《科學》評2014最重大科學突破:羅塞塔登彗居首

新浪科技訊 北京時間23日消息，據國外媒體報導，“羅塞塔”號探測器的“菲萊”號陸器雖然登陸67P/丘留莫瓦-格拉西梅彗星的過程並不順暢，但仍就被《科學》雜誌的編輯評為2014年最重要的科學突破。登陸之后，“菲萊”號曾發生彈跳。“菲萊”號任務是太空探索史上第一次成功的彗星登陸任務。67P/丘留莫瓦-格拉西梅彗星距地球5億英裏(約合8億公里)。根據“菲萊”號傳回的圖像和數據，科學家得以進一步了解這顆多塵多冰彗星。在《科學》雜誌評選的年度十大科學突破排行榜中，其他重大科研成就包括在印度西尼亞發現距今4萬年的洞穴壁以及研製出能夠像白蟻一樣協同工作，建造各種結構的新型合作式機器人。

在11月成功登陸彗星之后，“菲萊”號項目組宣佈在彗星上發現有機分子。有機分子是形成生命所需要的必要組件。此外，科學家還發現這顆彗星主要由堅實的水冰構成，硬度與沙岩相當，表面被8英寸(約合20厘米)厚的塵土覆蓋。在《科學》雜誌評選的年度十大最具有突破性的科學成就中，“菲萊”號登陸彗星排在第一位。其他上榜的科學成就包括利用經過重編的皮膚細胞培育可分泌胰島素的細胞，未來將用於治療糖尿病。

在印度尼西亞蘇拉威西島的瑪洛斯洞群，考古學家發現了史前手印涂鴉，年代可追溯到4萬年前，遠遠超過此前的預計。瑪洛斯洞群的壁與在歐洲發現的古老洞穴壁一樣悠久，可能迫使人類學家改寫人類文化的發展史。上榜的其他科學突破包括培育出能夠將兩種額外的基因“字母”融入它們DNA的細菌，以及造價低廉的微型立方體衛星技術實現騰飛，只需幾十萬美元而不是數億美元便可進行太空探索。在另一項上榜科學突破中，科學家從影片《暖暖內含光》獲得靈感，通過研究證明操縱老鼠的特定記憶具有可能性。他們採用的一項技術能夠利用激光觸發老鼠體內的神經細胞。研究中，他們刪除老鼠的現有記憶，而后植入造的記憶。

《科學》雜誌新聞編輯蒂姆-阿彭澤勒表示這一年的最大科學突破非“羅塞塔”號任務莫屬。他：“‘菲萊’號登陸彗星是一項令人驚異的壯舉，吸引了全世界的目光。整個‘羅塞塔’號任務是一項了不起的成就。這項任務讓科學家得以近距離觀察彗星的升溫、呼吸和演化。”“羅塞塔”號探測器是國際合作的結晶，世界各地的很多科學家參與其中。他們與美國宇航局和歐洲航天局共同努力，研製這顆探測器以及所搭載的“菲萊”號陸器。

67P/丘留莫瓦-格拉西梅彗星的外形好似一隻橡皮鴨，寬度2.5英裏(約合4公里)，速度超過每小時8.39萬英裏(約合每小時13.5萬公里)。追趕這樣一顆彗星面臨怎樣的挑戰我們可想而知。“菲萊”號陸器的大小與冰箱相當，讓它在快速旋轉的彗星上陸非易事。這也就不難理解為何陸過程並不順暢。經過10年的追星之旅，“菲萊”號的第一次陸嘗試並不成功，用於減緩降落速度的助推器以及錨定系統出現故障。它在彗星表面兩次彈跳，最后才成功陸，此時的陸點距原定陸點大約0.5英裏(約合805米)。不幸的是，“菲萊”號最終在一個斜坡上降落，太陽能電池板被部分遮擋，讓科學家只有60個小時的時間收集數據。隨后，“菲萊”號的電量耗光。不過，隨2014年底彗星進一步靠近太陽，“菲萊”號還有蘇醒的可能。《科學》雜誌撰稿人埃裏克-漢德表示：“不管‘菲萊’號能否蘇醒，‘羅塞塔’號的使命已經完成。這項任務開啟了彗星研究的新時代。”

