果殼科技評(píng)論小組

2015年，科學(xué)一如既往地加深人類對(duì)世界的理解。它一邊繼續(xù)推動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，一邊繼續(xù)充當(dāng)討論與合作的基石，同時(shí)也不忘反思自己，將前進(jìn)的步伐調(diào)整得更加踏實(shí)

10合作：巴黎協(xié)議

2015年12月14日，在巴黎氣候大會(huì)上，全世界歷史性地達(dá)成了一個(gè)普遍性的、具有法律約束力的氣候變化協(xié)議。自《京都議定書》以來(lái)，氣候大會(huì)未能促成廣泛性協(xié)議的歷史，在2015年末終結(jié)了。

自工業(yè)革命以來(lái)，人類因燃燒化石燃料排放了大量溫室氣體，如果不加以遏制，全球平均溫度會(huì)在2100年上升4.5℃，導(dǎo)致極地冰川融化、海平面上升，許多沿海地區(qū)將被海水吞噬。目前，氣候變化引發(fā)的風(fēng)暴、洪水、干旱等極端天氣越發(fā)頻繁猛烈。除此以外，中國(guó)還經(jīng)歷著以化石燃料為主的能源結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的影響——空氣污染。

在此背景下，協(xié)議制定出應(yīng)對(duì)氣候變化的目標(biāo)及措施：（1）相較前工業(yè)水平，全球變暖應(yīng)遠(yuǎn)低于2℃，并努力使變暖的溫度低于1.5℃;（2）減少化石燃料的使用;（3）每五年對(duì)國(guó)家進(jìn)行審查，并根據(jù)情況提高減排目標(biāo)。此外，富裕國(guó)家將對(duì)貧窮國(guó)家提供資助，幫助后者發(fā)展更為綠色的能源。

雖然仍面臨著協(xié)議目標(biāo)過高難以達(dá)到、沒有規(guī)定各國(guó)的減排指標(biāo)，以及沒有涵蓋國(guó)際航運(yùn)和航空等一系列問題，但巴黎氣候會(huì)議無(wú)疑給世界人民傳達(dá)了一個(gè)有力信號(hào)：在氣候變化上，全球?qū)⑾嗷ズ献?，引?dǎo)人類走向更安全的未來(lái)。

9我們正在引導(dǎo)第六次物種大滅絕

在過去的4.5億年里，地球見證了五次“大規(guī)模滅絕事件”。其中最嚴(yán)重的一次是6600萬(wàn)年前，恐龍和近四分之三物種的滅絕。

科學(xué)家認(rèn)為我們現(xiàn)在正處于第六次大滅絕事件的邊緣。2015年6月，一項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志的研究顯示：生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)地球上的動(dòng)物滅絕的速率比正常情況下要快20—100倍，而且這個(gè)速度還在加快?！吧餃缃^的罪魁禍?zhǔn)?，確鑿無(wú)疑，就是人類自身?！蓖械屡翣柲?，佛羅里達(dá)大學(xué)生物學(xué)家和研究報(bào)告的共同作者這么說(shuō)道。

8新祖：納勒迪人

在人類進(jìn)化歷程中，近三十種古人類曾先后生活在這個(gè)世界上，而在2015年9月，這個(gè)名單又增加了一位新成員。但這個(gè)新的祖先有些不同尋常：也許在他們那里，誕生了最初的葬禮。

2015年9月，在南非約翰內(nèi)斯堡附近的一個(gè)洞穴深處，專家們從1500根骨頭中拼湊出一個(gè)智人“納勒迪”（naledi），他們聲稱，這是可以代表人類祖先的一個(gè)新物種。這個(gè)消息一發(fā)表就引起了巨大轟動(dòng)。這些骨頭能告訴我們很多他的信息，他看起來(lái)是南方古猿和人之間的過渡。他腦容量很小，但是顱骨的各種形態(tài)都更加和人相似;軀干和骨盆較為原始，但手部靈活，應(yīng)是出色的工具使用者;趾骨彎曲形成足弓，這是直立行走的證據(jù)。

但真正奇特的是這個(gè)洞穴的其他特點(diǎn)。這里有多達(dá)1500塊人骨，對(duì)應(yīng)至少15個(gè)人，卻沒有任何石器或者其他生活痕跡;人骨上沒有野獸咬痕，周圍也沒有對(duì)應(yīng)著洪水的碎石或者植物體。排除別的選項(xiàng)，留下的最大可能是：這是一處納勒迪人用來(lái)埋葬同伴的墓穴。

