疫苗帶來(lái)希望

2019年12月31日，中國(guó)武漢市衛(wèi)健委報(bào)告稱(chēng)，出現(xiàn)了一系列性狀可疑的肺炎病例，已有27人確診。2020年1月8日，《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)導(dǎo)稱(chēng)，中國(guó)科研人員已經(jīng)把這次肺炎同一種新型冠狀病毒聯(lián)系在了一起。1月11日，科學(xué)家在網(wǎng)上公布了我們現(xiàn)在所稱(chēng)“新冠病毒”的基因序列。數(shù)小時(shí)之后，研究者們就開(kāi)始研發(fā)新冠疫苗了。

第一個(gè)月，局面一片混亂。沒(méi)人知道致命的新冠病毒究竟是怎么威脅全地球人性命的，未來(lái)又會(huì)出現(xiàn)怎樣的變異。疫情暴發(fā)之初，似乎并沒(méi)有大范圍向疫情中心之外的國(guó)家傳播，世界衛(wèi)生組織因而沒(méi)有第一時(shí)間宣布新冠疫情為受?chē)?guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件。然而，到了1月末，全世界都已確定受到了此次疫情的威脅。

2月，數(shù)家公司啟動(dòng)了積極的新冠疫苗研發(fā)計(jì)劃。在中國(guó)，康希諾生物、科興生物和中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“國(guó)藥集團(tuán)”）率先邁出了第一步。在美國(guó)，走在前面的是莫德納（Moderna）和Inovio制藥。在歐洲，德國(guó)生物新科技公司BioNTech開(kāi)發(fā)出了一種候選疫苗，隨后同制藥巨頭輝瑞（Pfizer）分享了成果。在英國(guó)牛津大學(xué)，一支學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一款疫苗，最終吸引了另一大制藥巨頭阿斯利康（AstraZeneca）的加盟。此外，楊森（Janssen）和賽諾菲巴斯德（Sanofi Pasteur）也加入了競(jìng)爭(zhēng)。

在眾多競(jìng)爭(zhēng)者中，兩家中國(guó)企業(yè)使用了整株病毒開(kāi)發(fā)候選疫苗，其余所有企業(yè)都只是挑選了新冠病毒表面蛋白，也即刺突蛋白。

新冠病毒疫苗研發(fā)和測(cè)試速度都打破了紀(jì)錄，這就是2020年最大的突破

為了開(kāi)發(fā)有效疫苗，研究人員使用了一系列令人眼花繚亂的技術(shù)。莫德納和輝瑞/BioNTech，使用了一種此前從未將任何藥物推向市場(chǎng)的策略：實(shí)驗(yàn)室制信使RNA（mRNA）。他們仿照新冠病毒的刺突蛋白設(shè)計(jì)了基因密碼片段，并且用脂肪層把這些片段包裹起來(lái)，這樣它們就能溜到人體細(xì)胞中，產(chǎn)生病毒蛋白，進(jìn)而令人體產(chǎn)生抗體。

Inovio則選擇用DNA編碼刺突蛋白。其他競(jìng)爭(zhēng)者，包括康希諾、牛津團(tuán)隊(duì)和楊森在內(nèi)，都選擇利用無(wú)害病毒載體——通常是會(huì)引起感冒的腺病毒——將刺突蛋白基因輸送到人體細(xì)胞中。

賽諾菲巴斯德、諾瓦瓦克斯（Novavax）和三葉草生物制藥（Clover Biopharmaceuticals）則選擇在細(xì)胞培養(yǎng)階段通過(guò)基因手段編輯刺突蛋白，從而令疫苗本身呈現(xiàn)蛋白狀態(tài)。

然而，研發(fā)疫苗并不僅僅是選用技術(shù)。疫苗還必須通過(guò)測(cè)試，首先是安全性測(cè)試，然后是有效性測(cè)試。測(cè)試中，會(huì)有成千上萬(wàn)的被試接種試驗(yàn)疫苗或安慰劑，然后，研究人員對(duì)他們展開(kāi)密切監(jiān)測(cè)，看看誰(shuí)會(huì)得病。2月，美國(guó)國(guó)家過(guò)敏和傳染病研究所所長(zhǎng)安東尼·福奇（Anthony Fauci）曾表示，正常情況下，開(kāi)發(fā)疫苗需要6年至8年時(shí)間。他還預(yù)言，就新冠疫苗來(lái)說(shuō)，3月會(huì)開(kāi)始小型臨床試驗(yàn)，但更大規(guī)模的試驗(yàn)要等到6月以后，最理想的情況下，“也要花至少6～8個(gè)月才能確定疫苗是否有效”。然而，現(xiàn)實(shí)比福奇原來(lái)預(yù)想的還要理想。

疫苗開(kāi)發(fā)領(lǐng)域在4月就得到了一個(gè)令人振奮的好消息——科興生物率先證明，新冠疫苗可以安全地保護(hù)猴子免受病毒的國(guó)際“挑戰(zhàn)”。該實(shí)驗(yàn)之后，又有很多接種了疫苗的猴子成功應(yīng)對(duì)了挑戰(zhàn)。

