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透视2006十大科学进展

2007-06-15 03:51 黄永明等 科学时报 阅读 0
核心摘要: 本文回顾了2006年十大科学进展,涵盖数学、古生物学、演化生物学、隐身材料、医学、气候变化、生物多样性、显微成像、神经科学和分子生物学领域。亮点包括庞加莱猜想被证实、古DNA测序技术突破、鱼化石揭示陆地生命起源、隐身装置实现、黄斑变性新药问世、冰盖加速消融、物种形成速率的发现、超分辨率显微镜技术、记忆形成机制的揭示以及PiRNA的发现。

庞加莱猜想获破解:荣誉归属已无悬念

自2002年11月起,几乎与世隔绝工作的俄罗斯数学家佩雷尔曼(Grigori Perelman)在一个网络论文库上先后张贴三篇文章。文章公布三四年后,数学家们终于相信他证明出了庞加莱猜想。到了2006年,三个独立的小组写出报告填补了佩雷尔曼证明中缺失的关键细节。其中一篇出自密歇根大学的克莱纳(Bruce Kleiner)和洛特(John Lott),另一篇出自哥伦比亚大学的摩根(John Morgan)和华人数学家田刚。这两篇在几何化猜想上还比较粗略,但已足以铆定庞加莱猜想。第三篇文章的作者是美国里海大学的曹怀东与中国中山大学的朱熹平。然而,两位作者被指有欠慎重,他们宣称完成了“完整证明庞加莱猜想与瑟斯顿几何化猜想的第一个书面报告”。随后出现关于引用和优先权的争议,最终曹和朱修改论文,将功绩归于汉密尔顿和佩雷尔曼。2006年菲尔兹奖得主陶哲轩评价:佩雷尔曼确实为庞加莱猜想提供了一个完全和正确的证明,贡献巨大。

从化石中取出DNA

研究人员用一种解码和分析DNA的新技术,从尼安德特人和猛犸象化石中捕获到遗传信息。传统古DNA方法耗时且效率低,2006年欧美实验室利用宏基因组学和焦磷酸测序等新技术,获得了尼安德特人化石的65万和100万碱基对长度的古DNA序列,以及1300万碱基对的猛犸象化石DNA序列,远远超过以往长度。这些成果不仅揭示了尼安德特人与现代人的演化关系,更为古DNA实验技术带来革命。

鱼迈出的第一步

一种名为Tiktaalik的鱼化石被发现,为研究生命如何离开海洋登上陆地提供了窗口。这种鱼是有肢脊椎动物已知的最近亲。中国科学院南京地质古生物所陈均远研究员指出,Tiktaalik还没有真正登陆,仍以水中生活为主,但它是重要的中间过渡形态。目前已经发现很多类似过渡化石,如云南澄江动物群中的过渡群。

隐身术的科学

科学家制造了第一个将物体在视觉上屏蔽起来的“隐身衣”装置。它由金属条和开口金属环构成的特异介质(Metamaterial)外壳,可以导引电磁波绕过需要隐身的物体,从而使其不可见。浙江大学光及电磁波中心主任何赛灵教授点评:隐身研究具有深层次意义,其理论工具使我们能够随意控制电磁波的流向,而Metamaterial提供了物质可能,未来会有更多激动人心的应用。

黄斑变性患者的希望

2006年10月,《新英格兰医学杂志》发表了Ranibizumab治疗年龄相关性黄斑变性(AMD)的两项三期临床试验结果:基因技术公司研制的这种单克隆抗体不仅使多数患者保持视力稳定,更有约1/3患者视力得到改善。该抗体已获美国FDA批准,但每月费用高达1950美元。第四军医大学西京医院眼科主任王雨生解释,AMD是老年人主要致盲疾病之一,VEGF蛋白在病程中起关键作用,Ranibizumab是一种人源化抗VEGF重组鼠单克隆抗体片段,能阻止血管渗漏和新生血管形成。此外,基因水平破译AMD有望实现早期干预。

冰盖在减少

科学家通过机载激光测高、卫星观测等手段发现,格陵兰冰盖每年至少消失1000亿吨,南极冰盖每年也减少数百亿吨冰。中科院大气物理所陆日宇研究员指出,随着全球变暖,冰川融化正在加速,且科学家尚不清楚在增暖还不显著的情况下冰川为何反应如此敏感。如果冰盖持续减少,原需几千年后被淹没的地区可能在几百年就被海水淹没。

生物多样性是如何形成的

从果蝇到蝴蝶,不同动物帮助科学家发现导致新物种进化的遗传变化。中科院动物所蒋志刚研究员评论:物种形成可能非常快,一个基因的碱基突变就能使田鼠毛发变淡从而产生新物种;一个基因活性增加导致仙人掌地雀喙增长也产生新物种。研究表明,物种形成不一定需要地理隔离,同一地点可因遗传结构变化产生新物种,即同域成种,生物多样性的演化速率可能比想象快得多。

显微学的新前沿

生物学家借助新的显微技术观察到了小于200纳米的生物结构细节。中科院生物物理所何士刚研究员解释:光学显微镜受物理限制不能看到小于200纳米的物体,电子显微镜虽分辨率高但无法观察活细胞。2006年科学家通过结合激光和荧光标记,巧妙突破物理限制,用光学显微镜观察活细胞内单个蛋白质分子,为细胞奥秘研究打开新窗口。

制造记忆

科学家对大脑如何学习和记忆有了更多了解。中科院上海生命科学院神经所张旭研究员指出:海马区域与学习记忆有关,长时程增强(LTP)电生理效应被认为是学习记忆机制之一。2006年《科学》杂志发表的研究表明,学习可诱导长时程增强,且空间信息可存储于其中。这些研究为LTP假说提供了新证据,但尚不能排除其他机制。中国神经生物学研究者在该领域也取得显著成绩。

小分子RNA家族的新成员

科学家发现了关闭基因表达的一类新小分子RNA,即PiRNA。中山大学附属第二医院乳腺肿瘤中心宋尔卫研究员介绍:继siRNA和miRNA后,2006年夏天四个研究组同时报道了PiRNA。PiRNA长约30个碱基,比siRNA和miRNA稍大,主要分布在动物睾丸精原细胞内,推测与精子发育和维持相关。国内中山大学屈良鹄团队正对小分子RNA与人类疾病的关系进行深入研究。

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