當(dāng)然，我們無(wú)從猜測(cè)埋葬行為的起源，但如果將來(lái)我們能順利得出他們生存的時(shí)代，那這也許就是最初的文明火花之一。

7顛覆：腦部存在淋巴管

解剖學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中相對(duì)“穩(wěn)定”的領(lǐng)域。自維薩里于16世紀(jì)開創(chuàng)現(xiàn)代人體解剖學(xué)，到20世紀(jì)初，解剖學(xué)知識(shí)似乎就已“凝固”。而現(xiàn)在，解剖學(xué)教科書恐怕要更新了。

在此前大家熟知的知識(shí)里，流淌著淋巴液的淋巴管道遍布全身，但并不存在于腦部。而由美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)喬納森·基普尼斯教授實(shí)驗(yàn)室報(bào)告的這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)則得出了驚人結(jié)論：大腦會(huì)通過淋巴管道與免疫系統(tǒng)直接相連。

實(shí)驗(yàn)室的博士后安東尼·盧沃在解剖小鼠腦膜時(shí)發(fā)現(xiàn)，玻片上的免疫細(xì)胞呈管狀分布，隨后就在那里發(fā)現(xiàn)了本不可能存在的淋巴管。也許是因?yàn)槲恢脤?shí)在太隱蔽，此前的研究從未發(fā)現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的淋巴管?；漳崴箞?jiān)信，他們也會(huì)在人類大腦中發(fā)現(xiàn)同樣的結(jié)構(gòu)。

這一發(fā)現(xiàn)在業(yè)內(nèi)激起了極大反響。有研究者認(rèn)為這會(huì)改寫教科書，也會(huì)改變我們對(duì)大腦的運(yùn)作機(jī)制和阿爾茨海默病、多發(fā)性硬化癥等多種腦部疾病的理解。不過也有研究者對(duì)該發(fā)現(xiàn)持保留態(tài)度，表示要等待人體中的研究結(jié)果。

6確認(rèn)了“鬼魅般的超距作用”是真的

量子世界又有了神奇的發(fā)現(xiàn)：兩個(gè)量子即使離得很遠(yuǎn)，也可以相互“糾纏”。當(dāng)兩個(gè)量子糾纏，測(cè)量一個(gè)量子的性質(zhì)時(shí)，無(wú)論它們距離有多遠(yuǎn)，會(huì)立即可以給出另一個(gè)的信息。“糾纏”的概念可以追溯到20世紀(jì)30年代，出自愛因斯坦和他兩位同事發(fā)表的一篇論文，盡管后來(lái)他駁斥了這個(gè)“鬼魅般的超距作用”的想法。

1965年，北愛爾蘭物理學(xué)家約翰·貝爾提出貝爾不等式，為隱變量理論提供了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法。從20世紀(jì)70年代至今，對(duì)貝爾不等式的驗(yàn)證給出的大多數(shù)結(jié)果是否定的，這意味著隱變量理論不成立。過去30多年來(lái)，已經(jīng)有多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)過貝爾不等式，實(shí)驗(yàn)結(jié)果都支持量子力學(xué)的觀點(diǎn)。然而，所有那些實(shí)驗(yàn)或多或少都存在漏洞，有些沒有排除局域性漏洞，有些則沒有排除測(cè)量漏洞。2015年10月，荷蘭物理學(xué)家設(shè)法使兩個(gè)電子相距一英里，在金剛石色心系統(tǒng)中完成了貝爾不等式實(shí)驗(yàn)，首次同時(shí)避免了這兩種漏洞，從而證偽了愛因斯坦提出的量子力學(xué)不完整的觀點(diǎn)，更確鑿地支持了量子力學(xué)。

不過，也有科學(xué)家指出，這一實(shí)驗(yàn)并未排除第三個(gè)漏洞，也就是“自由意志選擇”漏洞。未來(lái)，如果能夠在地球和月亮之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，才能真正做到毫無(wú)漏洞地驗(yàn)證貝爾不等式。雖然這一切聽起來(lái)遙不可及，但科學(xué)家們說(shuō)，這項(xiàng)研究可能最終導(dǎo)致發(fā)展出超高速的“量子計(jì)算機(jī)”，這有可能改變應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、密碼學(xué)和人工智能上的游戲規(guī)則。

