北京時(shí)間 1 月 7 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，隨著 2021 年的到來(lái)，生物醫(yī)學(xué)科學(xué)家仍將繼續(xù)與致命的疫情作斗爭(zhēng)，好讓我們的世界恢復(fù)如初。盡管新冠病毒帶來(lái)了各種各樣的挑戰(zhàn)，各個(gè)領(lǐng)域的研究人員卻不曾停下腳步，仍朝著重大突破努力前進(jìn)或積極啟動(dòng)新的項(xiàng)目。歐洲的科學(xué)家還必須應(yīng)對(duì)英國(guó)退歐之后的局面。與之相反，很多美國(guó)的科學(xué)家，倒是可能會(huì)迎來(lái)一個(gè)更加有希望的政治環(huán)境。美國(guó)總統(tǒng)選舉之后，有些研究人員可能會(huì)在應(yīng)對(duì)另一個(gè)全球危機(jī)——?dú)夂蜃兓校l(fā)揮重要作用?！犊茖W(xué)》雜志的新聞工作人員將為我們呈上他們對(duì) 2021 年在研究與政策領(lǐng)域可能出現(xiàn)的大事件的預(yù)期，涉及內(nèi)容包括保護(hù)公海生物多樣性到探索古人類(lèi)的互動(dòng)方式等等。
全球變暖：氣候變化評(píng)估報(bào)告
▲ 氣候變化可能會(huì)導(dǎo)致更多干旱，使得山火更加嚴(yán)重。
自聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)發(fā)布第五份評(píng)估報(bào)告以來(lái)，已經(jīng)過(guò)去了近八年時(shí)間。這個(gè)由氣候科學(xué)家志愿者組成的著名機(jī)構(gòu)從 1990 年開(kāi)始，一直在記錄人類(lèi)對(duì)全球變暖的影響。第六份報(bào)告由 700 多名科學(xué)家精心編制，因?yàn)橐咔槎七t發(fā)布。這份報(bào)告預(yù)期將在今年和明年分期發(fā)布，并有望進(jìn)一步闡明人類(lèi)對(duì)氣候變化的影響。新的報(bào)告以新一代氣候模型和場(chǎng)景為基礎(chǔ)，以未放緩的全球變化指標(biāo)為依據(jù)：數(shù)據(jù)顯示海平面上升正在加速；兩極冰川迅速融化；還有極端高溫、干旱和火災(zāi)陸續(xù)發(fā)生。今年 11 月份，世界各國(guó)將在蘇格蘭的格拉斯哥大學(xué)舉行下一個(gè)聯(lián)合國(guó)氣候峰會(huì)，屆時(shí)各國(guó)成員將進(jìn)一步提高他們對(duì)溫室氣體減排的承諾，并商定巴黎協(xié)定的完整規(guī)定。在新任總統(tǒng)表示將重新加入巴黎協(xié)定之后，美國(guó)亦會(huì)出席今年的氣候峰會(huì)。
傳染性疾?。横槍?duì)新冠病毒的藥物
除了針對(duì)新冠病毒的大規(guī)模疫苗接種之外，制藥公司也會(huì)在今年著手開(kāi)發(fā)可阻止新冠病毒流行和治療該傳染病癥狀的藥物。即便監(jiān)管機(jī)構(gòu)最近幾周已經(jīng)批準(zhǔn)了一些新的高效疫苗，許多人也接種了其中一種疫苗，但新冠病毒仍未根除。2020 年，只有抗病毒藥物瑞德西韋和其他少數(shù)幾種藥物對(duì)新冠病毒病的治療表現(xiàn)出有限的療效。這幾種藥物最初的開(kāi)發(fā)其實(shí)也都是為了治療其他的疾病。根據(jù)領(lǐng)先的制藥行業(yè)研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，為了確定新的候選藥物，研究人員已經(jīng)部署了人工智能和超級(jí)計(jì)算機(jī)，以及已經(jīng)有超過(guò) 590 種實(shí)驗(yàn)藥物正在開(kāi)發(fā)中。例如，研究人員十分看好一些化合物，它們可以通過(guò)抑制病毒的兩種蛋白酶中的一個(gè)，來(lái)破壞流行病毒的繁殖。雞尾酒療法或許可以控制病毒，這種療法已經(jīng)成功地用于治療艾滋病。蛋白酶抑制劑和其他化合物在細(xì)胞和動(dòng)物研究中看起來(lái)也十分有前景。但基于人類(lèi)志愿者的研究才剛剛起步，可能需要數(shù)年時(shí)間才能通過(guò)安全性和有效性評(píng)估。
行星科學(xué)：奔向火星的新型探測(cè)器
▲“空中吊車(chē)”，一種著陸裝置，用于放下重達(dá) 1 噸的 NASA 探測(cè)器，使其在火星表面軟著陸
