2010-01-05 01:07:38Agnescat

解讀2009年國際十大科技新聞

北京新浪網   2009-12-29


美衛星撞月證實月球存在水冰『無癌』寶寶引發倫理爭議甲流全球肆虐全球目光聚向哥本哈根氣候大會愛滋病疫苗初現免疫效果


  1.基因篩選『無癌』嬰兒誕生

   1月9日,一個名叫『天使』(Angle)的小女孩來到人世。她的誕生,除了給自己的父母帶來欣喜和寬慰之外,也同時在醫學界掀起了軒然大波。這是因 為,她還有另外一個更為人熟知和公認的稱呼──『無癌』寶寶,這樣的身份注定她既是人類生育醫學的里程碑,也是一個人類生育倫理的挑戰者。

   但孩子的父親相信,這是上天賜予的最好禮物,因為她的降臨終結了自己家族的噩夢:他的外祖母、母親和姐姐先後患上了乳腺癌,她們體內都有一個變異的 BRCA1基因,這個基因可讓女性罹患乳癌或卵巢癌的幾率達到50%到80%,而他本人也是這種變異基因的攜帶者。由於擔心『我有可能把致癌基因遺傳給孩 子』,這個不幸家庭不得已向倫敦大學學院附屬醫院求助。

  希望維系在一種被稱作『胚胎植入前診斷技術』(PGD)的醫學手段上。這項也被 稱為『第三代試管嬰兒』的技術一言以蔽之,就是選擇健康基因,放棄變異基因,那些具有遺傳自父系的變異BRCA1基因以及其他致病基因的胚胎被擯棄,一家 人如願以償,得到一個『無癌』寶寶,逃離了病魔的陰影。

  事實上,『無癌』寶寶並不是第一個PGD試管嬰兒。從1989年英國科學家發明 該技術以來,在生育前針對某種遺傳性疾病進行PGD篩選就成為常見做法,至今已有千余個健康寶寶出世。但此次胚胎篩選引發的爭論焦點在於,此前PGD技術 只用於篩選幾種極為有限的100%遺傳的家族病,還沒有對只有 50%到80%患病幾率的癌症基因進行篩選的先例,將僅僅只是有可能患上乳腺癌的胚胎排除,顯失公平。

  很多人擔憂,這種首開先河的做法 會不會讓今後胚胎篩選的底線逐漸放低,在生育前對孩子的相貌、智力、壽命等進行最佳基因組合,從而打開技術濫用的潘多拉之盒?現在,各類『設計嬰兒』的技 術層出不窮,人造子宮、人造精子和卵子等相關實驗司空見慣,那麼,當越來越多的非疾病生理特徵相關基因被發現,當一個『定制嬰兒』易如反掌的時代到來,人 類將何去何從?

  2.人造衛星太空相撞

  美國東部時間2月10日11時55分,西伯利亞距地面約800公里上空,560公斤的美國銥星公司通信衛星『銥33』和900公斤的俄羅斯廢棄軍用衛星『宇宙2251』轟然相撞。這是人類歷史上首次出現太空衛星相撞事件。

   『銥33』發射于1997年,相撞前正在自己的軌道上正常運行;『宇宙2251』1993年升空,此前報廢退役,相撞時處於降軌狀態。但退役衛星自有它 自己的『垃圾軌道』,且對於三維的太空來講,兩顆衛星相撞的幾率小之又小;而美國和俄羅斯都擁有太空安全警戒系統,有能力跟蹤地球空間軌道上的碎片等垃圾 和衛星,因此相撞事件經官方證實且均表『意外』後,世人嘩然,皆呼怪哉。

  事後美五角大樓承認在計算衛星軌道時存在失誤,稱『空間監測網 路』也沒能力監測所有的目標。即使責任已明確,影響仍要多方面來承擔:此次撞擊產生了至少數千個新太空碎片,太空中的其他衛星和國際空間站及駐站宇航員的 安全將受到威脅,各方不得不保持密切監控,必要時甚至要使用『太空閃避術』。這個可能要持續數年的太空『大麻煩』進一步暴露出現有預測技術、衛星資訊共用 和太空交通管理體系的缺陷,制訂有關國際條約和處理標準等更顯緊迫。

