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2004年最值得期待的10个科学关键词
2004-01-07 14:17 来源:三联生活周刊 作者:鲁伊

  从某种意义上来说,在2003年的科学领域,灾难比成功给人留下的印象更为深刻。哥伦比亚号航天飞机的解体、SARS、疯牛病、席卷全球的异常气候、濒危生物显著增加、北美大断电……一位科学史家说过,许多科学巨人之所以后来会选择皈依宗教,是因为他们发现,自己对科学了解越多,就越感到对整个世界无能为力。

 
  然而,在这一年里,我们也看到了许多勇气和实事求是追求真理的科学精神。事在人为,20年前被认为是不可能实现的人类基因组的破译工作提前完成。中国加入载人航天的阵营和美国、欧洲、日本在探索火星上的相互竞争与合作为我们重新诠释了梦想的含义。而所有这些都有理由让我们相信,对未来有所期待是一件能让人窥见幸福的事。

  药 丸

  英语里的一句老谚语“An apple a day, keeps the doctor away”现在应该被改成“A pill a day, keeps the doctor busy”。只有生病的人才需要服药已经成了老黄历,以辉瑞制药那著名的蓝色药丸为代表,一种新的药物观和生活观已经形成。

  我们吃药:吃防止脱发的药;吃减轻体重的药;吃控制胆固醇的药;吃激发性欲的药;吃抗抑郁药;吃不睡觉的药。

  2003年6月,伦敦大学玛丽皇后学院沃弗逊预防药物研究所的尼古拉斯·王尔德(Nicolas Wald)提出了多效药丸(Polypill)的概念。这是一种混合了一份他汀类降低胆固醇药物、3种不同的降血压药物、一份有助于防止血栓形成的阿斯匹林和一份有降低心脏病发病危险作用的叶酸而制成的药丸。王尔德推荐每个年龄超过55岁的人都要每日服用这种多效药丸,不管他们是否曾出现过心脏病症状。尽管许多专家对这个主意提出质疑,但《英国医药学报》的编辑仍然将其评价为“50年来最重要的(发现之一)”。

  另一项曾被誉为百年来最重要的医学进步的疗法却在2003年遭到前所未有的挑战。在十几年里,绝经期妇女都被她们的医生推荐服用雌性激素药丸,用以减少更年期症状、预防心脏病和乳腺癌。然而,美国国立卫生研究院从2002年7月开始接二连三公布的研究结果却显示,这是个天大的错误。雌性激素补充疗法会增加女性中风、血管栓塞、心脏病发作、痴呆和患上恶性乳腺癌的几率。数据显示,在采用雌性激素补充疗法的第一年中,女性心脏病发作的危险增加了80%。在研究结果公布后的一年里,美国服用雌性激素药丸的女性从1500万减少到了900万。雌性激素补充疗法的故事让人们有理由怀疑:我们是不是真的需要吃那么多药?那些声称会让我们的生活变得更好的药丸究竟是现代医药科学的福音,还是药厂和医生们有意或无意的阴谋?

  与之相对,对于生活在地球上的4000万HIV携带者和艾滋病人来说,2004年最迫切的问题或许应该是,在这一年中,他们是否能获得价格更便宜、更有效、更多的抗艾滋病药物。-

  航天飞机

  对于人类的航空航天探索来说,2003年是一个喜忧参半的年份。在刚刚进入人类飞行一百年的时候,2月1日,我们迎来了“哥伦比亚号”航天飞机解体的坏消息。美国总统布什说:“在一个太空飞行已经变得快要司空见惯的时代,很容易忽略乘火箭旅行的危险和在环境恶劣的地球外层大气中航行的困难。”麻省理工学院的西奥多·帕斯托(Theodore Postol)后来估算了一下这种危险的几率:即使是最可靠的太空运输工具——推进式火箭——也有将近2%的失败率。这意味着,如果美国宇航局继续像以前那样,每年使用航天飞机完成5次太空飞行任务,每10年,我们就将迎来一次新的“哥伦比亚号”或“挑战者号”事故。

