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此項研究入選《科學》年度科學突破,充分表明生物多樣性衰減已到瞭非常嚴峻的程度,需要進一步引起政府、科學界和社會的高度重視。
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1995年,三位科學傢冷卻一種名叫玻色子的粒子,得到瞭玻色-愛因斯坦凝聚物,並在6年後榮獲諾貝爾物理獎。如今,各國科學傢又完成一項“不可能完成的任務”,實現瞭另一種粒子即費米子的凝聚。《科學》提到瞭該領域有重要影響的一些科學傢,其中包括兩位華人的名字,一位是奧地利因斯佈魯克(Innsbruck)大學研究小組的重要成員Cheng Chin,另一位是美國俄亥俄州立大學的何天倫。

今年萊因等新發現瞭一對脈沖星,其特殊之處有二:引力輻射要比赫爾斯和泰勒發現的那對脈沖星強得多﹔測得瞭分別來自兩顆脈沖星的輻射。顯然,該對脈沖星將更有利於人們檢驗愛因斯坦的理論,且首次提供瞭研究脈沖星磁層與輻射之間相互作用的機會。此外,這些探索還可能揭示脈沖星內部物質密度分佈,展現出極高密度下物質的性質。

印尼和澳大利亞科學傢今年10月在《自然》雜志上報告,他們從印尼弗洛瑞斯(Flores)島發掘出新的人類物種化石。這種“小矮人”隻有約1米高,腦容量僅為約380毫升,生活在距今約18000年前。

費米子對凝聚物的發現是長期激烈國際競爭的結果。2003年1月,隨著杜克大學的托馬斯(John Thomas)報告強相互作用下費米氣體的普遍性質,這種競爭進入白熱化。4個月後,美國實驗天體物理聯合研究所(JILA)亞裔科學傢金(Debbie Jin)報告瞭一種費米子配對或結合成分子的有效方法,令科學界為之驚訝。到當年11月,Innsbruck、JILA和MIT的研究小組分別宣佈實現瞭分子玻色-愛因斯坦凝聚。那時,科學界普遍認為費米子對凝聚很快就可以實現瞭。果然,2004年1月,金的小組獲得實現費米子對凝聚的証據。上述研究進展已經在國際上激發瞭大量的相關實驗和理論工作。

1968年休伊什等公佈瞭他們驚人的發現:脈沖星!這是一種約每秒自轉一周、半徑約10公裡而質量與太陽相當的天體。根據愛因斯坦的廣義相對論,這類天體周圍的引力場很強,時空明顯彎曲。1974年赫爾斯和泰勒發現瞭正在互相繞轉的一對脈沖星中的一顆。廣義相對論認為,強引力場中互相繞轉的星體將輻射引力波(但至今未直接測得)。泰勒等人通過長達20多年的觀測發現,這一對脈沖星因引力輻射而繞轉距離逐漸減小的程度與相對論預言完全一致。休伊什、赫爾斯和泰勒分別獲得1974、1993年度諾貝爾物理獎。

弗洛瑞斯人化石則提醒我們,直立人並不“註定”會演化成智人。山頂洞人在華北定居時,弗洛瑞斯人還在東南亞存活,而且演化方向與智人完全相反:他們身材縮小瞭,腦子縮得更小,與黑猩猩相當。從來沒有一位古人類學者預見過人類可能朝這個方向演化。然而在形態上,弗洛瑞斯人是不折不扣的直立人後裔。

國際衛生夥伴計劃既需要國際社會的遠見和發達國傢的支持,也需要發展中國傢的參與﹔發展中國傢隻有加強自身的組織能力和科研實力,才能不僅僅成為被動的受益者,而是積極的參與者、繼承者和發展者。

●點評:何天倫(美國俄亥俄州立大學教授)

●點評:劉振興(中科院院士、中科院空間中心研究員)

弗洛瑞斯人化石引發的另一個問題更嚴重:人的腦子究竟是做什麼用的?弗洛瑞斯人制作的石器與北京人類似,而北京人的腦量卻是他們的兩倍。這個事實進一步迫使學者重新思考腦量與“智力”的關聯,以及人類“智力”的本質。

上周五出版的美國《科學》雜志公佈瞭本年度的科學進展評選結果,今年的最大贏傢是火星探索,而在古人類學界引起震撼的印尼“小矮人”則屈居第二,其他8項排名不分先後。《南方周末》特邀相關領域的科學傢對此進行點評。

火星探測漫遊者的發現被《科學》評為年度突破,是個令人興奮的消息,尤其對我這位參與其中的科學傢來說。

我國尚未正式提出自己的火星探測計劃,但早在“863”計劃課題“行星探測”中就開展瞭火星探測的必要性和可行性研究,並提出瞭我國初期火星探測的科學目標和粗略的探測器方案設想。正在制定中的國傢中長期科技發展規劃中也對火星探測計劃進行瞭討論。