2020年4月19日，也就是公開(kāi)報(bào)導(dǎo)第一例成功猴子實(shí)驗(yàn)之后的第一天，已經(jīng)有5家公司的疫苗進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段，且至少還有71種備選疫苗處于前臨床試驗(yàn)階段。4月末，美國(guó)總統(tǒng)特朗普開(kāi)始大力宣傳一個(gè)叫作“曲率極速行動(dòng)”的計(jì)劃，允諾投入數(shù)十億美元研發(fā)新冠疫苗。這位經(jīng)常歪曲事實(shí)的總統(tǒng)許下的這個(gè)諾言倒是可信得不同尋?！恼詈笙蜻@個(gè)計(jì)劃注入了大約110億美元的資金。

7月，疫苗研發(fā)的競(jìng)爭(zhēng)出現(xiàn)了幾個(gè)意外。由于中國(guó)極為成功地控制住了病毒的傳播，他們研發(fā)的候選疫苗只能在國(guó)外接受測(cè)試，這拖慢了它們的研發(fā)進(jìn)度。7月27日，莫德納和輝瑞/BioNTech研發(fā)的候選疫苗都進(jìn)入了有效性試驗(yàn)階段，且在疫情嚴(yán)重地區(qū)招募的試驗(yàn)志愿者很快就超過(guò)了中國(guó)疫苗。這兩方研發(fā)的mRNA疫苗率先跨過(guò)終點(diǎn)線(xiàn)。11月，這兩種疫苗正式公布的有效性都在95%左右。

95%！這比幾乎所有人此前放開(kāi)膽子設(shè)想的都要高。各方力量的聯(lián)合推動(dòng)科學(xué)從零開(kāi)始以革命性的速度研發(fā)出了安全有效的新冠疫苗。研究人員此前從未以如此之快的速度針對(duì)同一種傳染病研發(fā)如此之多的實(shí)驗(yàn)疫苗；此前從未有如此之多的競(jìng)爭(zhēng)者以如此之大的開(kāi)放性和如此之高的頻率展開(kāi)合作；此前從未有如此之多的候選疫苗同時(shí)進(jìn)入大規(guī)模有效性試驗(yàn)階段；此前從未有如此之多的政府、產(chǎn)業(yè)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和非營(yíng)利組織在如此之短的時(shí)間內(nèi)向同一種傳染病投入如此之多的資金、人力和物力。然而，生物學(xué)可能才是新冠疫苗收獲成功的最關(guān)鍵因素。

此外，俄羅斯加馬列亞流行病學(xué)和微生物學(xué)研究所報(bào)告稱(chēng)，他們研發(fā)的疫苗有效性與那些mRNA疫苗接近。再之后就是國(guó)藥集團(tuán)和阿斯利康/牛津大學(xué)研發(fā)的候選疫苗，它們的測(cè)試結(jié)果雖然還有一些疑問(wèn)之處，但總的來(lái)說(shuō)也是大有希望。要知道，光是阿斯利康/牛津大學(xué)研發(fā)的這種疫苗就能提供30億支——比現(xiàn)有的兩種mRNA疫苗加起來(lái)都多。

到了12月10日，有162種候選疫苗正在研發(fā)，52種已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。

可以肯定的是，目前的臨床試驗(yàn)結(jié)果主要都來(lái)自興高采烈的公司新聞發(fā)布稿，而非可能會(huì)引起警覺(jué)的完整實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。至少在2021年春天之前，即便是在最為富裕的國(guó)家，疫苗也會(huì)處于稀缺狀態(tài)，貧困國(guó)家肯定要等上更長(zhǎng)時(shí)間，哪怕旨在降低各國(guó)獲取疫苗難度的“新冠疫苗全球獲取機(jī)構(gòu)”這一世界性聯(lián)盟已經(jīng)成立。

在其他方面，這個(gè)遭受疫情大流行摧殘的世界也還有很長(zhǎng)的路要走。疫苗上市時(shí)間的延遲、生產(chǎn)制造問(wèn)題以及供應(yīng)鏈的斷裂，都會(huì)讓雄心勃勃的疫苗計(jì)劃付諸東流。此外，疫苗只能預(yù)防疾病，不能阻止病毒的傳播，因而也不會(huì)為疫情大流行的終結(jié)帶來(lái)太多正面影響。最糟糕的是，在疫苗從有效性試驗(yàn)過(guò)渡到面向整個(gè)人群的全面接種過(guò)程中，還可能會(huì)出現(xiàn)一些嚴(yán)重的副作用。