  NASA预测的每次航天飞机任务的失败率是1/145,也就是0.7%。然而,从“挑战者号”和“哥伦比亚号”的悲剧看,这一失败率依然值得斟酌。从2月份开始的漫长的“哥伦比亚号”事故原因调查最后给出了一个让人失望的报告:在“挑战者号”失事后的十多年中,NASA在航天飞机安全性问题上并没有实质性进步。许多体制上的问题导致航天飞机的隐患并不能被及时了解和公开。在迄今为止进行的113次航天飞机飞行任务中,每一次宇航员都面临着可能夺去他们生命的许多完全可以避免的危险。

  在“哥伦比亚号”航天飞机解体后不久,NASA行政长官奥基夫曾在讲话中指出,NASA不会放弃载人航天任务,航天飞机可能将于12月再次起飞。在事故调查报告出台之后,这个方案被搁置了。但是,随着中国加入载人航天队伍,不甘落后的NASA也在加紧内部改组和对航天飞机设计上的改进。而且,国际空间站也让航天飞机不可能一直处于休息状态。对于目前现存的航天飞机来说,未来几年中可能要承担更为繁忙的任务。“亚特兰蒂斯号”已经确定将于2004年9月12日到10月10日间执行代号为STS-114的飞行任务,“发现号”紧随其后,亦将在2004年11月15日到11月22日之间升空。-

  灭 绝

  信奉进化论的生物学家们最常说的一句话是,“地球上99%的物种最终都是要灭绝的”。根据化石记录,在整个地球的历史上,共发生过5次大规模的生物灭绝,其中包括我们所熟知的6500万年前的恐龙灭绝。然而,当灭绝就发生在我们身边,而且在很大程度上是由于我们的愚昧无知或狂妄自大所致的时候——后者的破坏力很多时候比前者更为巨大——我们却不能用这句话来减轻我们应当承担的责任。事实上,正如密歇根大学的古生物学家凯瑟琳·巴芝莉(Catherine Badgely)所指出的,人类正在亲手制造第六次大灭绝。

  2003年,世界自然保护联盟(World Conservation Union,简称为IUCN)新发布的红色名单中,濒临灭绝的物种数目已经达到12259种。此外,762种植物和动物被宣布已经灭绝,58种动植物仅存活在人工培育的环境中。世界自然保护联盟总干事史坦能(Achim Steiner)指出:“尽管在评估目前所有已知物种方面,我们仍然只是做了一些草草的表面工作,但我们相信,这个数字是目前全球生物多样性状况的一个指示计。”

  植物灭绝的速度是此前没有预料到的。根据杜克大学和密苏里植物园两位研究人员的统计,目前全世界有灭绝危险的植物约占现有植物的22%到47%。而以往,人们通常预测的数字只是13%。在审查了189个国家的植物种群数据并对厄瓜多尔的植物多样性状况进行评估后,这篇发表在《科学》杂志上的论文指出,虽然全世界植物种类的具体数字仍不能确定(约在31万种到42万种之间),但毫无疑问的是,其中有9.4万~14.4万种植物可能将在很短的时间内完全消失。

  岛屿生物多样性的被破坏是另一个严重问题。由于人类有意或无意地将新物种带入以往这些相对与世隔绝的岛屿,在夏威夷和加拉帕哥斯群岛上,一些独有的植物和动物——主要是蜗牛——的处境正在变得越来越危险。

  大型动物的日子也不好过。由于城市扩张、农业和畜牧业的增长,许多灵长类动物的生活空间日益减少。在海洋里,57种鲨鱼和地中海短吻海豚的境况岌岌可危。

  有讽刺意味的是,致力于保护生物多样性的生物学家们在工作中仿佛陷入了一个怪圈。他们做的工作越多,发现濒临灭绝的物种就越多。“情况往往是这样的:你找到一种新物种,还没来得及发出惊喜的‘哎呀’声,就沮丧地发现,它很快就要灭绝了,”IUCN的一位官员说。2004年,全世界投入到生物多样性保护上的资金有望大幅度增长,但可能我们听到的却是更坏的消息。-