自1996年以來，《科學》雜誌每年都會評選年度科學突破。這一年，他們採取了公投票的方式，讓網民通過他們的網站進行投票，選擇他們認為的年度最重大科學突破。在公投票中，“羅塞塔”號任務只獲得17%的支持率，遺傳“字母表”獲得新字母的支持率最高，達到34%。

另外九大科學突破：

揭示恐龍如何進化成鳥類

一支國際科學家小組對數千個恐龍和早期鳥類化石進行了分析，而后將它們與現代鳥類的骨骼進行比較。通過這項研究，他們得以了解確定的爬行動物如何進化成體型小重量輕並且能夠飛行的鳥類。研究指出在鳥類出現前羽毛就已經進化到很先進的程度。除了幫助鳥翼類恐龍保持體溫外，飛行還用於向異性炫耀，甚至幫助它們保持平衡。此外，科學家還發現飛行能力可能經歷過數次進化。他們的研究發現描繪了一度動作遲緩的恐龍如何慢慢進化成體型更小，骨骼更細的鳥類，直至最終飛上藍天。

年輕血液有“返老還童”功效

科學家發現通過注入年輕血液，讓老年人的肌肉和大腦恢復青春活力的可能性是存在的。根據哈佛大學科學家進行的研究，年輕老鼠血液含有一種被稱之為“GDF11”的蛋白質，能夠增強老年老鼠的肌肉力量和耐力，此外還能促進大腦內的神經元生長。另一支研究小組發現年輕血液——哪怕是沒有細胞的血漿——也能提高老年老鼠的空間記憶能力。現在，科學家正進行第一批臨床試驗，共有18名中老年阿爾茨海默氏症患者參加，注射年輕成年人捐獻的血漿。

合作式機器人

一些機器人學家多年來一直致力於研製類人機器人，讓機器人的各種能力和思維方式進一步接近我們人類。相比之下，其他科學家則從動物身上獲得靈感，研製與類人版截然不同的機器人。哈佛大學的科學家便從白蟻身上獲得發，研製出能夠在沒有人類干預下協同工作，建造簡單結構的微型機器人群。

美國的另一支研究小組打造了一個龐大的機器人群，數量達到數千，尺寸與一枚二角五分硬幣相當。這些機器人能夠組成方形、字母以及其他兩維外形。另一項研究計劃使用了10架四旋翼無人機，它們報告彼此的方位並作出相應調整，防止在編隊飛行過程中發生碰撞，最后形成一個旋轉的圓圈。

在另一項實驗中，一支機器人船艦隊上演較為複雜的群體機動，整個過程由利用攝像機對其進行追蹤的中央電腦下達指令。這些研究成果意味機器人群能夠在將來的某一天完成當前只有人類才能完成的複雜任務，甚至有可能被送入太空，不知疲倦地執行維修任務。

仿人腦電腦晶片

IBM公司以及其他幾家公司的電腦工程師研製出世界上第一個大尺寸神經形態晶片，在設計上能夠以與人類大腦類似的方式處理信息。人類大腦的運轉通過個體神經元細胞利用化學信號與周圍的數千神經細胞進行通訊。這種運轉方式允許大腦的不同區域並行處理大量信息，每個區域負責不同的任務，以提高效率。人類的大腦是一個異常複雜的網絡，由大約1000億個神經元細胞構成，神經元細胞由100萬億個突觸相連。

IBM的神經形態晶片TrueNorth利用54億個晶體管和2.56億個突觸模擬人類大腦的結構，構成了一個更為複雜的網絡。據信，這種晶片能夠在未來孕育出運算速度更快並且與人類大腦更為接近的電腦。借助於這種晶片，電腦能夠實時處理來自感測器的海量數據。

印尼洞穴壁年代遠超此前預計

在印度西尼亞蘇拉威西島的瑪洛斯洞群，考古學家發現一系列年代久遠的手印涂鴉和動物。考古學家此前認為這些壁的年代可追溯到 1萬年前，新研究發現瑪洛斯洞群壁的年代可追溯到3.5萬年到4萬年前。研究指出當時的古人在手上噴灑紅色料，而后在牆壁上印出手印。此外，他們還在牆壁上描繪紅色的鹿豚以及五六色的桑葚。