火星的大氣層十分稀薄，因此探測(cè)器難以有效減速以在火星表面軟著陸。過(guò)去 50 年中，人們一共向火星表面發(fā)射了 18 個(gè)機(jī)器人探測(cè)器，其中有八個(gè)墜毀。今年，另外兩個(gè)探測(cè)器將再次嘗試登陸火星。2 月 18 日，NASA 的毅力號(hào)火星探測(cè)器（大小幾乎相當(dāng)于一輛 SUV）將開(kāi)始它的冒險(xiǎn)。著陸時(shí)，毅力號(hào)將借助降落傘和 “空中吊車(chē)”平臺(tái)上的減速火箭，來(lái)進(jìn)行減速。毅力號(hào)的目標(biāo)著陸點(diǎn)位于古老三角洲附近的耶澤羅撞擊坑。著陸后，毅力號(hào)將采集附近的巖石樣本，最后再返回地球。與此同時(shí)，中國(guó)的 “天問(wèn)一號(hào)”也將帶著一個(gè)軌道飛行器、一個(gè)著陸器平臺(tái)和一個(gè)探測(cè)器抵達(dá)火星。
顯微鏡觀察：更清楚地觀察蛋白質(zhì)
今年，研究人員的一個(gè)目標(biāo)是提高冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）的分辨率。這項(xiàng)技術(shù)旨在用于研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，有望幫助我們進(jìn)一步了解蛋白質(zhì)在保持人類(lèi)健康和引發(fā)疾病中起到的作用。另一項(xiàng)技術(shù)——X 射線(xiàn)晶體學(xué)，長(zhǎng)期以來(lái)一直是在 3D 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)，標(biāo)測(cè)單個(gè)原子的黃金標(biāo)準(zhǔn)。但這項(xiàng)技術(shù)僅適用于可以晶體化的蛋白質(zhì)。冷凍電子顯微鏡則不要求晶體。另外，冷凍電子顯微鏡的分辨率也在過(guò)去十年中得到了穩(wěn)步提升。2020 年，在研究人員使用配備了改進(jìn)型電子探測(cè)器的冷凍電子顯微鏡和軟件，繪制去鐵蛋白鐵的結(jié)構(gòu)圖時(shí)，該顯微鏡已經(jīng)突破了原子分辨率極限。去鐵蛋白鐵異常 “剛硬”，因此在使用冷凍電子顯微鏡繪制結(jié)構(gòu)時(shí)也更容易保持穩(wěn)定。接下來(lái)，研究人員希望可以繪制穩(wěn)定性稍差的蛋白質(zhì)。如果成功，這對(duì)結(jié)構(gòu)生物學(xué)家而言將是一大福音。他們將可以生成大型蛋白質(zhì)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖，以及無(wú)法晶體化的多種蛋白質(zhì)化合物的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。
天文學(xué)：韋伯空間望遠(yuǎn)鏡即將發(fā)射
漫長(zhǎng)的等待將很快結(jié)束：NASA 的旗艦望遠(yuǎn)鏡——詹姆斯 · 韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）曾因各種原因，發(fā)射時(shí)間數(shù)次推遲。終于，這臺(tái)期待已久的望遠(yuǎn)鏡將于 10 月 31 日升空。韋伯空間望遠(yuǎn)鏡是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的后繼者，配備 6.5 米寬的反射鏡，聚光能力是哈勃望遠(yuǎn)鏡的六倍。鍍金的蜂窩狀反射鏡可以被冷卻，以便收集遙遠(yuǎn)天體的紅外光，調(diào)查大爆炸理論的殘余紅外線(xiàn)證據(jù)。韋伯空間望遠(yuǎn)鏡也足夠敏感，可以檢查附近系外行星的大氣層，以尋找生命跡象和收集宇宙中最古老恒星與星系的光線(xiàn)。該望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目耗資 88 億美元，預(yù)期到項(xiàng)目完成還將花費(fèi)十幾億美元。項(xiàng)目的發(fā)射時(shí)間也比原計(jì)劃推遲了好幾年。最近，韋伯空間望遠(yuǎn)鏡完成了最后一系列測(cè)試。本月，工程師將最后一次展開(kāi)設(shè)備上的反射鏡，打開(kāi)設(shè)備上的多層遮陽(yáng)板，以確定設(shè)備一切正常。等到年中，韋伯空間望遠(yuǎn)鏡將被運(yùn)往法屬圭亞那，然后登上歐洲的亞利安五號(hào)火箭，前往下一站目的地：外太空。