  無獨有偶,2月16日,法國國防部與英國海軍幾乎同時證實,法『凱 旋』號核潛艇和英『前衛』號核潛艇在大西洋航行時發生相撞事故,兩艇均遭損壞但不存在發生核安全事故的危險,專家事後解析認為,相撞可能與雙方關閉了主動 聲吶而僅使用被動聲吶有關。雖然潛艇相撞並非首次且事件雙方拼命淡化,但看來無論天上海中,行之有效的國際交通管理系統實屬必要,或許,這兩起事件能成為 國際太空及軍事安全合作的轉捩點。

  3.甲流全球肆虐,中藥發揮獨特防治優勢

  這是21世紀第一次流感大流行,也是40多年來全世界面臨的第一次全球疫情。

   4月的墨西哥,緊急實施的封城行動與人人自危的白色口罩,重現2002年春夏之際因SARS引起的驚恐畫面。病人的血液樣本顯示,人類世界出現了一種新 型流感病毒──甲型H1N1。拜全球化所賜,新病毒迅速波及5大洲20多個國家。6月11日,世界衛生組織決定,將甲流警戒級別提升至最高級別6 級。

   另一場時間競賽也早已經悄然展開,全球4個實驗室爭分奪秒加緊研制相關疫苗。5月6日,加拿大宣布完成了對3個甲型H1N1流感病毒樣本的基因測序工 作;5月底,墨西哥專家掌握了病毒的染色體序列;7月22日,應對疫苗在澳大利亞和中國分別開始臨床試驗;10月,各國民眾相繼開始接種甲流疫苗。全球衛 生體系成功完成了一次通力合作。

  而且,中藥在甲流防治過程中也發揮了重要作用。我國首個與達菲對照進行循証醫學研究的藥物連花清瘟膠囊 已被證實具有確切療效,其對甲流病毒轉陰率與達菲相當,退熱時間優于達菲,緩解咳嗽、肌肉酸痛、乏力、頭痛等症狀均明顯優于達菲,安全性高,而價格僅為達 菲的1/8,在降低防治成本方面極有優勢,目前已列入國家醫保目錄。

  但這遠遠不是最終的勝利。世衛組織的最新疫情通報說,截至12月 20日,甲型H1N1流感在全球已造成至少11516人死亡。近兩個月來,多國都出現了甲流病毒變異病例和耐藥性病例,並且豬、貓和狗等與人類密切接觸的 動物感染甲流的病例也先後發生,病毒基因變異或與其他病毒重組成為最大的擔憂,而跨物種間的病毒交叉感染則可能使疫情進一步擴大。

  從 SARS到禽流感,再到甲型H1N1流感,乃至12月在荷蘭最新暴發並已致2300多人感染、6人死亡的Q熱病(羊流感),短短幾年里,警鐘一遍遍敲響。 環境污染、養殖業盲目擴張、濫用抗生素,使以往只在動物身上傳播的病毒演變得越來越強大,而最終作繭自縛,自食其果的是人類自己。

  4.『超級原子』兼具磁性和導電性

   據科學巨匠愛因斯坦預言,在正常溫度下,原子可以處於任何一個能級,但當溫度非常低時,大部分原子會如同一座突然坍塌的大樓,突然跌落到最低的能級上。 這些堆積在最低能級上的原子呈現的就是『玻色-愛因斯坦凝聚態』。這裡的『凝聚』表示原來不同狀態的原子突然『凝聚』到同一狀態,所有原子的行為就像一個 粒子一樣,彼此形成一個巨大的『超級原子』。

  上世紀80年代,美國加州大學伯克利分校科學家就從鈉原子組可以分享彼此之間的電子這一現象中,發現了『超級原子』。

  2008年,美國科學家發現金和硫原子能以特定數目和極其對稱的幾何形狀聚集在一起,像『超級原子』一樣發揮作用。繼這項開啟了納米顆粒能量之窗的發現後,2009年,美國弗吉尼亞聯邦大學研究人員發現一種同時具有磁性和導電性的『超級原子』。