5火星“大新聞”豐收

2015年9月29日，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）召開新聞發(fā)布會(huì)，公布一項(xiàng)與火星有關(guān)的大發(fā)現(xiàn)。與以往NASA宣布“大發(fā)現(xiàn)”的節(jié)奏一樣，這場(chǎng)發(fā)布會(huì)的預(yù)告被各類媒體瘋狂炒作，甚至一度流出了發(fā)現(xiàn)火星生命的傳言。其實(shí)，NASA發(fā)現(xiàn)的是現(xiàn)今火星上仍然存在液態(tài)水的證據(jù)。可惜，這種液態(tài)水不能直接飲用，因?yàn)槠渲懈缓}份，是名副其實(shí)的鹵水。

盡管發(fā)現(xiàn)了液態(tài)水，但今天的火星仍然比地球上最干旱的沙漠還要干燥。曾經(jīng)的火星就大不一樣了，在40多億年前，這些海水足夠?qū)⒒鹦堑娜康乇硌蜎]在140米深的水下。

為什么曾經(jīng)的水世界變成了紅色沙漠？2015年11月6日，NASA公布了美國(guó)“火星大氣與揮發(fā)演化”探測(cè)器的最新結(jié)果：由于火星上缺乏全球性的磁場(chǎng)，太陽(yáng)風(fēng)暴能夠迅速剝離火星的大氣，導(dǎo)致這顆行星在30多億年前就幾乎流失了全部大氣。這樣的氣候變化，使火星淪為不毛之地。

不過，這并不能阻止人類總有一天將要踏足火星的決心。2015年5月，美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室提出了新的載人登陸火星方案;當(dāng)年10月，NASA又公布了分三個(gè)階段登陸火星的報(bào)告。在可預(yù)期的未來(lái)，《火星救援》里宇航員前往紅色行星實(shí)地考察的場(chǎng)景，將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

4屠呦呦獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

2015年10月5日，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C出。屠呦呦因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)抗瘧疾藥物青蒿素而與發(fā)現(xiàn)抗線蟲病藥物阿維菌素的威廉·坎貝爾和大村智共享此獎(jiǎng)，成為首個(gè)獲得這一獎(jiǎng)項(xiàng)的中國(guó)科學(xué)家。

1967年，為了尋找新型抗瘧疾藥物，中國(guó)政府啟動(dòng)了“523項(xiàng)目”。項(xiàng)目組對(duì)大量傳統(tǒng)草藥進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)植物黃花蒿的提取物具有抗瘧疾效用。1971年9月，屠呦呦重新設(shè)計(jì)了提取方法，獲得了抗瘧藥效突出的黃花蒿提取物。后來(lái)，她和同事成功從中分離出抗瘧有效單體化合物“青蒿素”。后續(xù)研究明確了青蒿素的化學(xué)結(jié)構(gòu)。投入臨床使用后，青蒿素及其衍生物使眾多瘧疾患者得到救治。

屠呦呦的獲獎(jiǎng)引起了中國(guó)社會(huì)的熱切關(guān)注。從對(duì)中國(guó)學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)體制的反思到關(guān)于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)地位的爭(zhēng)論，一系列觀點(diǎn)碰撞也伴隨這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)出現(xiàn)。“我們是把獎(jiǎng)項(xiàng)頒給受傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)啟發(fā)而創(chuàng)造出新藥的研究者。”諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)成員漢斯·弗斯伯格說(shuō)。正因?yàn)橛辛诉@些新藥，更多被寄生蟲病折磨的生命才得以存活。喧囂之上，我們應(yīng)當(dāng)看到，這一獎(jiǎng)項(xiàng)的最根本意義，仍在于表彰拯救生命的人。

3已打開定制DNA的大門

一直以來(lái)，DNA支配著生命的生長(zhǎng)發(fā)育，而現(xiàn)在我們能隨心所欲地篡改特定DNA，定制“基因編輯”的時(shí)代已經(jīng)開始?！癈RISPR-Cas9”的出現(xiàn)，讓科學(xué)家比以前更快更方便地替換部分基因組。對(duì)當(dāng)今的分子生物學(xué)界而言，CRISPR-Cas9不只是一種基因編輯技術(shù)，更是一場(chǎng)革命。由于它在基因編輯方面不可思議的高效和便捷，曾經(jīng)僅存于科幻小說(shuō)中的情節(jié)如今幾乎成為事實(shí)。早些時(shí)候，科學(xué)家實(shí)驗(yàn)出經(jīng)基因改造的抗瘧疾蚊子和抗豬瘟疫的非洲豬。與此同時(shí)，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了基因改造的速生鮭魚供我們食用。

