这些科学高光时刻背后 藏着人类怎样的未来
未来已来，唯变不变，
行而不辍，未来可期。
这是2021年最后一期的本报《生命新知》周刊。在本版的开头，我们先为大家奉献了两道“开胃菜”：世界首例活体机器人实现自我繁殖，以及，詹姆斯·韦伯太空望远镜成功发射。
颤抖吧，人类！网上有人这样惊呼道。全球首个可繁殖活体机器人问世，而“韦伯”作为人类史上最强劲的望远镜，人类已经为它倾注了太多科技、财力与时间。
人类的好奇心是伟大的，它带领我们前赴后继地探寻宇宙起源、生命起源的真谛。“韦伯”就代表着人类最深邃的好奇心，它使人类能够“不畏浮云遮望眼”，带我们看看未曾一见的隐秘世界，为整个人类的科学认知贡献不可泯灭的力量，让我们祝它一路顺风！
回首2021，在极端天气频发的气候变暖警钟之下，在与起起伏伏的新冠疫情斗智斗勇之中，人类社会走过了蹒跚坎坷的一年。应对人类共同面临的挑战，这一年，科学的脚步依然坚定，为照亮人类未来之路披荆斩棘、坚毅前行。
人工智能（AI）预测蛋白质结构成为举世公认的年度科技亮点。最新出版的美国《科学》杂志将其列为年度十大科学突破之首。此外，首个口服抗新冠病毒药物问世、缪子实验出现可能突破标准模型的新结果、CRISPR应用于人体治疗遗传疾病等科学突破，共同构成了2021年科学“高光时刻”，让人们对未来充满期待。
2021年已经步入尾声，过去的一年是科技界屡创新高、收获满仓的一年。这一年，恰逢中国共产党百年华诞，我国科技界更是取得多项重要突破。量子计算获得重大进展，使我国成为唯一在两个物理体系中实现量子计算优越性的国家；“中国天眼”正式向全世界开放，尽显大国风度；成功实现二氧化碳人工合成淀粉，为人类未来提供了全新的可能……
2022年，科技界必将乘着时代的东风再启航，向着更加多姿多彩的未来昂首前进。
（邓正彤）
世界首例活体机器人实现自我繁殖
近日，美国佛蒙特大学和塔夫茨大学的研究团队发现了一种全新的生物繁殖方式，并利用这一发现创造了有史以来第一个可自我繁殖的活体机器人——Xenobots 3.0，未来或可为外伤、先天缺陷、癌症、衰老等提供更直接、更个性化的药物治疗。研究结果发表在11月29日《美国国家科学院院刊》上。Xenobots 3.0仅有毫米宽度，既不是传统的机器人，也不是一种动物，而是活的、可编程的有机体。研究人员发现，如果将足够多的异种机器人放置在培养皿中彼此靠近，它们会聚集并开始将其他漂浮在溶液中的单个干细胞堆叠起来。于是，多达数百个干细胞在它们如同吃豆人形状的“嘴”中组装了“婴儿”异种机器人。几天后，这些“婴儿”就会变成外观和动作都跟母体一样的新异种机器人。（澎湃新闻）
詹姆斯·韦伯太空望远镜成功发射
法国当地时间12月25日13时15分（北京时间25日20时15分），美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜在法属圭亚那库鲁基地成功发射升空。如果一切顺利，詹姆斯·韦伯太空望远镜将在一个月之内进入太阳轨道，大约离地球100万公里。韦伯空间望远镜被认为是哈勃空间望远镜的“继任者”。据美国航天局介绍，韦伯空间望远镜将观测135亿多年前宇宙中第一批恒星是如何诞生的，以及第一批星系怎样形成的。（央视新闻/新华社）
美国《科学》杂志公布
2021年度十大科学突破
AI预测蛋白质结构为探秘“生命之舞”提供全新视角
人工智能（AI）预测蛋白质结构，是2021年度当之无愧的“金牌”科学突破。这项AI领域的革命性突破，解决了持续50年的重大生物学难题，为探索人体与生命的本质铺平了道路。
解锁古老泥土DNA宝库
今年，科学家们从洞穴地面的土壤中解锁了一个更大的古代DNA宝库。在西班牙的Estatuas洞穴，核DNA揭示出了8万至11.3万年前生活在那里的人类遗传特征和性别，并提示尼安德特人的一个谱系在10万年前结束的冰川期之后取代了其他几个谱系。
