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《環(huán)球科學(xué)》評選出2010年最值得銘記的十大科學(xué)新聞 1、人造生命誕生 2010年5月20日，美國J•克雷格•文特爾研究所（J. Craig Venter Institute）宣布，他們利用人工合成的基因組，創(chuàng)造出了世界上第一個“人造生命”，取名為“辛西婭”（Synthia）。文特爾領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首 先選取了一種名為絲狀支原體的細(xì)菌，對這種細(xì)菌的基因組進(jìn)行測序后，人工合成了它的基因組。然后，科學(xué)家將人造基因組移植到另一種名為山羊支原體、去除了 遺傳物質(zhì)的細(xì)菌中。通過分裂和增生，山羊支原體逐漸為人造基因組控制，最終成為一種全新的生命。在培養(yǎng)皿中，合成細(xì)菌的分裂等行為就像天然細(xì)菌一樣。 文特爾認(rèn)為，這種人造細(xì)菌將來可用于制造生物燃料，幫助人類從巖石和工業(yè)廢料中提取金屬，把泄漏的石油轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，還可用于制造新藥物、疫 苗。但也有科學(xué)家認(rèn)為，文特爾的研究無異于打開了潘多拉魔盒，人造的有機(jī)體如果擴(kuò)散到自然界，引發(fā)生物基因變化，有可能造成環(huán)境災(zāi)難，還有可能被用來制造 生物武器。（參見《環(huán)球科學(xué)》2010年第7期《人造生命背后》一文。） 2、墨西哥灣大規(guī)模漏油事件 2010年4月20日，位于美國路易斯安那州威尼斯東南約82公里處海域的“深海地平線”（Deepwater Horizon）鉆井平臺發(fā)生爆炸并引發(fā)大火。這一平臺屬于瑞士越洋鉆探公司，由英國石油公司租賃�；饎莩掷m(xù)約36小時后，平臺沉入墨西哥灣，其底部油井自4月24日起漏油不止，造成大面積海域受到原油污染。直到9月19日，漏油油井才被徹底封堵。 浮油涌至美國海岸，多處野生動物保護(hù)區(qū)面臨嚴(yán)重威脅。原油泄漏還威脅著墨西哥灣海岸生態(tài)及沿岸百姓生活。據(jù)美國哥倫比亞大學(xué)研究人員評估，此次 原油泄漏事件造成約440萬桶原油流入墨西哥灣，是人類歷史上僅次于海灣戰(zhàn)爭漏油事故（約800萬桶原油流入波斯灣）的第二嚴(yán)重的原油泄漏事故。墨西哥灣 漏油事件造成的影響將持續(xù)數(shù)年或者數(shù)十年。（參見《環(huán)球科學(xué)》2010年第8期《漏油猛于虎》一文。） 3、私營太空產(chǎn)業(yè)邁出第一步 2010年12月8日22時53分，美國SpaceX公司在卡納維拉爾角使用“獵鷹-9”大型火箭將名為“龍”的太空艙發(fā)射升空。這個子彈形狀 的太空艙在10分鐘后進(jìn)入軌道，繞地球兩周后從低軌道再次進(jìn)入大氣層，于12月9日3時04分在墨西哥海岸外以西海域成功軟著陸。 “龍”是第一架私人設(shè)計(jì)的載人宇宙飛船，這意味著人類史上首次有私人公司（而非國家）有能力進(jìn)入地球軌道。此次太空艙飛行試驗(yàn)沒有搭載相關(guān)人 員，但它具備搭載7名工作人員和充裕貨物的空間。美國航空航天局計(jì)劃在明年航天飛機(jī)退役計(jì)劃后，使用“龍”太空艙向國際空間站運(yùn)送補(bǔ)給。它的成功發(fā)射和回 收，意味著新的太空產(chǎn)業(yè)的硬件部分已準(zhǔn)備完成。 4、NASA發(fā)現(xiàn)“砷基生命” 2010年12月2日，美國航空航天局宣布，天體生物學(xué)家費(fèi)麗莎•沃爾夫－西蒙（Felisa Wolfe-Simon）在加利福尼亞州的莫諾湖新發(fā)現(xiàn)了一種名為GFAJ-1的獨(dú)特細(xì)菌，能利用砷來代替磷元素構(gòu)筑生命分子，進(jìn)行一些關(guān)鍵的生化反應(yīng)。 