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《科学世界》:2005年全球十大科学进展


http://www.sina.com.cn 2006年02月13日 16:18 《科学世界》

  《科学》杂志于美国东部时间12月22日下午2时公布了2005年十大科学进展评选结果。与往年的评选结果不同的是,今年将前3名分别授予了3个不同的研究领域而非单项研究成果,它们依次为进化研究、行星探测和植物分子生物学。

  1. 基因层次上的进化研究取得进展

  自从1859年达尔文将进化论首次引入科学界以来,该理论一直是现代生物学的理论基础和指导思想。达尔文可能不会想到,140多年后,研究人员仍然会发现能够证明进化论的最新成果—在流感病毒基因、黑猩猩基因以及棘鱼的硬鳞中,进化究竟在如何进行。

  2. 行星旅行接连不断

  2005年,人类对行星的研究获得了长足进展。众多的宇宙飞船和探测器纷纷奔向月球、水星、金星、

火星、彗星、小行星、土星以及太阳系边缘,有些已经到达,有些则正在路途中。最精彩的表演,也许是欧洲惠更斯探测器在土星最大卫星—土卫六(即泰坦)的登陆。

  3. 植物研究成果显著

  2005年,科学家揭示了几个有关植物开花和其他神秘特征的关键分子线索。例如,找到了启动植物季节性发育的信号,发现了刺激开花的基因,还有一项研究则发现了令人惊异的隐藏的RNA等。

  4. 中子星带来的大碰撞

  科学家启用新的仪器记录到了中子星最剧烈的活动。2004年12月27日,科学家接收到来自银河系中心附近的强辐射脉冲,它可能是一个短伽玛射线的爆发,被认为是两个古老的中子星或一个中子星和一个黑洞快速碰撞所产生的。

  5. 揭示大脑回路与疾病的关系

  正在逐步揭示精神分裂症、抽动-秽语综合征以及阅读困难等疾病的根源。这些疾病可能追溯到尚在子宫内的胎儿,是由于胚胎发育时期大脑神经回路发生了“错误连接”。

  6. 探寻形成地球的物质

  研究人员再次观察了疑似太阳系中早期物质的地球岩石和陨石,发现它们的原子组分与太阳系早期物质有很大不同。地球早期物质究竟来自哪里,科学界目前见仁见智。有科学家说,地球上的物质来自太阳系的另一个区域;而有科学家则认为,早期地球已经被厚厚地埋在地表下面,人们根本看不到它。

  7. 获得细胞蛋白质详图

  2005年,科学家揭示出了电压控制的钾通道,这是迄今为止分子最高分辨率图像。这些通道是负责钾离子进出细胞的看门蛋白质,它们在神经和肌肉功能上的作用,与晶体管在计算机中的作用一样。

  8. 对气候变化的看法在转变

  2005年,人类活动与全球变暖相关联的证据越来越多,包括深海海水变暖、最强热带风暴次数增加、北冰洋冰盖继续减少以及鸟类迁徙模式改变等。

  9. 细胞信号研究更上层楼

  由于同时跟踪多个细胞信号网络的输入和输出,人们逐渐了解了细胞是如何响应其周围化学和环境信号的过程,研究人员据此创建了近8000个化学信号模型,它们都与细胞凋亡有关。

  10. 世界首座国际热核实验堆(ITER)定址

  参与ITER项目国际合作的6个国家,一致同意将ITER试验反应堆建在法国南部的Cadarache。该项目的目的之一是利用受控核聚变来产生电力,为人类寻找可替代的洁净

能源

  首次成功观测黑洞“进食”

  星系中心的大质量黑洞历来都是一个“贪得无厌”的家伙,但是天文学家却从未亲眼目睹它们大快朵颐时的样子。如今,天文望远镜终于向我们展示了动荡星系中心的一个“大吃大喝”的黑洞的景象—从最近距离观测到一个气态螺旋被黑洞吞噬的过程。

  对于天文望远镜而言,黑洞及其周围的环境由于太过致密而无法观测。即便最优秀的天文学家所能做的也只是根据观测围绕在黑洞周围运转的恒星或气体推断前者的存在,这一现象就像树叶围绕水涡旋转一样。然而最近由欧洲南方天文台(ESO)进行的一项研究却观测到一个由气体带形成的通道向活跃的旋涡星云中心运动的景象,这个名为NGC1097的星云距离地球约4700万光年。然而,ESO的天文学家并没有测量这些气体的运动状态。

  这项新的研究记录了这些气体的运动,并且与天文学家以前对任何星系所做的研究相比,这次对气体的追踪范围距离黑洞近了10倍。美国罗彻斯特技术研究所的天文学家利用位于智利帕琼山的直径8米的双子星座南座望远镜,对NGC 1097中心30光年内的范围进行了观测。

  一种名为“整场光谱仪”的新仪器将光线分离成几千个单独的点,而每一个点都能够揭示涡流物质的速度和方向。它们的运动状态显示,这些气体以大约每小时18万千米的速度旋转着—这一结果与对附近一个大型黑洞的预测相一致,并且形成了连续不断的向内螺旋。

  研究小组随后利用哈勃太空望远镜的清晰成像系统以更近的距离(在星云中心10光年的范围内)追踪这些气体。研究人员表示,通过推断这些朝向中心的致密的运动,研究小组计算出这些气体将在20万年内完成它的“固定轴环绕”—对于宇宙而言,这只是一眨眼的时间。