CRISPR療法獲得成功

自具有革命意義的基因編輯工具CRISPR在2012年橫空出世以來(lái)，它就賦予了研究人員改造農(nóng)作物和動(dòng)物的全新能力，同時(shí)也激起了道德方面的爭(zhēng)議，還贏得了一次諾貝爾獎(jiǎng)。如今，CRISPR再次掀起波瀾，它治愈了兩種遺傳血液疾病，從而在臨床實(shí)踐上取得了第一次成功。患有β-地中海貧血的病患體內(nèi)攜氧血紅蛋白濃度偏低，這會(huì)導(dǎo)致他們體質(zhì)變差，易感疲勞。而那些患有鐮狀細(xì)胞貧血癥的人們會(huì)產(chǎn)生一種有缺陷的蛋白質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生鐮刀狀血紅細(xì)胞。這種細(xì)胞會(huì)阻塞血管，還常常會(huì)引起嚴(yán)重疼痛、器官損壞和中風(fēng)。

為了治療3名鐮狀細(xì)胞貧血癥患者，研究人員從他們每人身上提取了不成熟的血細(xì)胞，也就是血液干細(xì)胞。接著，他們使用CRISPR技術(shù)禁用了血液干細(xì)胞內(nèi)的一個(gè)“閉”開(kāi)關(guān)——在成年人體內(nèi)，這個(gè)閉開(kāi)關(guān)會(huì)阻止胎兒血紅蛋白的生產(chǎn)，但這種血紅蛋白可以有效對(duì)抗血細(xì)胞鐮狀突變產(chǎn)生的影響。在病患通過(guò)化療清除了體內(nèi)所有病變血液干細(xì)胞后，研究人員再將經(jīng)CRISPR修正的血細(xì)胞注入他們體內(nèi)。

2020年12月，瑞士CRISPR制藥公司和福泰制藥公司（Vertex Pharmaceuticals）報(bào)告稱(chēng)，17個(gè)月前結(jié)束治療的這3名病人，現(xiàn)在能夠生產(chǎn)足量胎兒血紅蛋白，并且擺脫了過(guò)去每幾個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)的疼痛癥狀。其中一位病人是一名育有3個(gè)孩子的年輕母親，她稱(chēng)CRISPR療法改變了她的人生。除了上述3名鐮狀細(xì)胞貧血癥患者之外，這兩家公司還用CRISPR治療了7名因患有β-地中海貧血癥而需要輸血的病人。據(jù)稱(chēng)，這7名病患自接受治療后沒(méi)有再接受過(guò)輸血。在經(jīng)過(guò)更多測(cè)試后，這種新療法取得的成功將可以和基因療法相媲美——后者以在血液干細(xì)胞中加入血紅蛋白DNA的方式治療上述兩種疾病。不過(guò)，和基因療法不同，CRISPR療法需要配合高科技醫(yī)療護(hù)理，且治療一名病患的成本高達(dá)100萬(wàn)美元以上——這就意味著非洲大多數(shù)地區(qū)都無(wú)法承受這類(lèi)療法的代價(jià)，而那里正是鐮狀細(xì)胞貧血癥患者的重災(zāi)區(qū)。

CRISPR修復(fù)了鐮狀血細(xì)胞

科學(xué)家為多樣化奔走呼告

5月末，紐約中央公園里爆發(fā)了一場(chǎng)為期數(shù)天的種族沖突，當(dāng)事雙方分別是一名養(yǎng)狗的白人和一名愛(ài)好觀(guān)鳥(niǎo)的黑人。在這一事件中，科學(xué)家紛紛涌向推特（Twitter）贊美并支持這位黑人自然愛(ài)好者。推特上的“#黑人觀(guān)鳥(niǎo)組”主題標(biāo)簽很快就為其他領(lǐng)域（涉及學(xué)科從神經(jīng)科學(xué)到物理學(xué)，無(wú)所不包）的科學(xué)家所仿效，他們都想在推特、Zoom（以視頻會(huì)議為主營(yíng)服務(wù)的一個(gè)平臺(tái)）等平臺(tái)上創(chuàng)建黑人科學(xué)家社群。“我們這個(gè)群體人數(shù)本來(lái)就不多，相互之間也缺乏聯(lián)系，所以真的很有必要在虛擬空間里聚集起來(lái)成為一個(gè)整體。”協(xié)助創(chuàng)建了“#神經(jīng)科學(xué)黑人研究組”話(huà)題的密歇根州立大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士生蒂埃爾·里金斯（Ti’Air Riggins）說(shuō)。

這些社交媒體事件發(fā)生的背景是：西方社會(huì)對(duì)美國(guó)警察跪殺黑人反應(yīng)強(qiáng)烈，從而引發(fā)了“黑人的命也是命”運(yùn)動(dòng)，而科學(xué)界內(nèi)部也出現(xiàn)了有關(guān)為有色群體創(chuàng)造更公平、更友好環(huán)境的討論。許多科學(xué)家都希望通過(guò)這些討論接觸過(guò)去甚少關(guān)注這類(lèi)問(wèn)題的同行。“所有有色人群都處境艱難，”率先創(chuàng)辦“#黑人植物學(xué)家組”話(huà)題標(biāo)簽的巴克內(nèi)爾大學(xué)植物學(xué)家塔尼莎·威廉姆斯（Tanisha Williams）說(shuō)，“這是個(gè)系統(tǒng)性問(wèn)題?！?/p>