從海洋或地下深處取水,發現裡面的DNA,進行基因測序,可以識別出那些極小而且距離我們非常之遠的生物。借助這種技術,科學傢們在藻海(Sargasso Sea)的1500升水中已經發現瞭100多萬種新基因。

這對新發現的脈沖星將在8500萬年後碰撞融合

不論從哪個角度講,稀薄費米氣體中費米子對凝聚的發現都是去年物理學最重要進展之一,它是量子氣體領域的關鍵性突破,將對多個學科領域產生深遠影響。

弗洛瑞斯人(Homo floresiensis)化石是個震驚古人類學界的發現。直立人類型的古人類至少在180萬年前就出現在世上瞭,他們是第一種走出非洲、遍佈舊世界的“人”。有些古人類學者甚至認為智人的三個主要“人種”(黑、白、黃)都是直立人在各地分別演化出來的。
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●點評:陳大元(中科院動物所研究員)

●點評:王道還(臺灣“中央研究院”歷史語言所)

火星上的水

到處都是基因

2004年12月17日《科學》雜志封面

一對脈沖星

台中產後月子中心 ●點評:於軍(中科院北京基因組所研究員)

費米子凝聚

隱藏的珍寶

不過,由於克隆技術及分析手段的限制,目前還隻能研究單一環境下的簡單微生物系統或復雜系統中一類特定微生物基因,我們期待在技術與認識上能有進一步的突破,深入探索復雜環境下未培養微生物的奧秘。
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漢城大學黃禹錫等人今年2月在《科學》發表論文,首次提供足夠科學証據說明人類胚胎已被成功克隆。倫理和立法方面的“克隆戰爭”則在繼續,由於各國無法就如何對待治療性克隆的問題取得一致,聯合國禁止生殖性克隆國際公約的制定陷入瞭僵局。

未來我國的火星探測計劃應與當前實施的“嫦娥”探月工程相配合,盡量利用月球探測發展起來的技術條件和基礎,同時考慮火星的要求,加強預研,推動我國深空探測的發展。此外,應堅持獨立自主和國際合作相結合的原則。目前火星探測的國際合作還沒有形成,但相信以後除瞭競爭之外也會有合作。

水的新篇章

我國治療性克隆研究也有長足進展,在構建人類胚胎、培養胚胎幹細胞以及誘導目的細胞等方面取得瞭顯著成果。

在人類基因組中,編碼蛋白質的基因序列隻佔不到2%,而不同基因之間和單個基因不同編碼區域之間的那些部分被視為無用的垃圾DNA。實際上,垃圾DNA的作用比先前想象的要大得多。

韓國科學傢採用核移植方法,從16名年輕婦女身上獲得242個卵母細胞,成功地構建人類胚胎,並提出瞭靈長類是可以克隆的觀點。他們也強調此項研究隻用於人類治療性克隆、將來在臨床上醫治疑難疾病,反對人類胚胎用於克隆人。科學不分國界,本人積極支持這項工作及其觀點。

今年,國際人類基因組計劃協作組宣佈人類基因組精確DNA序列圖最終完成,接下來的主要工作之一是深入註釋基因和非編碼區。隨著近20個脊椎動物基因組序列在未來兩到三年內的完成,科學傢將揭示諸多“潛藏在DNA裡的珠寶”。這裡不僅包括還未被發現編碼蛋白質的基因,還包括會發現許多DNA序列元素與基因表達調節和染色體結構的關系。高等脊椎動物的基因數量和功能非常相似,也許這類物種進化與多樣性的分子機理就“藏”在變化多端的DNA序列元素裡面。英語裡有句俗語,“一個人認作垃圾的東西,可能是另一個人的珠寶”。不過,要找到這些有用的“珠寶”,要獨具科學的“慧眼”和翔實的實驗驗証才行。

美國宇航局的火星探測漫遊者“機遇號”和“勇氣號”敏銳地“嗅”出瞭火星上曾經有大量水並且可能有過生命存在的証據。

脈沖星,顧名思義,就是能夠發射脈沖的星體。英國曼徹斯特大學的萊因(A.G.Lyne)等人發現瞭珍貴的一對脈沖星。

●點評:徐仁新(北京大學天文學系教授)

我的研究組為火星登陸器和兩個漫遊機器人“勇氣號”和“機遇號”提供瞭定位和導航信息,我們為此感到非常自豪。在地球上準實時地繪制火星表面上的山、平原、隕石坑和其他信息,是一種前所未有的刺激和挑戰體驗,特別是當“機遇號”在鷹坑(Eagle crater)著陸而它隻能看到坑外面的有限場景的時候。兩個機器人在古謝夫坑和子午高原穿越數千米之後,所做的工作均遠遠超過瞭原先的設計。