瑪洛斯洞群的壁與在歐洲發現的古老洞穴壁一樣悠久，可能迫使人類學家改寫人類文化的發展史。在非洲發現的史前人類在蛋殼上描繪的幾何圖案的年代更為久遠，可追溯到7.8萬年前。在歐洲發現的歷史最久遠的古代繪年代可追溯到3.5萬年至3.9萬年前。印度尼西亞的發現明這種繪創作在早期人類社會較為普遍，意味現代人在6萬年前離開非洲時就已經是技藝高超的藝術家。

利用激光操縱記憶

美國麻生理工學院的科學家從影片《暖暖內含光》獲得靈感，通過研究證明操縱老鼠的特定記憶具有可能性。他們採用一項被稱之為“光遺傳學”的技術——利用病毒將光敏分子引入老鼠的神經元細胞——改變老鼠大腦的活動。研究中，他們成功刪除老鼠的現有記憶，而后植入造的記憶。此外，他們還能將消極情緒的記憶變成積極情緒的記憶。

雖然這項研究引發爭議，但研究中採用的技術必將生深遠影響。如果用於人類，這項技術允許醫生控制患者的行為，可能幫助他們戒掉各種癮，或者對抗抑鬱症、精神分裂症等精神疾病。此外，遭受創傷的士兵和脊髓受損的患者也將成為受益者。醫生可以利用這項技術繞過脊柱中的受損神經，緩解他們的痛苦或者幫助他們重獲移動能力。

造價低廉的立方體衛星

立方體衛星是一種造價低廉的微型衛星，尺寸只有4英寸(約合10厘米)見方。雖然這種微型衛星在10幾年前就被送入太空，但這項技術直到2014年才真正騰飛。立方體衛星一度作為大學生的教育工具。科學家表示當前的立方體衛星已開始從事一些科學研究工作。

2014年，共有超過75顆立方體衛星被送入太空，在太空進行科學研究，例如充當地球成像設備，研究植物如何感知地心引力，測試新型智能手機技術和衛星通訊技術。科學家表示立方體衛星可用於建造太空望遠鏡陣列，監視地球環境。

遺傳“字母表”獲得新字母

地球上的所有生命都利用相同的基本要素構建遺傳密碼。遺傳密碼是一個長長的DNA鏈，利用4個基本分子構成所謂的遺傳“字母表”。2014年，美國加利福尼亞州斯克裏普斯研究所的科學家首次培育出含有兩個額外遺傳字母的生物——一種合成細菌。額外的遺傳字母讓它們的DNA鏈延長並且可以自我複製。雖然這種合成細菌無法在實驗室以外的環境進行複製，但科學家相信它們可用於研製具有獨特特性的生化藥劑。

另一支研究小組研發出一個全新的遺傳物質，被稱之為“XNA”，能夠催化簡單的反應。他們希望利用這種遺傳物質培育合成生命，具備一系列可以利用的新功能。

培育可分泌胰島素細胞

2014年，加拿大卑大學和美國哈佛大學的兩支研究小組在實驗室利用不同方式培育出與β細胞類似的細胞，讓科學家擁有一個空前的機會研究糖尿病。β細胞是一種能夠分泌胰島素的胰腺細胞。利用人類胚胎幹細胞治病疾病的研究一直進展緩慢。近10年時間裏，科學家不斷嘗試將幹細胞轉化成能夠分泌胰島素的胰腺細胞。β細胞能夠幫助調節血液中的葡萄糖水平，糖尿病患者的免疫系統會攻擊並殺死這種細胞。

卑大學和美國哈佛大學的研究表明可以利用重新編程的皮膚細胞培育β細胞。在正式用於治療糖尿病患者前，科學家需要找到一種方式，防止患者的免疫系統攻擊和殺死人工培育的β細胞。目前，他們正將利用健康個體的皮膚細胞培育的β細胞與糖尿病患者的β細胞進行比較，以確定二者之間是否存在任何差異。(孝文)