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《科学》评出2010年十大科学突破

时间:2010-12-17 10:34:26  来源:  作者:

物流学:在今年之前,所有的人造物体的移动都遵循经典力学的法则。然而,在今年3月,一组研究人员设计了一种精巧的装置,其运动方式只能够用量子力学来描述(量子力学是一组支配如分子、原子及亚原子颗粒等细小物体运行的法则)。为了表彰他们的实验在概念上的拓展、其独创性以及它的众多的潜在用途,《科学》杂志称这一发现是2010年最重大的科学进展。
 

合成生物学: 在生物学和生物技术的一个决定性时刻,研究人员构建了一个合成的基因组,并用它转变了一种细菌的身份特性。 该基因组取代了该细菌的DNA,使其生产出一组新的蛋白质 —— 这一成就促使国会对合成生物学召开了一个听证会。 研究人员预计,将来,定制的合成基因组可用来产生生物燃料、医药品或其它有用的化学制品。

尼安德特人基因组: 研究人员对在3万8000年至4万4000年前曾经生活在克罗地亚的3个女性尼安德特人的骨头做了尼安德特人的基因组测序。 对DNA降解片段进行测序的新方法使得科学家们能够第一次对现代人基因组与我们的尼安德特人祖先的基因组进行直接的比较。

HIV预防: 对预防HIV的两种不同且新颖的方法的试验报道了所取得的不容置疑的成功: 一种含有抗HIV药物泰诺福韦(tenofovir)的阴道凝胶可使女性中HIV的感染减少39%,而一种口腔预先接触的预防法可令一组与男性发生性关系的男子和变性女子的HIV感染减少43.8%。

外显子组测序/罕见疾病基因: 通过只对某一基因组中的外显子(或者说是那个极小的实际编码蛋白质的基因组部分)进行测序,研究罕见遗传性疾病的研究人员能够发现造成至少12种疾病的特别的基因突变;这些遗传性疾病是由某个单独的有缺陷的基因引起的。

分子动力学模拟: 模拟蛋白质在折叠时 的旋转一直是一种组合上的噩梦。 如今,研究人员利用了世界上最强力的电脑之一的能力来跟踪在一个小的正在折叠的蛋白质中的原子运动,其能跟踪的时间要比过去任何一种方法都要长100倍。

量子模拟器: 为了描绘在实验室所看见的情况,物理学家根据方程式推出了一些理论。 这些方程式可能极其难以解出。 但是在今年,研究人员通过量子模拟器发现了一条捷径 —— 即在人造的晶体中,激光光点扮演着截留在光中的电子位置的离子和原子的角色。 这些装置给在凝聚态物理学中的理论问题提供了快速的答案,它们可能最终会帮助人们解决诸如超导性等的谜团。

下一世代的基因组学: 更快更廉价的测序技术使人们能够对远古和现代的DNA进行非常大规模的研究。 例如,1千个基因组计划已经发现了令我们人类独一无二的基因组变异 —— 而其它正在进行中的计划一定还会披露更多的基因组功能。

RNA的重新编程: 重新编程细胞 —— 即将细胞的发育时钟回拨,使其表现如胚胎中的非特异性的“干细胞”—— 已经成为一种研究疾病和发育的标准实验室技术。 今年,研究人员找到了一种用合成RNA来做这一工作的方法。 与以往的方法相比,这种新的技术的速度要快2倍,功效要高100倍,并在治疗应用上可能更为安全。

大鼠的回归: 小鼠统治着实验室的动物世界,但研究人员为了诸多目的而更愿意用大鼠。 人们更容易用大鼠来做实验,而大鼠在解剖上也与人类更加相似;但大鼠的重大缺陷是:用以制造“基因分离小鼠”—在这些动物中根据研究需要而将其某些特定的基因准确地关闭—的方法在大鼠中无效。 然而,今年有一系列的研究承诺会给实验室带来大批的“基因分离大鼠”。
 

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