長期以來，科學(xué)界都認(rèn)定碳、氫、氧、氮、磷和硫是組成地球生命的6大基本元素，它們不可代替。磷元素在細(xì)胞中起著極為重要的作用，包括維持遺傳 物質(zhì)DNA和RNA的骨架、參與形成細(xì)胞膜、以三磷酸腺苷分子的形式輸送能量等。GFAJ-1的出現(xiàn)打破了這一理論。因此，那些過去被描述為“不適合生命 存在”的外星環(huán)境或許也可以存在生命，這將極大提高人類在外星球上找到生命的可能性。（這一發(fā)現(xiàn)尚存爭議，參見本期第30 頁《質(zhì)疑砷基生命》一文） 5、科學(xué)家首次探測到暗物質(zhì)粒子 神秘的暗物質(zhì)一直令科學(xué)家感到迷惑不解，這種不可見物質(zhì)在星系、星系團(tuán)等宇宙大尺度結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著重要作用，施加著我們可以觀測到的引力作用，但它們本質(zhì)上由何種粒子構(gòu)成依然成謎。2010年2月，美國佛羅里達(dá)大學(xué)科學(xué)家宣稱，他們已首次探測到暗物質(zhì)粒子。 據(jù)研究人員介紹，在過去9年中，他們一直在美國明尼蘇達(dá)州北部一個名為索丹的廢棄鐵礦來捕捉暗物質(zhì)的蹤跡。實(shí)驗(yàn)動用了30臺高靈敏度探測儀，并將溫度降低至-273.1℃。終于，他們通過位于地面以下2 000英尺（約610米）的高靈敏度探測儀捕捉到兩個“暗物質(zhì)粒子”的蹤跡�？茖W(xué)家們認(rèn)為，這次探測到的事物應(yīng)該有3/4的可能是暗物質(zhì)粒子，而不是背景噪音。但研究者也承認(rèn)，要想確認(rèn)所發(fā)現(xiàn)的確實(shí)是暗物質(zhì)粒子，他們必須要繼續(xù)發(fā)現(xiàn)更多這樣的粒子。 6、單分子層上的類腦計(jì)算 2010年4月25日，來自日本筑波市國立材料科學(xué)研究所的人工智能和分子電子學(xué)科學(xué)家安尼班•班德亞帕德耶（Anirban Bandyopadhyay）、美國密歇根理工大學(xué)物理學(xué)院的蘭吉特•帕蒂（Ranjit Pati）以及其他科學(xué)家模擬大腦的工作原理，首次在有機(jī)單分子層上制造了一個同樣具備自我進(jìn)化功能、能夠解決復(fù)雜運(yùn)算問題的電路，這是科學(xué)家首次制造出類似大腦、能夠自我進(jìn)化的電路。 基于這種電路的新型計(jì)算機(jī)能夠并行運(yùn)算，遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于目前最快的超級計(jì)算機(jī)。迄今為止，世界上運(yùn)行速度最快的超級計(jì)算機(jī)每一個通道一次也只能處理一 個字節(jié)。而類腦計(jì)算能夠?yàn)槟切┖茈y確定算法的問題提供解決方案，比如預(yù)測自然災(zāi)害和疾病的暴發(fā)等。為了證明這種獨(dú)特性，研究人員在分子層面模擬了兩種自然 現(xiàn)象：自然散熱和癌細(xì)胞的擴(kuò)散。 7、宏觀物體的量子效應(yīng) 2010年3月，美國加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校的阿龍•奧康奈爾（Aaron O’Connell）及同事首次成功觀測到宏觀物體的量子效應(yīng)。奧康奈爾制作了一個1微米厚、40微米長的類似音叉的諧振器，然后把它置入超導(dǎo)線圈并冷卻 到-273.125℃（只比絕對零度高0.025℃）。研究者向超導(dǎo)線圈導(dǎo)入特殊電流，就可以使諧振器出于振動和不振動的疊加態(tài)。實(shí)驗(yàn)表明，量子力學(xué)的原 理不但適用于原子，還可用于日常所見物體。該研究結(jié)果對物理學(xué)的發(fā)展和量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)具有非常重要的意義。（參見《環(huán)球科學(xué)》2010年第7期《量子麥 克風(fēng)》一文。） |