雖然現(xiàn)在就討論2020年發(fā)生的種種事件是否能帶來(lái)長(zhǎng)久改變還為時(shí)尚早，但很多問(wèn)題都確實(shí)有希望得到改善?！?020年給人的感覺(jué)大為不同，”自20世紀(jì)70年代起就開(kāi)始研究多樣化、平等、包容問(wèn)題的美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)高級(jí)顧問(wèn)雪莉·馬爾科姆（Shirley Malcom）說(shuō)：“突然之間，在喬治·弗洛伊德（George Floyd）事件發(fā)生之后，有關(guān)多樣化、平等、包容的問(wèn)題至少能引起人們的注意了?！彼l(fā)現(xiàn)，很多科學(xué)家現(xiàn)在都對(duì)自己社群內(nèi)的系統(tǒng)性種族主義問(wèn)題持更加開(kāi)放的態(tài)度。

“我確實(shí)感受到我們的聲音正在以（與此前）不同的方式被大家聽(tīng)到，”威廉姆斯說(shuō)，“不過(guò)，問(wèn)題肯定不會(huì)很快就解決，我們還有很長(zhǎng)的路要走。”

全球變暖預(yù)警更加明晰

40多年前，全球頂尖的氣候?qū)W家在馬薩諸塞州伍茲霍爾聚到一起，只為回答一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題：如果人類(lèi)持續(xù)釋放溫室氣體，那么地球究竟會(huì)變得有多熱？他們根據(jù)基本氣候模型推測(cè)出的答案很寬泛：如果大氣中的二氧化碳濃度達(dá)到前工業(yè)時(shí)代的兩倍，那么這顆行星的溫度會(huì)上升1.5℃至4.5℃。這個(gè)范圍實(shí)在是太廣，如果實(shí)際變暖幅度處于這個(gè)范圍的低值一端，那么只會(huì)引起一些小麻煩；但如果處于高值一端，那可能會(huì)造成氣候?yàn)?zāi)難。2020年，氣候?qū)W家終于排除了最溫和的情況——但也排除了最嚴(yán)重的情況。數(shù)十年的科學(xué)進(jìn)展終于縮小了這個(gè)溫度變化范圍。其中最為特別的挑戰(zhàn)是認(rèn)清云對(duì)熱量的捕獲和反射效應(yīng)。云既能放大溫室效應(yīng)，又能抑制溫室效應(yīng)，具體如何取決于它們的厚度、位置和組成?，F(xiàn)在，得到衛(wèi)星數(shù)據(jù)支撐的高分辨率云層模型已經(jīng)證明，全球變暖會(huì)使處于低空且遮擋光線(xiàn)的云變薄：空氣溫度的上升會(huì)擠出云層中的水分，并且抑制驅(qū)動(dòng)云形成的湍流。

更長(zhǎng)時(shí)間、更可靠的溫度記錄也幫助氣候?qū)W家縮小了全球變暖的升溫范圍。地球古氣候研究——這類(lèi)研究根據(jù)冰川和海洋沉積物核心估測(cè)古代地球溫度以及二氧化碳濃度——向我們展示了進(jìn)入工業(yè)化時(shí)代之前溫室氣體是如何驅(qū)動(dòng)地球溫度上升的。此外，現(xiàn)代全球變暖過(guò)程如今已經(jīng)經(jīng)歷了足夠長(zhǎng)的時(shí)間并且令地球表面溫度比前工業(yè)時(shí)代上升了1.1℃，研究人員也可以據(jù)此更加自信地建模預(yù)測(cè)未來(lái)溫度的變化趨勢(shì)。

2020年，世界氣候研究項(xiàng)目的25名科學(xué)家以上述進(jìn)展為基礎(chǔ)成功地將地球溫度上升范圍縮小至2.6℃～3.9℃區(qū)間。這項(xiàng)研究排除了部分最壞情況——但也幾乎肯定全球變暖會(huì)導(dǎo)致洪水淹沒(méi)海岸城市、極端熱浪不斷惡化、數(shù)百萬(wàn)人流離失所。

人們不再期待云能顯著抑制全球變暖

如果我們足夠幸運(yùn)，那么這番逐漸清晰的圖景應(yīng)當(dāng)能刺激我們采取行動(dòng)。如今，地球大氣中的二氧化碳含量已經(jīng)達(dá)到了0.042%——距兩倍于前工業(yè)化時(shí)代的0.056%已經(jīng)超過(guò)了一半。如果人類(lèi)面對(duì)氣候變化的現(xiàn)狀遲遲沒(méi)有采取積極的應(yīng)對(duì)措施，那么到2060年，大氣二氧化碳濃度就將達(dá)到這個(gè)水平——并且令可以預(yù)見(jiàn)的全球變暖無(wú)可逆轉(zhuǎn)。

