美《科学》杂志评出2010年十大科学进展

2011-1-10 14:33 来源: 中国科学院
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  美国《科学》杂志日前公布了该刊评选出的2010年十大科学进展,其中第一台量子机研制成功位居榜首。

  这10项进展包括:

  1.第一台量子机。

  迄今为止,所有的机器都按照支配日常物体运动的不足为奇的经典力学法则进行运动。与此相反,由美国加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的物理学家安德鲁·克莱兰德、约翰·马丁尼斯等人研制的这台新的小装置的摇晃方式只有用通常支配分子、原子、亚原子粒子运动的量子力学的怪异规则才能解释。这台原始量子机为研制无数的实验设备、甚至测试人们对现实的感觉开辟了道路。它的这一潜力和创造力使其成为“年度十大科学进展”之首。

  2.建立自己的基因组

  美国马里兰州罗克维尔市和加利福尼亚州圣迭戈的克雷格-文特尔研究所(JCVI)的研究人员创建了一个合成基因组,并把它插入到一个细菌内、代替细菌原有的DNA。这个新基因组促使细菌产生一组新的蛋白质

  3.解读尼安德特人基因组。

  研究人员公开了尼安德特人核基因组的一个草图,以及对这30亿个DNA碱基揭示这些已灭绝人类和人类进化过程的第一次分析结果。通过解读这个序列,研究人员得出结论,认为现代欧洲人和亚洲人——但不是非洲人——有1%到4%遗传了尼安德特人的基因。

  4.新一代基因组学。

  2010年,基因组学的研究人员品尝到了大规模并行测序技术的成果。过去5年来,更廉价、更快捷的“下一代”机器已经得以立足;2010年,他们在几个大项目中都取得了重要成果。

  5.效率提高了的细胞再编程。

  通过加入额外的基因拷贝来改变细胞的命运已成为世界各地实验室的惯例。这项技术被称为细胞再编程,它使科学家们能回拨细胞发育时钟,使得成体细胞像胚胎干细胞一样工作。2010年,科学家们发现一种方法,使得用合成RNA分子再编程变得更容易。合成RNA是为了避开细胞通常用来攻击外来RNA的抗病毒防御。这项技术的速度是标准技术的两倍,效率是普通技术的100倍。而且由于RNA快速分解,经过再编程的细胞在基因上与源细胞完全相同,因此在用于治疗时可能更安全。

  6.追踪迷途的基因。

  2010年,研究罕见遗传疾病的科学家们偶然发现一个有效战略,能找到肇事DNA。通过采用廉价的测序技术和一条捷径——只测序告诉细胞如何构建蛋白质的基因组的1%,他们找到了治疗之前研究人员无法找到的几种疾病的方法。

  7.量子模拟器通过第一次关键测试。

  2010年,物理学家发现量子模拟器可以迅速解决凝聚态物理学的问题,这个量子模拟器通常是模拟晶体,其中的激光点扮演晶体离子的角色而光点中的原子扮演电子的角色。

  8.分子动力学模拟。

  研究蛋白质折叠的专家很早之前就求助于超级计算机。但是这些庞然大物也要追踪到足够长的蛋白质运动才能模拟完整的折叠过程。美国的研究人员推出了一个配有特制的512兆芯片的新型超级计算机,以加快计算蛋白质中邻近原子与周围的水相互作用的方式。这使他们获得了另一次速度上的提高。这个研究团队在2010年报告说,他们已经能够跟踪到一个小蛋白里原子的运动比之前长100倍,长得足以看到蛋白质如何在15次折叠和展开中蜿蜒前进。

  9.大鼠归来。

  今天,大多数实验室的笼子里关着的都是小鼠,但是以前曾经首选是大鼠。其原因是:与小鼠相比,大鼠更像人类。2010年8月,一个研究小组宣布了一个好办法,用与培养基因剔除小鼠相同的遗传技巧来培养“基因剔除大鼠”。另外也是在2010年,有几个研究团队报告了取得的进展:他们利用转座子——从基因组内一个位置跳到另一个位置的DNA序列——生成了具有基因突变的大鼠,这样的动物对发育生物学和疾病的研究非常有用。由于这种技术,基因剔除大鼠和转基因大鼠可能很快就会取代被关在世界各地实验室的笼子里的小表亲。

  10.预防艾滋病病毒。

  2010年7月和11月,对预防艾滋病病毒的不同的、新的策略的两个试验取得了成功:一种含有抗艾滋病病毒药物泰诺福韦的阴道凝胶可使女性感染该病毒的风险降低39%,另一种药物可使男同性恋者和通过变性手术告别“男儿身”者感染艾滋病病毒的风险减少43.8%,这使几乎所有艾滋病研究人员都欢欣鼓舞。