实现历史性核聚变突破
今年8月，美国国家点火装置（NIF）产生了一种聚变反应，这种反应产生的能量大于点燃它所需的激光能量。NIF使用来自世界上最高能量激光的脉冲，来压缩胡椒粒大小的氢同位素氘和氚颗粒。
抗新冠口服药物问世
数据显示，美国默克公司的抗病毒药物莫奈拉韦可将未接种疫苗的高危人群的住院或死亡风险降低30%。而如果在出现症状的3天内开始服用辉瑞公司的抗病毒药物PF-07321332，则可使住院率降低89%。
“摇头丸”可治疗PTSD
一项多中心、随机、对照试验发现，3，4-亚甲基二氧基甲基苯丙胺（MDMA），即我们常说的“摇头丸”的主要成分，显著减轻了创伤后应激障碍（PTSD）患者的症状。
单克隆抗体治疗传染病
今年，单克隆抗体（mAb）开始在对抗新冠病毒和其他威胁生命的病原体，包括呼吸道合胞病毒（RSV）、HIV病毒和疟疾寄生虫等方面显现出效果。
火星内部结构首次被揭示
自“扎根”火星以来，美国国家航空航天局（NASA）“洞察”号火星探测器在其着陆点测量了大约733次地震。科学家基于其中35次地震的数据揭示了火星的内部结构，并估算出火星地核的大小、地幔的结构和地壳的厚度。这也是科学家第一次使用地震数据来探测地球以外行星的内部。
缪子实验可能突破标准模型
4月7日，美国费米国家加速器实验室进行的缪子反常磁矩实验显示，缪子的行为与标准模型理论预测不相符。研究报告称，巨大的、不稳定的类电子粒子——缪子，比最初预测的更具磁性。
CRISPR疗法对人类疗效首证
基因编辑工具CRISPR于2020年首次显现出或可治愈镰状细胞病和β-地中海贫血症的可能。今年，科学家则在人体内直接部署CRISPR-Cas9。结果显示，所有参与者的畸形蛋白质水平均有所下降。
10 人造胚泡有望减少伦理争议
今年，有科学家设计了被称为“胚泡”的关键胚胎阶段的替代品。他们从人类胚胎干细胞中复制了胚泡，并诱导出了多能干细胞（IPS）。这些人造胚泡并不是真正的胚胎，但其中一些可作为某些研究的替代方案以减少伦理争议。
《科技日报》发布
2021年中国科技的重大突破
找回水稻“祖先”基因
快速从头驯化异源四倍体野生稻，发挥多倍体优势，找回当下栽培稻已经丢失的部分优秀基因，培育出产量更高、环境适应能力更强的新型水稻作物——中国科学院种子创新研究院、遗传与发育生物学研究所李家洋团队与合作者的这项突破性进展，2月4日在国际知名学术期刊《细胞》发表。
“九章”“祖冲之”上新
10月底，潘建伟团队进一步研制出了66比特的可编程超导量子计算原型机“祖冲之2.0”，在随机线路采样任务上实现了量子计算优越性，所完成任务的难度较2019年谷歌“悬铃木”高出2-3个数量级。与此同时，潘建伟团队升级版的“九章2.0”也极大提高了其量子优势，还具有了部分可编程的能力。“九章2.0”和“祖冲之2.0”的出现，使我国成为唯一在两个物理体系中实现量子计算优越性的国家。
“中国天眼”迎全球科学家
本着开放天空的原则，被誉为“中国天眼”的国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜（FAST）于北京时间2021年3月31日0时起向全世界天文学家发出邀约，征集观测申请，所有国外申请项目统一参加评审。观测时间从今年8月开始。
世界大型低温制冷装备“中国造”
4月15日，中国科学院理化技术研究所（以下简称中科院理化所）承担的国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”通过验收及成果鉴定，项目成果鉴定专家组认为，该项目整体技术达到国际先进水平。
光存储时间达1小时
4月，中国科学技术大学郭光灿团队李传锋、周宗权研究组将光存储时间提升至1小时，大幅刷新2013年德国团队所创造的光存储1分钟的世界纪录，向实现量子U盘迈出重要一步。