發(fā)現(xiàn)詭秘的快速射電暴源

大家都喜歡神秘的故事。就拿快速射電暴來(lái)說(shuō)吧——簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這種現(xiàn)象就是遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的強(qiáng)烈無(wú)線(xiàn)電波閃光。13年來(lái)，無(wú)數(shù)天文學(xué)家為之吸引，熱忱地想要究明這種現(xiàn)象的起源。有一個(gè)笑話(huà)是這么說(shuō)的，解釋快速射電暴起源的理論比快速射電暴現(xiàn)象總數(shù)還多。（目前，天文學(xué)家總共才確認(rèn)了100多個(gè)快速射電暴。）

磁星也是一種中子星，但它的磁場(chǎng)比地球上任何一塊磁鐵都要強(qiáng)1億倍以上

目前，這些宇宙?zhèn)商絺円呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)嫌疑比較大的“犯罪嫌疑人”：磁星，也就是攜帶強(qiáng)磁場(chǎng)的中子星。因?yàn)榭焖偕潆姳┱娴暮芸?，所以它們的源頭一定是一種體積較小但能量密度極高的天體，而磁星就符合這個(gè)條件?！叭剂稀庇帽M的恒星坍縮成一座城市大小時(shí)就有可能形成磁星。不過(guò)，雖然天文學(xué)家已經(jīng)把一些快速射電暴的源頭追蹤到了特定星系，但沒(méi)有望遠(yuǎn)鏡的性能高到足以在這么遠(yuǎn)的距離上將快速射電暴的源頭同一顆磁星聯(lián)系在一起。

接著，在2020年4月，銀河系內(nèi)突然出現(xiàn)了一個(gè)快速射電暴——這個(gè)距離近到了天文學(xué)家可以“勘察現(xiàn)場(chǎng)”的程度。位于不列顛哥倫比亞省的加拿大氫強(qiáng)度測(cè)繪實(shí)驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡就是負(fù)責(zé)尋找快速射電暴的先驅(qū)，它幫助天文學(xué)家將快速射電暴的源頭鎖定在了天空中的一小塊區(qū)域，并且很快得到了美國(guó)射電發(fā)射陣列STARE2的證實(shí)。對(duì)高頻敏感的地球軌道觀(guān)測(cè)站很快就發(fā)現(xiàn)，那塊天區(qū)中一個(gè)名叫SGR1935+2154的磁星當(dāng)時(shí)正在活動(dòng)，噴射出大量x射線(xiàn)和γ射線(xiàn)。

雖然研究快速射電暴的天文學(xué)家認(rèn)為他們終于發(fā)現(xiàn)了“真兇”，但他們?nèi)耘f不知道磁星究竟是怎么產(chǎn)生射電暴的。它們可能來(lái)自接近磁星表面的地方，在磁場(chǎng)線(xiàn)斷裂和重連的地方產(chǎn)生——這就和太陽(yáng)耀斑的機(jī)制類(lèi)似。它們也有可能來(lái)自更遠(yuǎn)的地方，在沖擊波與帶電粒子云相撞時(shí)產(chǎn)生激光狀的射電脈沖。

發(fā)現(xiàn)最古老的狩獵場(chǎng)景

4萬(wàn)多年前的印度尼西亞蘇拉威西島上，一位史前時(shí)代的帕布洛·畢加索（Pablo Picasso）冒險(xiǎn)進(jìn)入了一座洞穴的深處，在墻壁上畫(huà)下了一系列頭部像動(dòng)物一樣的人類(lèi)狩獵者追捕野豬和水牛的場(chǎng)景。就在一年前，我們確定了這些令人嘖嘖稱(chēng)奇的洞穴壁畫(huà)的年齡，它們也成為目前已知最早的現(xiàn)代人類(lèi)繪制的具象藝術(shù)作品。

2017年，一位印度尼西亞研究人員碰巧路過(guò)那個(gè)洞穴時(shí)，一看到墻上的圖形，他就知道發(fā)現(xiàn)了一些特別的東西。畫(huà)中的動(dòng)物看上去就是蘇拉威西的疣豬和倭水牛，它們現(xiàn)在仍舊生活在這座島上。不過(guò)，真正吸引考古學(xué)家的，是那8個(gè)手持長(zhǎng)矛、繩索，外形類(lèi)似動(dòng)物的人類(lèi)狩獵者形象。其中的幾個(gè)獵人似乎長(zhǎng)著長(zhǎng)長(zhǎng)的嘴巴或鼻子，一個(gè)有尾巴，還有一個(gè)的嘴巴像是鳥(niǎo)的喙。

研究人員說(shuō)，這位史前藝術(shù)家描繪的可能是戴著面具或偽裝的獵人，但也有可能代表著神秘的獸人雜交體。其他古代藝術(shù)作品中也出現(xiàn)過(guò)這類(lèi)雜交體，其中包括在德國(guó)阿爾卑斯山脈發(fā)現(xiàn)的一尊具有35 000年歷史的獅人象牙雕像。