能源：反應(yīng)堆將再次用于能源制造
世界上最大磁局限融合物理實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆——?dú)W洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆（JET）將在今年發(fā)起一項(xiàng)試驗(yàn)，來(lái)產(chǎn)生大量的聚變能。歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆位于英國(guó)，是一臺(tái)托卡馬克，即環(huán)磁機(jī)。它使用強(qiáng)大的磁體來(lái)約束熱等離子體，從而使原子核碰撞并融合，進(jìn)而釋放能力。升級(jí)后，該反應(yīng)堆將具備新的金屬內(nèi)襯和額外的加熱能；在今年的試驗(yàn)中，研究人員會(huì)向其注入氫同位素氘和氚（D-T）的有效混合物。這種燃料很少使用，因?yàn)殡熬哂蟹派湫裕枰⌒奶幚砗颓謇?。這種燃料上一次被使用還是在 1997 年。當(dāng)時(shí)，歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆在幾秒鐘內(nèi)只產(chǎn)生了 16 兆瓦的能量，遠(yuǎn)低于反應(yīng)生成所需的能量。新的試驗(yàn)在一開(kāi)始不會(huì)試圖產(chǎn)生更多能量，但會(huì)嘗試保持更長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。這個(gè)試驗(yàn)將有助于規(guī)劃大型的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）。國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆位于法國(guó)，目前正在建設(shè)中，擁有和歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆相似的形狀和內(nèi)襯。該反應(yīng)堆計(jì)劃于 2025 年投入使用，但將在 2030 年代中期之后才會(huì)開(kāi)始使用氘 - 氚混合燃料。
營(yíng)養(yǎng)學(xué)：營(yíng)養(yǎng)不良兒童的腸道健康
▲ 一種新的治療方法可以幫助營(yíng)養(yǎng)不良的兒童，比如圖中這個(gè)在孟加拉國(guó)羅興亞難民治療中心的男孩
數(shù)百萬(wàn)營(yíng)養(yǎng)不良的兒童有望在今年獲得幫助。這些兒童雖然獲得了適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)，也為營(yíng)養(yǎng)不良接受了治療，但仍未能完全康復(fù)。疫情帶來(lái)的混亂和失業(yè)，更會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)不良的兒童數(shù)量激增。營(yíng)養(yǎng)不良的兒童面臨的一個(gè)問(wèn)題是腸道微生物組的損壞，這會(huì)導(dǎo)致消化系統(tǒng)發(fā)育不良。為了修復(fù)腸道微生物組，健康專(zhuān)家正在等待孟加拉國(guó)的一項(xiàng)研究結(jié)果。該研究評(píng)估了一種低成本的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充品；該營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充品混合了容易找到的食材，比如鷹嘴豆，香蕉，大豆和花生粉。2019 年，該研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告說(shuō)，在小鼠和豬的實(shí)驗(yàn)中，血液標(biāo)志物的變化表明，該營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充品可修復(fù)腸道。隨后，研究團(tuán)隊(duì)對(duì) 60 名兒童進(jìn)行了為期一個(gè)月的初步研究。但該研究的持續(xù)時(shí)間并不足以驗(yàn)證該營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充品對(duì)發(fā)育的影響。自此之后，這些研究人員在一項(xiàng)為期三個(gè)月的針對(duì)更多營(yíng)養(yǎng)不良兒童的試驗(yàn)中，將新的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充品的干預(yù)效果與現(xiàn)有的補(bǔ)充品進(jìn)行了比較。