  干细胞与克隆

  人类在干细胞研究和人工辅助生殖技术上还应该走多远?没有人能提供足够明确的答案。2003年初世界上最热闹的事是克隆援助公司的所谓克隆婴儿的出生。这件事随着时间过去越来越显得像一出地道的闹剧,但在干细胞研究者的小圈子里,几乎已经没有人怀疑,在世界上的某一个角落,这一年,已经有克隆婴儿诞生于世。

  有研究人员把克隆比作一种手艺活。除了不断挑战人们接受的底线,从技术上讲,它已经没有什么更新鲜的东西。干细胞研究却不一样。在2003年,研究人员已经证实,使用干细胞能够诱导出多种可供移植的人体器官和组织,并为治疗癌症、帕金森症等痼疾带来了希望。但是,当5月份日本科学家使用干细胞在体外诱导出精子的消息传出后,依然引起了又一轮论战。12月,用一只不育的雄性老鼠冷冻精子干细胞诱导出的精子成功地让雌性老鼠产下了后代。对于患有不育症的男性来说,似乎这会在未来成为一个比试管婴儿更好的选择。

  同其他科学研究不同,干细胞研究的政治色彩显得浓厚许多。继英国之后,加拿大也将在2004年制定出自己的第一部干细胞研究法案。虽然各国的法案宽严不一,但在对待干细胞研究的问题上,总体的趋势是明显的:人们正在变得越来越宽容。-

  { 火星 }

  火星的上空从来没有哪一年能像2003年这样热闹。火星快车,火星漫游者,2001火星奥德赛,火星全球测量者,NASA和欧洲宇航局的火星考察队伍让火星真的成了“火”星。如果没有日本Nozomi探测器出师未捷身先死和火星快车搭载的“小猎犬2号”探测器登陆火星表面后神秘失踪这两件不太能让人高兴起来的事,2003年作为火星元年简直是完美的。

  截止到目前为止,对火星的探索共分三个阶段。首先是飞越,比如此前的水手3号、4号、6号、7号,都曾经飞过火星上空,在经过时尽可能多地拍摄到火星的照片。此后便是向火星发射可以围绕火星轨道运转的飞行器,它们可以较长时间停留在火星轨道上,观测整个火星情况。目前的火星快车、2001火星奥德赛和火星全球测量者就是这个阶段的代表。然后,就是登陆火星表面阶段了,这些火星漫游车或登陆车能实现与火星表面的零距离接触,从而获得更直接的数据。

  科学家们对火星还有更多的兴趣,而这些将在此后的火星任务中分三步完成。火星侦察轨道飞行器(Mars Reconnaissance Orbiter)预计将于2005年8月发射,2006年3月抵达火星。代号为“凤凰”的火星侦察兵计划于2007年开始实施,探索火星北极点附近的冰层。另外,火星科学实验室(Mars Science Laboratory)最早将在2009年开始对火星表面进行采样工作。在未来,科学家们试图使用飞机或气球考察火星的大气,钻透火星地表深入地层深处寻找生命,并争取将火星岩、火星土壤以及火星大气的样本带回地球。很显然,在这一切都做到了之后,下一个关于火星的消息,或许就是人类亲自登上这颗红色的星球了。-

  生命起源

  万物有始,2003年,古生物学家在埃塞俄比亚一个名叫赫托(Herto)的村子附近发现了3个生活在16万年前的智人(Homo sapiens)头骨化石。这是两个成年人和一个年龄大约是六七岁的孩子的头骨,它们的面部特征和颅骨都与现代人有若干相近之处。伦敦自然历史博物馆的古人类学家克里斯·斯特林格(Chris Stringer)指出,尽管头骨上存在某些原始的特征,但形态上的证据却足以证明赫托头骨属于迄今为止发现的最古老的智人。