這些畫(huà)作中有一部分覆蓋著坑坑洼洼的白色礦物質(zhì)沉積物，研究人員稱(chēng)其為“洞穴爆米花”。這些爆米花中的鈾以固定速率衰變，研究人員正是以此為線(xiàn)索，推測(cè)出畫(huà)作顏料上的礦物質(zhì)有大約44 000年的歷史。這就意味著整個(gè)洞穴至少也有44 000年的歷史——研究人員在2019年12月末報(bào)告稱(chēng)，這比其他任何已知的人類(lèi)具象巖石藝術(shù)作品的歷史還要悠久大約4 000年。這一發(fā)現(xiàn)也讓印度尼西亞毫無(wú)疑問(wèn)地?fù)魯×藲W洲，成了目前已知現(xiàn)代人類(lèi)第一次創(chuàng)造具象藝術(shù)的地方。

印度尼西亞洞穴上的畫(huà)向我們展示了渺小的人類(lèi)狩獵者是如何用繩索和長(zhǎng)矛困住倭水牛的

如果畫(huà)中的圖像的確描繪的是獸人獵手，那么它們的作者很有可能已經(jīng)邁過(guò)了一個(gè)重要的認(rèn)知里程碑：擁有能夠想象不存在的生物的能力。研究人員稱(chēng)，這種能力正是大多數(shù)現(xiàn)代宗教（以及古代宗教）的根源。

人工智能解開(kāi)了蛋白質(zhì)折疊之謎

50年來(lái)，科學(xué)家一直在努力解決生物學(xué)的最大挑戰(zhàn)之一：預(yù)測(cè)氨基酸序列在變成活性蛋白質(zhì)時(shí)折疊形成的準(zhǔn)確三維形狀。2020年，他們終于實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)，開(kāi)發(fā)出了一種人工智能程序，它能像實(shí)驗(yàn)室繪制那樣精確地預(yù)測(cè)大多數(shù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的結(jié)構(gòu)決定了它的生化功能，所以這種新程序可以幫助研究人員發(fā)現(xiàn)疾病機(jī)制，開(kāi)發(fā)新藥，甚至還能創(chuàng)造耐旱植物和低成本生物燃料。

傳統(tǒng)上，研究人員使用像X射線(xiàn)結(jié)晶和低溫電子顯微鏡這樣比較費(fèi)力的技術(shù)破譯蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。然而，用這類(lèi)方法得到詳細(xì)分子圖譜的蛋白質(zhì)大約只有17萬(wàn)種，而目前已知的蛋白質(zhì)多達(dá)2億種。計(jì)算機(jī)生物學(xué)家一直夢(mèng)想著，通過(guò)給約束蛋白質(zhì)三維形狀的氨基酸相互作用建模來(lái)簡(jiǎn)便地預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。不過(guò)，由于氨基酸之間發(fā)生相互作用的方式實(shí)在是太多了，即便單個(gè)蛋白質(zhì)可能呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)數(shù)目也是天文數(shù)字。

人工智能預(yù)測(cè)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（深灰色）和實(shí)驗(yàn)確定的（白色）幾乎完美吻合

1994年，結(jié)構(gòu)生物學(xué)家發(fā)起了一項(xiàng)兩年一次的競(jìng)賽，稱(chēng)為“蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的關(guān)鍵評(píng)估”（CASP）。參賽者會(huì)得到大約100個(gè)結(jié)構(gòu)未知的蛋白質(zhì)的氨基酸序列。一些研究小組會(huì)努力預(yù)測(cè)它們的結(jié)構(gòu)，與此同時(shí)，其他小組則在實(shí)驗(yàn)室中繪制同樣這些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。之后，再對(duì)比他們得到的結(jié)果。在這項(xiàng)競(jìng)賽的初期，對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小蛋白質(zhì)的預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)室觀(guān)察結(jié)果相當(dāng)吻合。然而，對(duì)更有挑戰(zhàn)性的大蛋白質(zhì)的預(yù)測(cè)就和實(shí)驗(yàn)室觀(guān)察結(jié)果想去甚遠(yuǎn)了。

如今，這種情況再也不會(huì)出現(xiàn)了。2020年，深度思維（DeepMind）的研究人員設(shè)計(jì)了一種人工智能程序，在滿(mǎn)分為100分的測(cè)試中得到了92.4的平均分——在這些測(cè)試中，只要得分超過(guò)90，就可以認(rèn)為結(jié)果與實(shí)驗(yàn)繪制的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一樣準(zhǔn)確。在預(yù)測(cè)最有挑戰(zhàn)性的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，這個(gè)名叫“阿爾法折疊”（AlphaFold）的程序平均得到了87分，領(lǐng)先了第二名25分之多。此外，因?yàn)楦?jìng)賽規(guī)則要求參賽者公開(kāi)研究方法供他人使用，所以比賽組織方表示，其他研究小組追上阿爾法折疊的成就只需幾個(gè)月時(shí)間。