   研究人員對由多個銫原子圍繞一個釩原子所組成的原子簇的電學和磁力學特性進行了測定。結果發現,當銫原子數量達到8個時,原子簇變得十分穩定。這種『超 級原子』有5個玻爾磁子的磁矩(磁矩是描述微觀粒子磁性的物理量),是磁鐵中鐵原子的兩倍多。由於錳原子也具有類似的磁矩,同樣也具有可以緊緊束縛住電子 的電子層,因此,『超級原子』可以被看成是一個類比的錳原子。同時,銫是良好的導電體,因此,這種『超級原子』就具有了磁性和導電性兩大物理特性。這意味 著該物質由理論走向應用的重要價值:可用於製造下一代電腦的分子電子器件,帶來真正體積小巧、功能強大、效率高的電腦和永久資料存儲器。而糅合去年的實驗成果,將錳原子和金原子結合,可製造出另一種具有磁矩但不導電的『超級原子』。

  5.從未涉及的新態物質透明鋁問世

  因電影《星際迷航4》,透明鋁名滿天下,但它一直是科幻作品中才存在的物質。

   現在,英國牛津大學科學家利用目前最具威力的軟X射線鐳射產生短脈衝,轟擊樣本中每個鋁原子的核心電子,使鋁金屬在極端紫外線輻射的狀態下變得近乎透 明,雖然只維持了約40飛秒(1飛秒為千萬億分之一秒),但這是之前從未有人涉及的新態物質。而令人驚異的是,這套『魔術』僅利用高強度鐳射這一個步驟, 就將普通的鋁轉化為了新態的物質材料。這台新輻射源是德國漢堡電子同步加速器中心的自由電子鐳射裝置(FLASH),能產生極短的軟X射線脈衝。而更深一 步的價值在於它的光化電離方式,是研制類似新態物質的理想手段,能為行星科學、天體物理學和核聚變能利用等不同領域的研究提供有效幫助。

   在科學家眼中,神奇的透明鋁只是一個開始。他們把視線落到了太空,發現這種物質的物理性質與行星內部的狀況緊密相關,而通過對透明鋁的研究,能對同樣需 要高強度或高功率鐳射內爆激發而成的恆星有更清晰的了解。但最終,研究的使命會回到我們身邊:期望有朝一日能通過它來實現可控核聚變。

  6.『磁單極子』現象在實物中現形

  一種在理論上存在了數十年的粒子,現在被『找到』了。這條勁爆的消息一出,著實讓物理學界沸騰了一把,就連《科學》雜誌也將它評選為本年度十大科學突破之一。

   這種被假設出來的粒子就是磁單極子,與現實世界中的磁體有兩極不同,它只有單一磁極。英國物理學家保羅‧狄拉克1931年預言,既然電有基本電荷──電 子存在,磁也應該有基本磁荷──磁單極子存在。如果此事屬真,現有電磁學理論將要作重大修正,物理學和天文學的許多基礎理論也將得到重大發展。

  很多物理學家用盡各種方法尋找磁單極子,搜尋物件包括古老礦物、宇宙射線、月岩和高能加速器的產物等,但都一無所獲。德國和法國的兩個科研小組9月4日在《科學》雜誌上宣稱,他們在一種自旋冰晶體中觀察到了與磁單極子類似的准粒子的存在。

   按照狄拉克的假設,磁單極子是像電荷那樣不可分割的最小基本單位,而這項實驗所發現的『磁單極子』是『由偶極子的特殊排列促成的』,可見它並非最小的磁 荷單位。專業人士指出,這是凝聚態物理學領域的一項重大進展,這種類似於磁單極子的現象有助於研發磁性存儲體和自旋電子元件,但它並不是狄拉克所預言的高 能物理領域的粒子。