“人造太阳”刷新世界纪录
5月28日，中国科学院合肥物质科学研究院传来喜讯，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）取得新突破，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录，向核聚变能源应用迈出重要一步。
地球模拟装置启用
6月23日，国家重大科技基础设施“地球系统数值模拟装置”在北京怀柔科学城落成启用。这是我国研制成功的首个具有自主知识产权的地球系统模拟大科学装置。
“冰光纤”问世
7月9日，权威学术期刊《科学》杂志发表的成果显示，浙江大学光电科学与工程学院童利民教授团队联合浙江大学交叉力学中心和美国加州大学伯克利分校的科研人员，在-50℃环境中，制备出了高质量冰单晶微纳光纤。
“甩开”光合作用合成淀粉
9月23日，中国科学院宣布重磅成果。该院天津工业生物技术研究所研究人员提出了一种颠覆性的淀粉制备方法，不依赖植物光合作用，以二氧化碳、电解产生的氢气为原料，成功生产出淀粉，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。
10 证明凯勒几何核心猜想
11月初，中国科学技术大学几何物理中心创始主任陈秀雄教授与合作者程经睿在偏微分方程和复几何领域取得里程碑式结果，其解出了一个四阶完全非线性椭圆方程，成功证明强制性猜想和测地稳定性猜想这两个国际数学界60多年悬而未决的核心猜想。
英国《自然》杂志发布
2022年值得关注的七大科学事件
疫情或仍持续
2022年是新冠病毒袭击人类的第三年，目前我们并没有看到尽头。2022年，研究人员和公共卫生当局还将继续监测新冠病毒新变异毒株的出现，以及病毒对新冠肺炎康复者可能带来的长期影响。
疫苗升级换代
2022年，可能会有科学家开发针对特定变体的信使RNA（mRNA）新冠疫苗，一些公共卫生官员也希望使用其他技术开发的疫苗能发挥更大作用。
物理学或将迎来丰收年
大型强子对撞机（LHC）将于2022年6月重启，科学家们对利用其开展的主要实验——超环面仪器实验（ATLAS）和紧凑缪子线圈实验（CMS）进行了升级和扩展，这将使他们能从每秒产生的4000万次质子碰撞中收集更多数据。
登月任务接踵而至
2022年，将有多款来自政府航天机构以及私人航天公司研制的轨道飞行器和着陆器朝月球进发。
美国国家航空航天局（NASA）将于2022年2月发射“阿尔特弥斯一号”无人轨道飞行器。印度的第三次登月任务“月船3号”，日本也将尝试首次在月球上进行软着陆。而俄罗斯计划用“月球25号”着陆器重现苏联登月计划的荣光。韩国“探路者”月球轨道飞行器将开启韩国的探月之旅。
中国天宫空间站将建成
中国的天宫空间站计划于2022年竣工，并安排了1000多项实验，从天文和地球观测到微重力和宇宙辐射对细菌生长的影响等。
应对气候变化继续行动
2022年11月，来自世界各地的代表将再次齐聚埃及沙姆沙伊赫，参加第27届联合国气候变化大会（COP27）。预计各国将作出与2015年《巴黎协定》目标一致的气候承诺，将全球升温控制在远低于工业化前2摄氏度的水平。与此同时，研究人员将继续监测温室气体排放。
拯救生物多样性
截至2020年，2010年制定的《爱知生物多样性目标》大多没有实现。联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会（COP15）第一阶段会议已于今年10月11日至15日在云南昆明召开，并通过《昆明宣言》，呼吁各方采取行动，共建地球生命共同体。第二阶段会议将于2022年4月25日至5月8日在中国昆明以线下方式举行。
来源：成都商报
