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《科学》周刊评选出今年科学十大进展:观察进化发生名列前茅

自从达尔文1859年把进化理论首次引入科学界以来,该理论一直是生物学的基础和指导思想。但是,达尔文可能完全没有想到,到了2005年研究人员仍在发现有关进化论的基本要点的新结果—在流感病毒基因、黑猩猩基因、以及棘鱼硬鳞的世界中进化到底是如何进行的?这些实地观察进化发生的研究被《科学》周刊和其出版者、非营利的美国科学促进会评为2005年度中科学的第一大进展。

2005年中,科学家获得了不少有关基因水平上的进化以及物种诞生的深刻了解,包括也许能帮助我们未来生活得更健康的信息。具有讽刺意义的是,这些常常令人惊讶的发现是在推崇“智能设计论”和其他反对进化论的人企图复苏对这个基本概念的挑战的一年中做出的。

这些进化研究的划时代的成果,加上另外9项研究突破,被《科学》周刊选为2005年科学十大进展,《科学》选择这些结果是因为它们对社会的深远影响以及它们对科学的贡献。科学十大进展的名单将发表于2005年12月23日出版的《科学》周刊。

许多今年的突破性成果来自基因水平的进化研究。今年10月,一个国际研究小组发表了黑猩猩的基因组图谱。科学家们已经开始仔细分析黑猩猩基因组,结合另一个旨在建立迄今最大的人类遗传序列单字母变异数据库的国际努力,科学家希望更好地了解人类物种的进化。这两项研究为从艾滋病到心脏病的疾病研究提供了新材料,也许能为未来个体化的基因医学奠定基础。

今年测定的1918年大流行的流感病毒序列可能对医学有更直接的影响。这个被永冻层保存下来的流感基因以及科学家煞费苦心重建病毒的神奇故事有一个令人不寒而粟的结论:这个致命的流感似乎起源于禽病毒。了解上个世纪的致命禽流感的进化也许能帮助我们预测和对付当今禽流感的威胁。

另一些研究揭示了DNA的微小变化能引发不同的进化事件。研究人员发现,将一个物种变成多个物种仅仅需要一个遗传变异,比如阿拉斯加的失去了硬鳞的棘鱼是由一个海洋物种进化成几个生活在陆地湖泊的物种的。

除了基因组进化研究,研究人员还观察了从毛毛虫到蟋蟀的几种动物中的进化发生,发现行为上的差异,比如吃什么东西和什么时候交配,足以将一个物种变成两个。这些费心的观察以及其它一些实验显示,进化研究,像在1859年一样,在2005年仍然有关。

《科学》周刊评出的2005年度另外九大进展是:

行星旅行: 行星研究在2005年突飞猛进,去月球、水星、金星、火星、一个彗星、一个小行星、土星、以及太阳系边缘的宇宙飞船不是已经到达就是已经上路。这一年的精彩表演中最漂亮的也许是欧洲宇宙飞船的惠更斯探测器在土星的最大卫星土卫六、又名“泰坦”的登陆。惠更斯探测器在泰坦上的旅行揭示了一个由不经常的液态甲烷滂沱大雨所形成的地貌、以及一个不同寻常的水文循环。

植物研究丰收: 几个有关植物开花和其它神秘或惊人特征的关键的分子线索在2005年被揭示。比如,植物分子生物学家找到了启动植物季节性发育的信号。另一项研究的重点是涉及刺激开花的基因,还有一项研究发现了令人惊异的隐藏的RNA。

中子星碰撞: 2005年迎来了用新仪器获得的中子星中最剧烈活动的清晰记录的发表。一个2004年12月27日记录下来的、来自银河系中心附近的短暂、强烈的辐射脉冲,可能是一个短伽玛射线暴发,这被认为是两个古老的中子星或一个中子星和一个黑洞快速碰撞产生的。

大脑回路与疾病: 2005年中的几项研究提出,精神分裂症、抽动-秽语综合征(Tourette syndrome)、以及阅读困难(dyslexia)等症的根源在于子宫内胚胎发育时期大脑神经回路的“错误连接”。

形成地球的物质是从哪里来的?: 今年,研究人员再次仔细观察了类似太阳系中早期物质的地球上的岩石和陨石,发现它们的原子组分与这些早期物质有很大的不同。究竟地球是从哪里得到它的构件的? 现在有些科学家说,地球上的物质来自太阳系的另一个区域,而其他科学家说,早期的地球已经被厚厚地埋在地表的下面,人们看不到它了。

关键蛋白的详细图像: 电压门控钾通道迄今为止最高分子分辨率的图像在2005年被揭示。这些通道是负责钾离子进出细胞的看门蛋白,它们在神经和肌肉功能上的作用同晶体管在计算机中的一样重要。

对气候变化的看法在转变?: 2005年中不断积累的人类活动与全球变暖联系的证据,引起美国政客们的主意。这些证据包括,海洋深处的水变暖、最强烈热带风暴的频率增加、北冰洋的冰覆盖继续减少、以及鸟类迁徙模式的改变等,随着气候变化的科学证据不断增多,一般人开始关心这个问题了。

细胞信号研究又上一层楼: 由于同时跟踪细胞信号网络多个输入输出的努力,细胞如何响应它们周围的化学和环境信号的动态观念在2005年趋于成熟。比如,研究人员创建了一个导致细胞凋亡网络所涉及的近8000个化学信号的模型。

ITER落户法国: 世界首座国际热核实验堆(ITER)建设地点的争夺告终,参与ITER项目国际合作的六方今年一致同意将ITER试验反应堆设在法国南部的Cadarache,而不是日本的Rokkasho。ITER的目的之一是用通过在地球上模拟太阳内部所发生的核聚变来发电。

《科学》还评出2005年科学遭受最大挫折的领域为美国粒子物理研究: 美国高能物理研究领域在2005年取消了两项重大实验,还有人提出要提前停止三个现有粒子对撞机中一个的运行。由于美国这些项目的挫折,世界其它地方的粒子物理研究可能也会蒙受打击。但粒子物理界在2005年也出了一点好消息:世界各地的研究人员对建设造价为几十亿美元的“国际直线对撞机”作出承诺,这个国际设施也许是粒子物理未来的关键。 2006年度可能有大进展的领域:《科学》周刊预测的明年热门领域和课题包括:禽流感药物和疫苗的开发、人类RNA干扰、高温超导体、微生物的亲缘树、探测双中子星碰撞以及超高能宇宙线—宇宙中速度最快的原子核。研究人员也将会寻找更多的象牙喙啄木鸟还活着、以及固态氦像流体那样流动的证据。

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