  真實的磁單極子依然蒙著面紗沒有現身。不過,歐洲大型強子對撞機今年已經成功進行了首次對撞試驗,由於能量較其他加速器更高,很多物理學家將尋找磁單極子的希望寄托于此。

  而不斷探索未知,這正是科學研究的迷人之處。

  7.愛滋病疫苗初現免疫效果

  兩種獨立使用均無效果的疫苗,『雙劍合璧』之後,竟然給長達20余年的愛滋病治療領域帶來了歷史性的突破:世界上第一種具有一定免疫效果的愛滋病疫苗誕生了。

   美國和泰國研究人員描述了這兩種疫苗協同作戰的策略,其一負責刺激免疫系統,使其做好攻擊愛滋病病毒的準備;其二則擔當『助攻手』,負責增強免疫反應。 9月24日,研究人員宣布,1.6萬名志願者組成的世界最大的愛滋病疫苗試驗人群歷時6年的試驗結果顯示,新型『聯合疫苗』可使人體感染愛滋病病毒的風險 降低31%。這是科學界首次獲得具體證據証明,研發愛滋病疫苗是可行的。

  而就在一年前,一種因在猴子試驗中獲得明顯成功而被認為最有希 望的愛滋病疫苗人體試驗宣告無果而終,被醫學界稱為『災難性的失敗』。新型疫苗的突出表現,無疑向處於陰霾之中的愛滋病防疫投射了一絲亮光。一時之間, 『分水嶺』、『里程碑』、『免疫效果從無到有的跨越』等眾多溢美之詞充斥著報章。

  然而,31%這個數字固然令人振奮,但絕對無法讓人就此安心。

   有效疫苗應該至少能將感染風險降低50%,但新型疫苗的免疫效果遠未達到可以大規模進入臨床應用的標準。另外,新型疫苗的有效免疫期有多久?針對不同的 愛滋病病毒,疫苗是否具有相同效果?這些問題都還沒有答案。愛滋病防治工作也並沒有因此打開一個全新的局面,疫苗研制依然任重而道遠。

  果然,最新的打擊在12月14日出現。來自『第五屆非洲愛滋病疫苗專案論壇』的消息稱,另一項由非洲多國參與、針對一種愛滋病防護制劑的大規模試驗宣告失敗。

  毫無疑問,愛滋病病毒複雜的變異性預示著人類還將同這一終極頑症進行漫長對抗。但是,新型疫苗的有限效果仍然為研發工作指明了一個方向,在這條路上的點滴進展,都是在一步步接近成功。

  8.美衛星撞月證實月球存在水冰

  我們的好鄰居月球,一直是最令人感興趣的太空陣地之一。人類第一次探月高潮圍繞美蘇的競爭展開,以美國登月成功而偃旗息鼓,如今在新一波的飛月尋夢熱中,美國再領風騷。

  美國東部時間10月9日上午7時31分和35分,美國宇航局(NASA)成功地用一枚半人馬座運載火箭和一顆衛星連續撞擊月球,意圖揭曉『月球上是否存在水』的謎團。但對那些披星戴月爬上天文台的人來說,當天的撞擊令人失望:預期的視覺效果,地面根本沒看到。

   但一周後,撞擊生成的月塵終於從繁複的資料中跳脫出來,其數量、形式和可見度,無不寫著水冰的蛛絲馬跡。11月13日,NASA宣布,對撞月資料進行初 步分析後確認,月球南極永久陰影帶里存在水冰,而這次撞擊至少撞出了95升水。『月球有水,且還不少』,這一足以載入人類宇宙探索史的里程碑式發現立刻成 為全世界的焦點話題。

  美國此次問水之旅事關其正在審核的重返月球計劃,意在落月生根,跳出地球,為今後建立月球基地做準備。撞擊點凱布斯坑是NASA頗費周章選中的,既位於常年不見陽光的月球南極,又在修建月球駐人基地的不遠處。

   整個專案耗資達7900萬美元,準備了3年之久,探測器在撞擊並發回資料的同時一並湮滅。大膽的行為得到的將是無價的回報。NASA此前就曾表示,有了 水,永久基地便指日可待,在基地工作的宇航員們將不必再依靠地球向月球輸送的水;有了水,不僅可為登月宇航員提供基本的生存可能,並且還可為火箭等航天器 提供燃料燃燒所需的氧氣,甚至可直接轉化為氫燃料,使月球基地成為下一步探索火星的跳板。

