《2016科学发展报告》：2015年世界十大科技进展

１．  美国癌症基因组图谱计划完成

美国一项从遗传学角度描述１万个肿瘤的庞大计划正式落下帷幕。作为在２００６年开始的一个斥资１亿美元的试点项目，癌症基因组图谱（ＴＣＧＡ）如今是国际癌症基因组联盟中最大的组成部分，该联盟由来自１６个国家的科学家组成，已经发现了近１０００万个与癌症相关的基因突变。研究人员利用相关数据已经提出了对肿瘤进行分类的新方法，并发现了以前未被认识的药物靶点和致癌物质。相关研究将能够把病人的健康状况、治疗历史和对治疗的反应等详细的临床信息整合在一起。研究人员希望能够继续专注于测序，或扩充他们的工作，从而探索已经被查明的基因突变如何对癌症的形成与发展产生影响。癌症遗传学家ＢｅｒｔＶｏｇｅｌｓｔｅｉｎ 指出，几乎癌症研究的方方面面都受益于ＴＣＧＡ。

２．  埃博拉疫苗为接种者提供１００％保护

在几内亚进行的一项不同寻常的临床试验第一次显示，一种埃博拉疫苗可以保护人体免遭这种致命病毒的侵害。２０１５年７月３１日在线发表于《柳叶刀》杂志上的这项研究表明，注射这种由默克公司生产的疫苗能够在１０天后对埃博拉病毒接触者提供１００％的保护。科学家认为，这种疫苗将有助于最终结束在西非暴发的埃博拉疫情，该疫情已经持续了１８个月之久。美国明尼苏达州双子城传染病研究与政策中心主任ＭｉｃｈａｅｌＯｓｔｅｒｈｏｌｍ 认为： “这将是载入史册的一项公共卫生成就。”

３．  发现调控细胞衰老的关键“开关”

美国科学家最近利用人类成纤维细胞，找到了细胞衰老的一个关键“开关”，为一些疾病的治疗和干预提供了线索。哈佛大学医学院研究人员用快速高通量筛选技术，诱导人类成纤维细胞衰老以寻找调控该过程的未知基因与途径。他们的研究表明，ＮＦＫＢ的激活受到一个叫ＧＡＴＡ４的转录因子调控。ＧＡＴＡ４的过量表达会直接导致细胞衰老；ＧＡＴＡ４的缺失则抑制细胞炎症反应，进而延缓衰老。ＧＡＴＡ４在心脏等器官的发育中有非常重要的作用，但在细胞衰老中的功能还是第一次发现。ＧＡＴＡ４这个节点的发现把下游的ＮＦＫＢ和上游的ＤＮＡ 损伤连接起来，形成一个调控衰老的完整网络。确定ＧＡＴＡ４在细胞衰老以及相关炎症反应中的关键作用，为将来的相关治疗和干预提供了可能的途径和靶标。

４．  “终极电池”研究获重大进展

多年来，锂空气电池被业界誉为“终极电池”，因为理论上它可使电动车续航能力接近传统汽油汽车，甚至可用于电网储电。英国剑桥大学研究人员２０１５年１０月２９日报告说，他们克服了困扰锂空气电池的多个技术难题，把这项技术朝实用化方向推进了一大步。这项成果发表在《科学》杂志上。在最新工作中，剑桥大学的研究人员

５．  最大太阳能飞机首次环球飞行

“阳光动力”２号是全球最大太阳能飞机，于２０１５年３月９日从阿联酋首都阿布扎比起飞，开始首次环球飞行。“阳光动力”２号从阿布扎比起飞后向东飞行，途经阿拉伯海、印度、缅甸、中国、太平洋、美国、大西洋、南欧和北非，最后于７月返回阿布扎比。“阳光动力”２号环球飞行总里程为３．５万公里，共停留１２个城市。在环球飞行计划中，最困难的航段无疑是从中国至美国横跨太平洋五天五夜的不间断飞行。这是对飞行器整体设计的全面检验，更是对飞行员体能和心理状况的严酷挑战。“阳光动力”项目在其官方中文网站上说， “阳光动力”关心的不只是能源问题， “我们还希望以此鼓励每个人，无论是在个人生活中，还是在我们思考和处事的方式上，都能努力成为一名开拓者”。

６．  单个光子“纠缠”3000个原子

美国麻省理工学院和贝尔格莱德大学的物理学家开发出一种新技术，使用单个光子成功实现了与3000个原子的纠缠，创下了迄今为止粒子纠缠数量的新纪录。该技术为创建更复杂的纠缠态奠定了基础，未来有望借此制造出运算速度更快的量子计算机和更精确的原子钟。相关论文发表在２０１５年３月２６日出版的《自然》杂志上。量子纠缠是一种奇特现象，理论上是指粒子在两个或两个以上粒子组成的系统中相互影响的现象，即使相距遥远，一个粒子的行为也会影响另一个的状态。科学家们一直在寻求方法让大量的原子实现纠缠，为功能强大的量子计算和精确的原子钟奠定基础。论文第一作者、麻省理工学院物理学教授弗拉丹·卢勒狄克说： “我们开辟了一种新的纠缠态类别。”