保護(hù)：聯(lián)合國(guó)希望保護(hù)公海
在我們地球上，有三分之二的海洋位于國(guó)家主權(quán)水域之外。這些公海的生物多樣性，幾乎沒(méi)有法律法規(guī)的保護(hù)。今年，聯(lián)合國(guó)計(jì)劃確定第一份專(zhuān)門(mén)旨在改變?cè)摖顩r的公約。這份公約有望提供一個(gè)途徑，以在公海上劃定海洋保護(hù)區(qū)域（MPA）。公約草案的措辭還設(shè)定了環(huán)境影響評(píng)估的最低標(biāo)準(zhǔn)，將要求各國(guó)在開(kāi)展可能危害海洋生物的商業(yè)活動(dòng)之前，先對(duì)即將開(kāi)展的活動(dòng)進(jìn)行評(píng)估。一個(gè)新的國(guó)際科學(xué)技術(shù)機(jī)構(gòu)——類(lèi)似于管理南極洲海洋生物的機(jī)構(gòu)——將審查海洋保護(hù)區(qū)域的提案。公約草案還提供了一個(gè)系統(tǒng)，以管理來(lái)自公海海洋生物的基因序列。
考古學(xué)：古代社會(huì)的新線(xiàn)索
今年，我們或許可以看到古人類(lèi)研究領(lǐng)域的新突破，因?yàn)檠芯咳藛T正將古代 DNA 分析與其他的分子和微生物線(xiàn)索相結(jié)合，以研究社會(huì)關(guān)系和遷徙?？茖W(xué)家將 DNA 證據(jù)與來(lái)自蛋白質(zhì)和同位素的數(shù)據(jù)、以及來(lái)自骨頭、牙菌斑和化石糞便中的微化石和病原體的數(shù)據(jù)相結(jié)合。今年，這樣的研究可以確定哪些早期凱爾特家族成員繼承了財(cái)富。這些研究也可以用來(lái)確定《圣經(jīng)》中非利士人的故鄉(xiāng)，以及弄清楚歐洲早期盎格魯 - 撒克遜人和希臘人的身份，還有中國(guó)和埃及的木乃伊身份。
公共健康：縮水的疫苗傷害賠償
美國(guó)政府原先打算拿出 40 億美元資金來(lái)補(bǔ)償因疫苗受到傷害的人。但是，這筆資金在本月可能會(huì)繼續(xù)縮水。美國(guó)政府提出的更改很有可能會(huì)在一月中旬生效。如果人們?cè)诓磺‘?dāng)?shù)刈⑸淞肆鞲小⑵苽L(fēng)和其他疫苗之后肩部受傷，他們想要獲得疫苗傷害賠償時(shí)，這個(gè)程序可能會(huì)更加復(fù)雜且耗時(shí)。但是，新的規(guī)定不會(huì)影響因接種新冠病毒疫苗而受傷的那些人，他們需要申請(qǐng)另一個(gè)政府賠償項(xiàng)目。
生物醫(yī)學(xué)：癌癥藥物即將獲得批準(zhǔn)
三十多年來(lái)，科學(xué)家一直希望使用讓 KRAS 蛋白質(zhì)失去活性的方法來(lái)縮小腫瘤。KRAS 蛋白質(zhì)的生長(zhǎng)信號(hào)會(huì)推動(dòng)許多癌癥類(lèi)型。人們?cè)J(rèn)為，藥物對(duì) KRAS 蛋白質(zhì)不起作用，部分原因在于 KRAS 蛋白質(zhì)上沒(méi)有明顯的口袋可以讓抑制劑靶向該蛋白質(zhì)。但如今，多家公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一些化合物，可以靶向某些促癌突變體 KRAS 蛋白質(zhì)，并抑制他們的信號(hào)。這些藥物先是在嚙齒動(dòng)物試驗(yàn)中，接著在癌癥患者試驗(yàn)中，已經(jīng)表現(xiàn)出積極的結(jié)果。2020 年 12 月，制藥公司安進(jìn)已經(jīng)向美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）提出申請(qǐng)，審核該公司的 KRAS 藥物——sotorasib。Sotorasib 或許會(huì)成為今年該類(lèi)新型藥物中第一個(gè)獲批準(zhǔn)的藥物。該藥物可能會(huì)首先被批準(zhǔn)用于治療部分肺癌患者。另一家公司也計(jì)劃在今年提交 KRAS 藥物的批準(zhǔn)申請(qǐng)。
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