  赫托头骨最重要的意义在于它给“走出非洲”猜想以有力的支持。这种猜想认为,智人是15万到20万年前在非洲出现的一种新人种。他们随后逐渐取代了以往的原始人群——如尼安德特人,并从非洲走向世界各个大洲。不过,在人类最早是如何来到美洲的问题上,西伯利亚和加利福尼亚出土的一些人类化石却给生物学家出了点难题。大陆桥理论是真是假?我们还需要更多的证据才能作出判断。

  在人类以前,地球上还生活着其他的物种。2003年,中生代晚期生物研究的荣誉属于中国。1月份,徐星在《自然》杂志上发表了对“顾氏小盗龙”化石的研究论文。这种生活在距今1.3亿年前早白垩纪的恐龙,前肢和后肢上都有羽毛,被称为“有4个翅膀的恐龙”。它是陆生恐龙进化为鸟类的中间产物。年底,罗哲西又在《科学》杂志上发表了关于有袋类动物祖先“中华袋兽”的论文。目前,仍有多篇关于辽西热河生物群的论文在审查中,2004年,热河生物群仍将是全世界古生物学界关注的焦点之一。-

  病毒

  2003年春天,一种名叫SARS的疾病在极短时间内将恐惧的感觉迅速散布至世界各地。据统计,在2003年中,全世界共有8098人感染SARS病毒,其中774人死亡。与之相对照的是美国疾病控制中心统计的另一组数字。仅在美国,2003年就报告了8912例西尼罗河病毒感染者,并有211人因此而死亡。然而,相形于SARS,西尼罗河病毒并没有形成全球性的恐慌。对病毒的恐惧很大程度上在于公众对它的了解和认知程度。人有时候比病毒更可怕。

  除了SARS和西尼罗河病毒,疯牛病是2003年的另一个热点。年初的受害者是加拿大。一边经受着SARS的反复来袭,一边又不得不大批屠杀有感染疯牛病嫌疑的牛群。当时就已经有研究人员指出,与加拿大相邻的美国,可能也难以摆脱疯牛病的阴影。预言在12月不幸得到证实。12月23日,美国农业部宣布,在华盛顿州的一头成年荷兰奶牛大脑中,检测到了病变症状。

  截止到2003年12月1日,全世界共报告了153例疯牛病,其中有143例发生在英国。美国一向以自己人道而安全的牲畜喂饲方法而骄傲,并曾宣布在美国出现疯牛病的几率非常之低。但事实证明,面对病毒,多谨慎都不为过。

  HIV病毒依然是人类最可怕的敌人。在非洲,许多国家的平均人口寿命已经因为艾滋病的疯狂肆虐而降低几十岁。不过,值得欣慰的是,或许是吸取了SARS蔓延的教训,中国政府加大了对HIV病毒和疫苗研究的投入,许多基层的医疗设施和体系得以完善。这一切会在2004年和以后的几年中陆续看到成效。-

  { 转基因 }

  2003年,转基因作物的阵营中增加了许多新面孔。日本研究人员培植出了低咖啡因含量的转基因咖啡豆,印度科学家培植出了蛋白质含量高出普通土豆的转基因土豆。据统计,目前,全世界有12个国家超过1亿英亩的田地种植着转基因作物。在美国超级市场中出售的加工过的食物,约有60%含有转基因成分,尤其是大豆、玉米或菜籽。然而,在欧洲,关于转基因食品的战争仍然有愈演愈烈之势。

  去年,StarLink公司生产的转基因玉米因为可能导致过敏,而被要求只准用于制造动物饲料。比这更严重的打击是英国政府公布了长达4年的转基因作物实验的最终结果。这次迄今为止世界上规模最大的转基因作物试验的数据显示,转基因作物——主要是转基因油菜籽、甜菜和玉米对周围的环境和野生动植物都有相当大的危害。虽然一些机构和科学家指出这项研究可能存在某些漏洞,但它无疑会影响英国和欧盟对转基因农作物的拒绝态度。