  現在,在NASA和全人類的眼前,美好圖景正徐徐展開。

  9.大型強子對撞機完成首次對撞

  歐洲大型強子對撞機(LHC)啟動已久,準備更久。今年,這個龐然大物蓄勢待發,準備撞開一道科學之門。在這扇門後,有著關於人類來自何處、世界由何構成的答案。

  11月23日,在命運多舛的LHC重啟3天后,歐洲核子物理研究中心的科學家首次成功地讓兩束質子束流在對撞機內同時運行並進行了質子對撞,正式邁出了LHC科學進程的第一步。儘管當時碰撞的少量質子不會出現新物理現象,但這場『科學盛宴』終於開始正式『開餐』。

   11月30日,LHC創造了一項新的世界紀錄,對撞機內的兩束質子流都被加速到了1.18萬億電子伏特的能級,超越了之前由美國費米國家實驗室加速器創 下的0.98萬億電子伏特的紀錄。『世界最強機器』自此實至名歸。在進行短期技術維護後,LHC將於明年進行更高能量的質子束流對撞並開始主要的研究計 劃。

  LHC在2008年9月10日波瀾壯闊地正式啟動,準備為宇宙起源和基本粒子的研究宮殿上添磚加瓦。但這台大機器前腳剛踏下科學的 加速器,後腳就踩了剎車:在啟動9天后對撞機因兩塊磁鐵之間的電連接部u韟b強電流通過時融化,導致氦洩漏,被迫停止運作,歐核中心用了一年多時間進行修 理和加固才又讓它『復工』。

  現在再回看這台對撞機跌跌撞撞的前進歷程,人們可以發現,這台對撞機是為科學服務,而並不只為粒子世界效力,諸多相關科技皆因LHC得到長足進步,例如用於LHC資料分析和處理的世界最大規模『網格計算』網路誕生。其實,它的每一小段行進,都將是人類的一大步跳躍。

  10.哥本哈根氣候大會達成協定

  在災難面前,仿佛人人都能同仇敵愾。從12月7日開始,100多個國家的談判代表和政府首腦陸續出現在哥本哈根聯合國氣候大會上,以期達成一份接替《京都議定書》的全球減排協定。而美國、中國、印度等排放大戶在大會前夕相繼宣布了各自的減排目標,更是讓人在疑慮中充滿期待。

  然而人聚一堂,心卻成了散沙。發達國家有著自己心裡的『小九九』,一面『樂善好施』地捂緊裝錢的口袋,另一面還盤算著如何抱住排放權這塊有限的『餡兒餅』,咬上最大的一口;而廣大發展中國家作為氣候變化的主要受害者,又如何能不為自己的未來發展據理力爭。

  誰都知道,這短短十幾天會期將是一場看不到硝煙的戰爭,但是誰也沒想到,爭斗甫一開場,火藥味便如此濃烈。

   提前披露的『丹麥草案』出自少數發達國家之手,這份私下協定拋棄了《京都議定書》,背離了『巴厘島路線圖』,『劫貧濟富』的用意明顯。被激怒了的發展中 國家不甘示弱,堅定地維護自己的立場。接下來的談判在互相攻擊之中呈現一片亂象,有人淚灑會場,有人病發倒地,有人憤而離席。就在會議快要結束的最後兩 天,大會主席臨時換帥,取而代之的丹麥首相拉斯穆森再次強推『丹麥草案』,令談判結果陡增變數。

  原定于18日結束的大會被迫延期一天, 由美國、中國、印度、巴西和南非經過商討後擬定的《哥本哈根協定》最終得以通過。這份協定進一步明確了發達國家和發展中國家『共同但有區別的責任』原則及 分別應當承擔的義務和採取的行動,表達了國際社會在應對氣候變化長期目標、資金、技術和行動透明度等問題上的共識。中國為此次會議表現出了最大的誠意,盡 了最大的努力,發揮了重要的建設性作用。

  大會落幕了,角力還將繼續下去,但《哥本哈根協定》為明年將在墨西哥城舉行的氣候談判奠定了基礎。