2015年4月，中山大學(xué)副教授黃軍就實(shí)現(xiàn)了編輯人類胚胎基因零的突破——他們用CRISPR-Cas9改造了能導(dǎo)致β型地中海貧血的缺陷基因。在這項(xiàng)前無(wú)古人的創(chuàng)舉引發(fā)的爭(zhēng)議尚未平息之際，哈佛大學(xué)喬治·徹奇和楊璐菡的研究小組又利用這種CRISPR-Cas9對(duì)豬基因組進(jìn)行批量編輯，一次性徹底解決了豬內(nèi)源性病毒的問題，為尋找器官移植的替代資源掃除了一大障礙。

2015年，CRISPR-Cas9技術(shù)先驅(qū)麻省理工學(xué)院的張鋒團(tuán)隊(duì)成功破解了Cas9蛋白的結(jié)構(gòu)，從而在更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上引爆了一系列技術(shù)突破。張鋒的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了一種利用Cas9調(diào)控基因表達(dá)的新技術(shù)，他們還開發(fā)出一種“迷你型”的CRISPR新體系。

2015年11月，另一位CRISPR-Cas9技術(shù)的先驅(qū)詹妮弗·杜德娜使用實(shí)時(shí)成像的方法揭示了CRISPR系統(tǒng)運(yùn)作的過程。而最大的突破出現(xiàn)在不久前，通過對(duì)Cas9蛋白的優(yōu)化改造，張鋒團(tuán)隊(duì)幾乎完全掃除了CRISPR系統(tǒng)的“脫靶”缺陷。

那么，基因工程的下一個(gè)目標(biāo)會(huì)是人類嗎？中國(guó)的科學(xué)家已經(jīng)在將實(shí)驗(yàn)應(yīng)用在人胚胎上邁出了第一步，他們?cè)谝呀?jīng)不能發(fā)育成人的“死”胚胎上研究如何改造能引起遺傳病的基因。即便如此，該實(shí)驗(yàn)還是引起了巨大的爭(zhēng)議。一些人主張人類基因的修飾是有益的，希望將其應(yīng)用于一些易感性和毀滅性的疾病，如癌癥和老年癡呆;另外一些人認(rèn)為這樣的研究是導(dǎo)致世界基因多樣性被破壞的開始。以CRISPR-Cas9為代表的新基因編輯技術(shù)將無(wú)可避免地走向臨床，但在此之前，充足的研究與討論是必要的。

2與冥王星的近距離接觸

2015年7月14日，旅程已近十年的新視野號(hào)探測(cè)器近距離飛掠冥王星，完成了人類對(duì)這顆矮行星的首次探測(cè)，并發(fā)送回冥王星及其衛(wèi)星的高清照片。飛掠途中，飛船與地表的最近距離僅有7800米——這個(gè)距離足以展現(xiàn)出奇異巨大的冰山和自由分布的火山口，它們像“細(xì)胞”一樣分布在幾英里寬的地方。這些照片讓科學(xué)家們感到十分驚訝，他們?cè)詾樵谶^去的一億年中，冥王星早已“死去”，不再有地質(zhì)活動(dòng)。而現(xiàn)在科學(xué)家在冥王星上發(fā)現(xiàn)了形成年代不足1億年的高大冰山，被氮冰覆蓋的巨大雪原以及過去可能噴發(fā)過的兩座冰火山。種種證據(jù)表明，冥王星上存在著持續(xù)至今的活躍地質(zhì)活動(dòng)，甚至發(fā)生著類似地球上冰川活動(dòng)的氮冰循環(huán)。