精英控制者如何控制艾滋病毒

和所有逆轉(zhuǎn)錄病毒一樣，艾滋病病毒也有一個(gè)可以讓它躲避攻擊的討厭特性：它會(huì)將自己的遺傳物質(zhì)整合到人類(lèi)染色體中，創(chuàng)造出可以容它藏身的“水庫(kù)”，這個(gè)水庫(kù)不會(huì)被免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，且對(duì)抗逆轉(zhuǎn)錄藥物免疫。然而，它究竟藏身在哪兒其實(shí)影響很大。

2020年，一項(xiàng)針對(duì)64名雖然攜帶艾滋病病毒但在沒(méi)有抗逆轉(zhuǎn)錄藥物的幫助下仍能連續(xù)數(shù)年保持健康的病患的研究表明，他們自身非比尋常的成功與病毒潛伏在他們基因組中的位置有關(guān)。雖然對(duì)這些“精英控制者”的新認(rèn)識(shí)并不會(huì)直接帶來(lái)治愈艾滋病的療法，但它開(kāi)辟了一種全新的策略，也即可以讓其他感染艾滋病病毒的患者在不經(jīng)過(guò)治療的情況下也能輕松生存數(shù)十年。

這些精英控制者大概占到了全部3 800萬(wàn)艾滋病病毒攜帶者的0.5%，已經(jīng)有很多研究考察過(guò)他們的情況。不過(guò)，2020年的這項(xiàng)新研究在規(guī)模和范圍上都鶴立雞群，對(duì)比了64名精英控制者和41名正在接受治療的病患體內(nèi)的艾滋病病毒。艾滋病病毒將自己植入基因時(shí)能產(chǎn)生最大的破壞效果。當(dāng)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄基因時(shí)，這些和基因結(jié)合在一起的艾滋病病毒，或者說(shuō)“原病毒”，會(huì)產(chǎn)生能夠感染其他細(xì)胞的新病毒。如果艾滋病病毒停留在“基因沙漠”中——也就是很少能轉(zhuǎn)錄DNA的那部分染色體——原病毒就會(huì)像一輛雖然功能健全但困在沒(méi)有汽油售賣(mài)之處的汽車(chē)，沒(méi)法產(chǎn)生影響。

這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在精英控制者體內(nèi)，有45%功能正常的原病毒待在基因沙漠中，相較之下，那些正在接受治療的病患只有17.8%待在那些位置。根據(jù)研究人員的推測(cè)，精英控制者的免疫反應(yīng)通過(guò)某種方式清除了停留在危險(xiǎn)地點(diǎn)的原病毒。現(xiàn)在，研究人員面臨的挑戰(zhàn)是找到有效的干預(yù)措施，訓(xùn)練絕大多數(shù)艾滋病病毒攜帶者的免疫系統(tǒng)以類(lèi)似的方式工作。

艾滋病病毒（深色）將自己注入宿主DNA中

這番新認(rèn)識(shí)也表明，我們長(zhǎng)期以來(lái)一直采取的通過(guò)消除艾滋病病毒水庫(kù)治愈病患的嘗試之所以屢屢受挫，很可能是因?yàn)檫@種方法實(shí)在是太過(guò)超前了。相反，成功的秘訣或許應(yīng)該是縮小這些水庫(kù)——然后讓人體與這些病毒和平相處——并且牢牢記住那句古老的房地產(chǎn)箴言：地段、地段，還是地段。

實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)

科學(xué)家尋找那些能夠在室溫條件下以零電阻導(dǎo)電的物質(zhì)已經(jīng)有數(shù)十年之久了。2020年，他們終于找到了第一種室溫超導(dǎo)材料。那是一種含氫、硫和碳的化合物，它在受到接近地球核心的高壓時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)。這一發(fā)現(xiàn)也促使人們尋找正常表面壓力下的室溫超導(dǎo)體，這類(lèi)材料能夠徹底改變現(xiàn)有技術(shù)，并且節(jié)省下電流在導(dǎo)線(xiàn)中流動(dòng)時(shí)浪費(fèi)的大量能源。

一種氫、硫和碳的化合物在兩枚鉆石的碾壓下實(shí)現(xiàn)了室溫超導(dǎo)

超導(dǎo)性最初進(jìn)入研究者的視野是在1911年，當(dāng)時(shí)，物理學(xué)家海克·昂內(nèi)斯（Heike Kamerlingh Onnes）發(fā)現(xiàn)，汞導(dǎo)線(xiàn)在冷卻到絕對(duì)零度之上4.2K，能夠擺脫正常情況下的熱摩擦，以零電阻導(dǎo)電。1986年，研究人員在氧化銅陶瓷族材料中也發(fā)現(xiàn)了相同的情況。由于這些超導(dǎo)體能夠在77K以上的溫度工作，它們催生了新一代核磁共振成像儀和粒子加速器磁鐵。當(dāng)時(shí)也有跡象表明，氧化銅可能在室溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，但從未得到證實(shí)。