  基因多少 影响终生

  新的研究表明,昆虫能够与哺乳动物采用同样的方式存储脂肪。研究人员表示,搞清昆虫与哺乳动物共有的脂肪控制途径,将最终帮助科学家研制出与肥胖症斗争的新疗法。

  脂肪细胞的形成取决于一类独特干细胞作出的重要“抉择”:后者可以变成造骨细胞—最终发育为骨细胞;或者变成前脂肪细胞—它是脂肪细胞的前身。然而,到底是什么原因使一个干细胞最后变成一个脂肪细胞而不是一个骨细胞,却始终没有答案。

  为了对这一过程有进一步的了解,美国得克萨斯大学西南医学中心的分子生物学家乔纳森·格拉夫(Jonathan Graff),对一组已知能够对人类、果蝇和其他动物的发育造成影响的基因进行了研究。为了搞清这一系列名为“刺猬”的基因是否也对脂肪细胞的形成产生影响,格拉夫和他的研究小组培育了一种缺少“刺猬”基因的变异果蝇。研究小组在1月份出版的《细胞新陈代谢》杂志上报告说,与具有完整“刺猬”基因的果蝇相比,体内不含这种基因的果蝇要更胖一些,更能适应饥饿造成的影响,同时具有更高水平的与脂质和脂肪有关的蛋白质。

  “刺猬”基因在小鼠体内似乎也扮演了一个类似的角色。当研究人员将小鼠的干细胞暴露在一些能够抑制这种基因发挥作用的药物中时,这些干细胞便形成了脂肪细胞。另一方面,当研究小组将“刺猬”基因在这些干细胞中的表达控制在正常水平之上时,这些干细胞转而演化为骨细胞。格拉夫认为,这一发现有助于解释,为什么随着年龄的增长,体重会逐渐增加而骨质却越来越少。他指出,这些研究结果首次表明,“刺猬”基因能够调节脂肪细胞与骨细胞的形成,它同时还是昆虫与哺乳动物具有相同脂肪调控机制的首个例证。

  人类首次获取彗星物质

  1月15日,美国宇航局“星尘号”探测器的返回舱在犹他州沙漠中成功着陆。这是人类太空探测史上第一次获取彗星物质和星际尘埃样品,为此,“星尘号”探测器在历时7年的飞行中共飞越了48亿千米的路程。此项飞行计划共耗资2.12亿美元。科学家称,“星尘”号将带回上千个彗星尘埃的样本。这些样本十分微小,直径比一根头发丝还细,因此只能在显微镜下进行研究。

  1月15日早晨,装有被科学界视为“无价之宝”的“星尘号”探测器返回舱与探测器成功分离并自主飞向地球。返回舱在距离地面125千米的高度上进入地球大气层。此时返回舱的飞行速度为每小时46440千米,这再次创造出了人类研发的宇宙探测器在返回地球时飞行速度的新纪录。此前,这项纪录是由“阿波罗-10”号指挥舱在1996年5月返回时创造的。

  据专家们称,此前,只有前苏联的月球探测器和美国宇航员从月球上采集到固体的外星物质并带回地球,而在月球轨道之外,这样的样品收集任务还从未有过。科学家们希望,本次收集的彗星物质不仅能帮助他们认识彗星的构成,还能为他们研究太阳系的历史提供物质依据。彗星是太阳系诞生时的残余物质组成的,来源于太阳系外围的柯伊伯带,这里温度常年保持在零下200多摄氏度,比较好地保存了45亿年前刚诞生时的状态。可以说,“星尘号”返回舱的成功着陆,就好像让我们得到了一个记录着45亿年前宇宙信息的“时间舱”。

  语言影响人脑认知世界

  语言是否能够影响人脑认知世界,一直是科学家研究的一个问题。美国加利福尼亚大学伯克利分校的教授理查德·伊夫里等人提出假说认为,由于来自眼睛右方物体的光线主要是进入视网膜左侧,而视网膜左侧的视觉信号和语言处理都是在人脑左半球进行的,因此,人脑对眼睛右方物体颜色的认知更容易受到语言的影响,相反,由于左方物体信息主要刺激的是人脑右半球,语言对认知过程的影响较小。

  为验证这一假说,伊夫里等人让实验对象观察一幅充满格子的蓝色或绿色图片,其中有一个格子的色调深浅与其余部分不同,实验对象的任务是识别出这个格子。结果发现,当目标格子位于左方时,实验对象识别出绿格子和蓝格子所需的时间相同;但当目标格子位于右方时,实验对象识别出蓝格子的速度更快。伊夫里解释说,这是因为“蓝色”这个英文单词与“绿色”相比更为特别,这导致处理语言的大脑左半球在处理同样是来自右方的视觉信息时,对蓝色的识别更快。

  研究人员随后又进行了一组颜色识别实验,但同时还要求实验对象去记忆一组单词。从理论上讲,由于大脑左半球语言处理中枢被占用,语言对颜色识别的影响就会被减弱。不出所料,当目标格子位于右方时,实验对象识别出绿色和蓝色格子的速度相同。伊夫里等人目前正在进行进一步实验,研究日常物体的位置和语言词汇是否会对人脑的认知过程产生影响。

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