在此之前，即使是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，也無(wú)法分辨冥王星上的細(xì)節(jié)地貌。這顆曾經(jīng)的第九大行星一直徘徊在太陽(yáng)系的外圍，除了軌道以外，沒有人確切知道冥王星的一切，就連大小都存在持久的爭(zhēng)議。如今，依靠新視野號(hào)陸續(xù)傳回地球的數(shù)據(jù)，我們不僅測(cè)出了冥王星的精確大小，還第一次看清了它的真實(shí)模樣。新視野號(hào)還發(fā)現(xiàn)，冥王星大氣層的規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)期，那里的大氣中甚至有多層藍(lán)色的霧霾。

除了冥王星本身，新視野號(hào)還對(duì)它的衛(wèi)星進(jìn)行了探測(cè)。新視野號(hào)沒有在冥王星周圍發(fā)現(xiàn)新的衛(wèi)星，這一點(diǎn)出乎科學(xué)家的意料。冥王星大衛(wèi)星——冥衛(wèi)一卡戎（Charon）上則發(fā)現(xiàn)了巨大的裂谷，暗示了這顆衛(wèi)星過去發(fā)生的復(fù)雜地質(zhì)歷史。對(duì)其他小衛(wèi)星的探測(cè)，則對(duì)研究太陽(yáng)系外圍其他的柯伊伯帶小天體提供了更多有價(jià)值的線索，對(duì)于揭露太陽(yáng)系自身的形成歷史也有幫助。

掠過冥王星之后，新視野號(hào)飛向了宇宙深處，預(yù)計(jì)將于2019年飛掠下一個(gè)目標(biāo)：一顆柯伊伯帶小天體。由于距離遙遠(yuǎn)，它在飛掠冥王星時(shí)記錄的數(shù)據(jù)，要花16個(gè)月的時(shí)間才能全部傳回地球。有關(guān)冥王星系統(tǒng)的新發(fā)現(xiàn)，將繼續(xù)震撼2016年的我們。

1SpaceX火箭回收成功開啟航天新紀(jì)元

2015年12月22日，美國(guó)太空探索科技公司（SpaceX）發(fā)射獵鷹9號(hào)火箭，將美國(guó)軌道通信Orbcomm公司的11顆通訊衛(wèi)星送入預(yù)定軌道?；鸺?分40秒后，一級(jí)火箭順利返回發(fā)射場(chǎng)附近，穩(wěn)穩(wěn)著陸在預(yù)定的1號(hào)著陸區(qū)。至此，SpaceX的一級(jí)火箭回收試驗(yàn)終于取得成功。

2015年，SpaceX的火箭回收之路可謂一波三折：1月10日，獵鷹9號(hào)火箭在一級(jí)火箭分離后受控落向事先停泊在大西洋上的改裝駁船。雖然準(zhǔn)確命中駁盤，但下落速度過快導(dǎo)致一級(jí)火箭砸在甲板上爆炸損毀，首次嘗試失敗。2月12日，獵鷹9號(hào)火箭搭載“深空氣候觀測(cè)天文臺(tái)”衛(wèi)星成功發(fā)射升空。但回收時(shí)，駁船因海上風(fēng)浪太大被迫撤回，一級(jí)火箭最終落入水中。4月14日，獵鷹9號(hào)在執(zhí)行任務(wù)后，一級(jí)火箭著陸時(shí)未能站穩(wěn)，最終傾覆爆炸。而就在SpaceX打算第三次嘗試一級(jí)火箭海上回收時(shí)，6月28日，獵鷹9號(hào)遭遇發(fā)射失利，火箭連同貨運(yùn)飛船全部在高空解體。為此，SpaceX暫停了所有火箭發(fā)射任務(wù)，調(diào)查失利原因。

就在SpaceX蟄伏期間，11月23日，美國(guó)藍(lán)色起源公司的新謝潑德飛行器實(shí)現(xiàn)了火箭從太空返回的垂直軟著陸。不過，與獵鷹9號(hào)相比，新謝潑德飛行器只能進(jìn)行亞軌道飛行，沒有能力將航天器發(fā)射入軌。直到12月22日，重整旗鼓的SpaceX復(fù)飛獵鷹9號(hào)，并首次嘗試在陸地上回收一級(jí)火箭，終于取得成功。SpaceX的最終目標(biāo)，是將運(yùn)載火箭由一次性使用轉(zhuǎn)變?yōu)槎啻螐?fù)用——此舉將大幅度降低航天發(fā)射的費(fèi)用?？梢哉f(shuō)，SpaceX回收火箭的成功，將開啟航天產(chǎn)業(yè)新的紀(jì)元。