  值得欣慰的是,到目前为止,各项研究都显示,转基因作物可能给人体带来的危害是微乎其微的,而美国亦为此发出了转基因食品安全的建议。-

  基 因

  2003年是发现DNA双螺旋结构的50周年,人类基因组近乎完整的草图问世毫无疑问是科学家们能够给出的最好献礼。然而,这只是万里长征的第一步。要想从这些由A、C、T、G4个字母写成的生命天书中获取对人类有益的信息,研究人员还有许多工作要做。目前,科学家们已经找出了与抑郁症、精神分裂等疾病相关的基因,包括辉瑞在内的许多大型制药公司也开始与从事基因组测序的研究机构或公司携手,试图把基因药物变成新的盈利点。

  不过,剑桥大学的遗传学家彼得·佛斯特(Peter Forster)却给大家的热情泼了盆冷水。佛斯特说,即使是将DNA序列很适当地转录下来,想要破解人类的基因组也是非常困难的一件事。如果再加上点差错,那就几乎是不可完成的使命。他指出,在发表的多项关于人类线粒体DNA测序的研究中,错误频频出现,几乎可以占到60%到70%。

  对基因的研究总是能让我们知道一些足以打消“作为人类的骄傲”的有趣的事情。比如男性和女性DNA的差别甚至大于同一性别的人类和黑猩猩间DNA的差别。比如从男性Y染色体的测序结果看来,由于它特有的缺陷,男性可能将会最终消失。不过,基因组图谱也显示,现存的人类彼此间的遗传联系非常紧密。我们很可能都来自同一个地方——7~14万年前非洲北部某个以采集狩猎为生的部落——天下一家并不只是美好的愿望而已。-

  天 气

  太冷,太热,太干旱,太潮湿,太多的雨,太多的风……2003年的全球气候充满了太多的“太”字。北半球春天即将来临的时候,许多国家却发出了严寒警报;整个夏天,热浪席卷了欧洲大地,连阿尔卑斯山的雪都在融化;澳大利亚的干旱引发了持续的火灾;南加州的暴雨导致严重的泥石流;从杜鹃到伊布都,几十年未遇的强台风接踵而来。全球变暖不再只是危言耸听,我们周围的环境正在越来越清楚地向我们证明这一点。

  2003年5月,美国马里兰大学的两位气象学家发表论文指出,土地使用方式也是导致全球变暖的原因之一。由于城市化和农业耕作方式的改变,平均每个世纪,地表温度会因此上升0.27摄氏度。哥伦比亚大学和NASA戈达德太空研究所的两位学者则在12月中旬撰文指出,煤烟对全球变暖所造成的影响此前一直被低估。他们指出,从1880年以来,煤烟至少要承担全球温度升高25%的责任,并部分导致了北半球的早春、北极冰层融化和冰川缩小。现在,我们发现我们面对的敌人增加了:温室气体、烟尘和土地使用方式成为要解决全球变暖问题时绝对不能被忽视的三大要素。

  全球变暖的后果是怎样的?也许不仅是水淹威尼斯或太平洋上的小岛那么简单。阿尔伯塔大学的生物学家最近发现,生活在北美地区的红松鼠的基因已经因为全球变暖而产生变异。因为春季温度的增加和食物供应的丰富,在过去的10年中,这种红松鼠的繁殖期延长了18天,平均每一代延长6天。不知道有没有大胆的科幻小说作家借此衍生出一个若干年后红松鼠统治地球的故事?-

  尽管发生了航天飞机解体事故,NASA仍然不会放弃载人航天任务,并且在未来几年中,航天飞机可能要承担更为繁忙的任务

  小小药丸对人类是福音还是阴谋?
 

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