記錄多樣性衰減

從青蛙到蝴蝶,有關生物多樣性衰減的大型調查結果不斷傳來。其中,保護國際和世界自然保護聯盟組織500多位科學傢,對全球已知的5700種兩棲動物進行瞭調查,發現30%以上的物種瀕臨滅絕。

●點評:李丕鵬(世界自然保護聯盟專傢組)

名傢點評:2004十大科學進展

我國是一個資源大國,僅兩棲動物已知就有321種,並且許多是我國的特有物種。但我國的兩棲動物中,極危、瀕危和易危種類已達到40.2%,大大超過瞭全球32.5%的平均比例。我國特有物種———滇池蠑螈已經滅絕,其他一些物種也因為生態環境破壞及人為過度捕食等而處於不斷衰減狀態。另外,還有8.7%的物種缺乏確切評估數據,種群狀態不明。其他動植物的現狀與兩棲動物相類似。

最小的人

水,似乎是一種人們再熟悉不過的東西,但在科學傢看來,水裡依然有乾坤,有不少未解之謎。多國科學傢在液態水結構研究上取得的重要進展向化學教科書中一些傳統說法發起瞭挑戰。

●點評:趙林(天津大學環境學院教授)
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水有許多被探知的特性,諸如融化時體積減小、多種結晶形態等,這些特性決定瞭水在物理、化學以及生命活動中發揮著不同的作用與功能,一百年來科學傢們一直在探索研究其原因之所在。以往研究表明,水是以分子簇存在的,由不同個數的水分子組成的分子簇具有不同的物理、化學和生物學性質和功能。《科學》公佈的年度進展中提到,有研究認為很多水分子隻與其周圍兩個水分子有聯系,而不是原先認為的四個,這無疑是一種新的結論,但是否完全是事實還有待於多方面研究証實。

為窮人研制藥物

在衛生領域,“公私夥伴關系”成為一股不可抗拒的力量,它影響到藥物研制和發展中國傢分發藥物的方式。

●點評:邵一鳴(中國疾病預防控制中心教授)

衛生夥伴關系是近年來世界醫學領域的大趨勢。

夥伴計劃的缺乏已造成不少教訓,突出案例是艾滋病從非洲叢林的星星之火蔓延為感染全球6000多萬人的燎原之勢。2001年聯合國設立全球防治艾滋病、結核和瘧疾基金(全球基金)。該基金30多億美元中有各國政府捐助的30億美元,其餘來自蓋茨等私人基金會。2003年啟動的150億美元美國總統艾滋病緊急救援計劃則是當前資金最大的援助發展中國傢的衛生防病項目。

在科研領域,美國NIH改變瞭半個世紀來以資助本國科學傢為主的方式,設立專門資助發展中國傢科學傢的國際綜合性艾滋病研究計劃(CIPRA),歐盟則建立瞭發展中國傢臨床試驗平臺(EDCTP)。以蓋茨基金會為首的私人基金會也在推動與各界合作中發揮著重要作用。

●點評:李榮興(美國俄亥俄州立大學教授)

克隆戰爭

印尼弗洛瑞斯人頭骨化石

●點評:肖湘(國傢海洋局第三海洋所研究員)

目前能夠從自然環境中分離培養的微生物隻佔全部微生物種類的1%或者更少。在早期的工作中,科學傢隻能獲取環境樣品中的單個基因或僅僅對這些未培養微生物進行分類鑒定。隨著技術的進步,科學界已初步具備分析研究這些未培養微生物基因組的能力。我國科學傢在深海和深部(如地殼)生物圈研究中也部分採用瞭這方面的技術。上述工作對研究生命起源、生物進化、生物與環境相互關系及基因資源的開發利用等具有重要意義。

在火星探測中,發現火星上曾經有水的証據是非常重要的一步,這表明火星在數十億年前是個濕潤而溫暖的星球。在這種環境下,生命是可能存在的。古代中國人將Mars稱為火星(Fire Planet),看來與它目前寒冷的氣候條件不符,但與這個星球曾經濕潤而溫暖的新發現非常一致。科學和技術的發展已經使我們可以直接對遙遠的星球表面如火星隕石坑進行機器人探測,然後將信息在十幾分鐘之內送回地球。曾經隻可想象的事情如今變成瞭現實。

除瞭上述十項進展以外,《科學》還評出瞭一項“年度科學倒退”:在美國和歐洲,科學界與政界發生明顯沖突。美國科學傢批評佈什政府將意識形態凌駕於科學之上,而法國和意大利的科學傢抗議政府削減科學預算,等等。

(本報駐京記者李虎軍採訪整理)
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