現(xiàn)在，高壓物理學(xué)為我們確認(rèn)了室溫超導(dǎo)體的存在。科學(xué)家在比地球表面壓力高數(shù)百萬(wàn)倍的環(huán)境中粉碎了兩枚鉆石扁平尖端之間的材料顆粒。2019年，德國(guó)研究人員通過(guò)這樣一種鉆石“砧板”將一種鑭和氫的混合物壓縮到170吉帕的極高壓下，從而在高達(dá)250K的溫度（只比水的冰點(diǎn)略低一些）下實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)。2020年，美國(guó)研究人員更進(jìn)一步，在將一種氫、硫、碳化合物壓縮到267吉帕?xí)r實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)，并一舉打破了超導(dǎo)溫度紀(jì)錄。在那種極高壓下，這種化合物體現(xiàn)超導(dǎo)性的溫度是287K，也就是一間比較涼爽的房間的溫度。

到目前為止，這種新型超導(dǎo)體會(huì)在壓力釋放后分解。不過(guò)，并非所有高壓材料都會(huì)出現(xiàn)這種情況，例如：在地球極深處產(chǎn)生的鉆石來(lái)到地表后仍能保持完好。現(xiàn)在，研究者們希望發(fā)現(xiàn)能應(yīng)用在自己領(lǐng)域的同樣耐久的寶石。

鳥(niǎo)類(lèi)比想象的更聰明

鳥(niǎo)兒的眼睛亮閃閃的，腦袋還沒(méi)有一個(gè)胡桃大。然而，2020年發(fā)表的兩項(xiàng)研究表明，它們擁有驚人的智力。其中一項(xiàng)研究表明，鳥(niǎo)類(lèi)大腦中的一部分與人類(lèi)智力的源泉大腦皮層類(lèi)似。另一項(xiàng)研究則表明，食腐烏鴉比研究人員之前認(rèn)為的更有意識(shí)——甚至有可能有能力展開(kāi)一些有意識(shí)的思考。

在人體中，大腦皮層由諸多水平層構(gòu)成，水平層之間還布滿(mǎn)了互相連接的柱形神經(jīng)細(xì)胞。有了這些神經(jīng)細(xì)胞，我們才擁有了展開(kāi)復(fù)雜思考的能力。相較之下，我們此前認(rèn)為鳥(niǎo)類(lèi)大腦都是由簡(jiǎn)單的神經(jīng)元團(tuán)簇構(gòu)成的。神經(jīng)解剖學(xué)家運(yùn)用一種叫作三維偏振光成像的技術(shù)，進(jìn)一步查驗(yàn)了信鴿和貓頭鷹的前腦，并且發(fā)現(xiàn)，它們的神經(jīng)連接方式也是既有水平向的（與人類(lèi)大腦皮層中的水平層類(lèi)似），也有垂直向的（與人類(lèi)大腦中的神經(jīng)細(xì)胞排列類(lèi)似）。

另一組科學(xué)家團(tuán)隊(duì)為了尋找食腐烏鴉是否能認(rèn)識(shí)到它們所見(jiàn)之物、所做之事的線(xiàn)索，探測(cè)了這種生物大腦中與其智慧相關(guān)的部分。

首先，這群研究人員訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室內(nèi)圈養(yǎng)的烏鴉學(xué)會(huì)在看到計(jì)算機(jī)屏幕上特定的閃光序列后轉(zhuǎn)頭。實(shí)驗(yàn)中，烏鴉大腦內(nèi)的電極，在它們看到信號(hào)與轉(zhuǎn)頭這兩個(gè)時(shí)刻之間，探測(cè)到了神經(jīng)活動(dòng)。關(guān)鍵在于，即便是閃光微弱到幾乎難以看見(jiàn)的時(shí)候，這種神經(jīng)活動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)，這表明，這種神經(jīng)活動(dòng)并不僅僅是對(duì)感官輸入的回應(yīng)，無(wú)論烏鴉是否作出了反應(yīng)，這種活動(dòng)都存在?？茖W(xué)家認(rèn)為，這種神經(jīng)躁動(dòng)代表著某種意識(shí)——一種對(duì)烏鴉所見(jiàn)之物的心理表征。

這只信鴿可能已經(jīng)具備了產(chǎn)生意識(shí)所必需的神經(jīng)結(jié)構(gòu)

這類(lèi)“感官意識(shí)”是人類(lèi)自我意識(shí)的初級(jí)形式。在研究人員看來(lái)，鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物身上都存在這種意識(shí)，這表明3.2億年前，這兩類(lèi)動(dòng)物最后的共同祖先身上就已經(jīng)出現(xiàn)了某種形式的意識(shí)。

資料來(lái)源 Science