７．  火星表面找到液态水的“强有力”证据

美国国家航空航天局（ＮＡＳＡ）２０１５年９月２８日宣布，在火星表面发现了有液态水活动的“强有力”证据，为在这个红色星球上寻找生命提供了新线索。自２００６年以来，美国火星勘测轨道飞行器多次在火星山丘斜坡上发现手指状阴影条纹。它们在火星温暖的季节里出现，并随着温度上升而向下延伸，到了寒冷季节就消失。美国航天局将其称为“季节性斜坡纹线”，并认为这种奇特的季节性地貌由盐水流造成，但一直没有找到直接证据。在新研究中，研究人员分析了火星勘测轨道飞行器获取的火星表面４处地点“季节性斜坡纹线”的光谱数据，发现这些阴影条纹达到最大宽度时便出现水合盐矿物的光谱信号。研究人员在发表于《自然·地学》杂志的论文中写道：“‘季节性斜坡纹线’是现今火星水活动的结果，我们的发现强有力支持这一假设。”美国国家航空航天局副局长约翰·格伦斯菲尔德表示：“我们非常激动，因为这项发现意味着今天的火星有可能存在生命。”

８．  新疫苗或有潜力遏制艾滋病感染

《科学》和《细胞》杂志２０１５年６月１８日发表的两项研究认为，一种基于多轮免疫接种策略的试验性疫苗，也许有潜力遏制艾滋病病毒感染。这两项研究都是关于一种叫做“ｅＯＤ－ＧＴ８６０ｍｅｒ”的免疫原。美国斯克里普斯研究所等机构对它进行了测试，结果显示它可结合并激活Ｂ细胞，而Ｂ细胞具有抗艾滋病病毒的作用。《科学》杂志还发表了第三项由康奈尔大学领衔的艾滋病研究，对一种人工分子复合物进行测试的结果显示，这种免疫原可激发兔子与猴子产生抗体，阻止一种艾滋病病毒株的感染。美国国家卫生研究院为这３项研究提供了资金，它在一份声明中评价说，这３篇论文代表着在研发艾滋病疫苗方面的“一个重要新起点”。

９．  全球海洋考察揭示大量新生命形式

在对全球海洋微小生物进行了为期３年半的考察工作后，一个研究团队报告了这项调查的第一批成果，揭示了海洋浮游生物丰富而多样的面貌。研究人员于２００９年９月从法国洛里昂乘船出发。他们在航程中的２１０个地方采集了约３５０００件样本，该项研究旨在对地球的上层海洋建立一个整体认识。科学家在２０１５年５月２２日出版的《科学》杂志上用５篇论文介绍了这一研究成果。包括一个超过４０００万微生物基因的目录———大多数是之前未有报道的，以及约５０００个病毒基因类型，同时还有对１５万种真核生物（复杂细胞）的评估，这大大超过了目前已知的１１０００种真核浮游生物的数量。美国伊利诺伊州阿贡国家实验室微生物生态学家ＪａｃｋＧｉｌｂｅｒｔ说：“整个项目提供了一个真正有价值的数据库，从而使我们能够以一种前所未有的方式探寻全球的海洋微生物生态系统。”

１０． 人类探测器首次近距离飞过冥王星

美国“新视野”号探测器于美国东部时间２０１５年７月１４日７时４９分近距离飞过冥王星，成为首个探测这颗遥远矮行星的人类探测器。“新视野”号与冥王星最近时的距离约为１．２５万公里。“新视野”号探测器于２００６年１月升空，经过９年多长途跋涉，终于与冥王星“会面”。由于冥王星从未被来自地球的探测器近距离造访过， “新视野”号“看”到的一切都将被记录下来。此后，这个探测器还将继续前行，进入太阳系边缘神秘的柯伊伯带，这里可能隐藏着数以千计的冰冻岩石小天体。冥王星于１９３０年首次进入人类视野，曾被当作太阳系第九大行星。但国际天文学联合会于２００６年对大行星重新定义，冥王星“惨遭降级”为矮行星。

本文由王芳摘编自中国科学院编《2016科学发展报告》（中国科学院年度报告系列，北京：科学出版社，2016.08）一书“附录”部分。

1997年9月，中国科学院决定发布年度系列报告《科学发展报告》，按年度连续全景式综述分析国际科学研究进展与发展趋势，评述科学前沿动态与重大科学问题，报道介绍我国科学家取得的代表性突破性科研成果，系统介绍科学发展和应用在我国实施“科教兴国”与“可持续发展”战略中所起的关键作用，并向国家提出有关中国科学的发展战略和政策建议，特别是向全国人大和全国政协会议提供科学发展的背景材料，供国家宏观科学决策参考。随着国家深入实施“创新驱动发展”战略和持续推进创新型国家建设，《科学发展报告》将致力于连续系统揭示国际科学发展态势和我国科学发展状况，服务国家发展的科学决策。

《2016科学发展报告》是该系列报告的第十九部，主要包括科学展望、科学前沿、2015年中国科研代表性成果、科技领域发展观察、中国科学发展概况和中国科学发展建议等六大部分。受篇幅所限，报告所呈现的内容不一定能体现科学发展的全貌，重点是从当年受关注度最高的科学前沿领域和中外科学家所取得的重大成果中，择要进行介绍与评述。