块磁铁之间的电连接部件在强电流通过时融化,导致氦泄漏,被迫停止运作,欧核中心用了一年多时间进行修理和加固才又让它“复工”。



        现在再回看这台对撞机跌跌撞撞的前进历程,人们可以发现,这台对撞机是为科学服务,而并不只为粒子世界效力,诸多相关科技皆因LHC得到长足进步,例如用于LHC数据分析和处理的世界最大规模“网格计算”网络诞生。其实,它的每一小段行进,都将是人类的一大步跳跃。  





10.哥本哈根气候大会达成协议



        在灾难面前,仿佛人人都能同仇敌忾。从12月7日开始,100多个国家的谈判代表和政府首脑陆续出现在哥本哈根联合国气候大会上,以期达成一份接替《京都议定书》的全球减排协议。而美国、中国、印度等排放大户在大会前夕相继宣布了各自的减排目标,更是让人在疑虑中充满期待。



        然而人聚一堂,心却成了散沙。发达国家有着自己心里的“小九九”,一面“乐善好施”地捂紧装钱的口袋,另一面还盘算着如何抱住排放权这块有限的“馅儿饼”,咬上最大的一口;而广大发展中国家作为气候变化的主要受害者,又如何能不为自己的未来发展据理力争。



        谁都知道,这短短十几天会期将是一场看不到硝烟的战争,但是谁也没想到,争斗甫一开场,火药味便如此浓烈。



        提前披露的“丹麦草案”出自少数发达国家之手,这份私下协议抛弃了《京都议定书》,背离了“巴厘岛路线图”,“劫贫济富”的用意明显。被激怒了的发展中国家不甘示弱,坚定地维护自己的立场。接下来的谈判在互相攻击之中呈现一片乱象,有人泪洒会场,有人病发倒地,有人愤而离席。就在会议快要结束的最后两天,大会主席临时换帅,取而代之的丹麦首相拉斯穆森再次强推“丹麦草案”,令谈判结果陡增变数。



        原定于18日结束的大会被迫延期一天,由美国、中国、印度、巴西和南非经过商讨后拟定的《哥本哈根协议》最终得以通过。这份协议进一步明确了发达国家和发展中国家“共同但有区别的责任”原则及分别应当承担的义务和采取的行动,表达了国际社会在应对气候变化长期目标、资金、技术和行动透明度等问题上的共识。中国为此次会议表现出了最大的诚意,尽了最大的努力,发挥了重要的建设性作用。



        大会落幕了,角力还将继续下去,但《哥本哈根协议》为明年将在墨西哥城举行的气候谈判奠定了基础。
责任编辑:nina
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