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一、詹姆斯韋伯太空望遠鏡

經過無數挫折、20年的發展、100億美元的巨額花費以及150萬公里的危險太空之旅，新的詹姆斯·韋布空間望遠鏡(JWST)終于打開了它的金色紅外眼，以令人驚嘆的、前所未有的細節瞥見了宇宙以及它深不可測的過去。為了紀念這一壯舉，美國《科學》雜志將JWST的飛行遴選為2022年科學突破之首。

空間望遠鏡不受地球大氣層的阻礙，提供了地球周圍宇宙的未受干擾的視圖。然而，與其前身哈勃空間望遠鏡不同，JWST可捕獲紅外光，包括從第一批恒星和星系發出的光。

在2022年6月下旬上天后的幾天內，研究人員開始發現數千個比以前記錄的任何星系都更遙遠、更古老的新星系，其中一些可能比哈勃望遠鏡發現的最古老的星系早1.5億多年。

更重要的是，JWST能夠從天體(從誕生的恒星到系外行星)收集足夠的光線，以揭示它們是由什么組成的，以及它們如何在太空中移動。這些數據已開始非常詳細地揭示距離地球數百光年的行星的大氣成分，為研究它們支持生命的能力提供了可能性。

如今，它已經拍攝到了距離地球46億光年的星系團、385光年外的系外行星等，為天文學界提供源源不斷的新數據。加之飛行使用的燃料比預期中少很多，所以JWST很有可能 在2040年前，都是人類獲取宇宙深處數據的主要工具。

二、發現可能導致多發性硬化的病毒

科學家通過搜集美國1000萬士兵20年來的醫療記錄，并分析其儲存的血液樣本后發現，在801名患有多發性硬化的士兵中，只有1人未曾被檢出EBV病毒。

此前，科學家就已經發現多發性硬化患者血液中存在EBV病毒抗體，但其實95%的健康成年人中也含有這種抗體。

今年，研究人員發現了一種可能機制，即患者體內會經歷“冬眠”后蘇醒，并對人體造成神經損傷。

這一發現為開發多發性硬化癥治療藥物開拓道路。實際上，一種預防EBV病毒的疫苗也正在臨床試驗。由此，未來多發性硬化癥可能像脊髓灰質炎一樣，幾乎被人類消滅。

三、黑死病如何改變歐洲人基因的新見解

發現黑死病如何改變人類免疫系統機制，700年前，黑死病席卷歐洲，并奪走了幾乎三分之一人口的性命。之后科學家們便一直在研究，那些幸存者是如何逃過這場致命瘟疫的。但是想要從當代人身上檢測到相關基因影響是幾乎不可能的，所以研究古DNA是一條更可行的方案。

今年，研究人員就分析了500多具遺骨中的古DNA，這些遺骸分別埋葬于黑死病來臨前、期間和之后。結果發現，幸存者攜帶變異基因的可能性更大，這些基因將會增強他們對鼠疫桿菌的免疫反應。

四、驚人的巨型細菌

早在1999年，海洋生物學家 Olivier Gros 發現了一種特殊的細菌，由于其過大的尺寸，一開始以為它是一種真菌。

這項研究鑒定了這種肉眼可見的厘米級絲狀硫氧化細菌，并命名為華麗硫珠菌，DNA染色成像表明華麗硫珠菌具有龐大的基因組，是一個多倍體細胞。它含有超過50萬個基因組拷貝，基因組序列長度高達11.5至12.2兆bp，遠遠高于其它細菌基因組，與釀酒酵母基因組長度相當，但卻擁有更多的基因數量，多達約11788個。

這項研究顛覆了對細菌的傳統認知，動搖了將生命劃分為真核生物和原核生物的傳統觀念。

五、200萬年前環境DNA重現古老生態系統

利用古DNA重建古代生態系統，還有一項新突破也是古DNA方面。一般來說，DNA的保存期限都是100萬年左右，因為更早以前的DNA中，遺傳物質嚴重降解。

今年，科學家們在北極的沙漠凍土中，成功提取到了至少 200萬年前的DNA片段。而通過這些DNA片段，科學家們還原出了非常與眾不同的生態系統，其中有馴鹿、野兔甚至乳齒象。

此前很難有人會想到，這種已經滅絕的大象近親的活動范圍，會延伸到如此北部的地方。

六、更易于耕種的多年生稻

世界上主要的糧食作物——水稻、小麥、玉米，都是一年生作物，在每次收獲后都必須重新種植。這對農民來說是繁重的勞作，還可能導致土壤侵蝕等環境問題。多年生作物可以減輕這些負擔，但培育足夠長壽和高產的作物一直是一個巨大挑戰。

該研究詳細報道了胡鳳益團隊20多年來通過種間遠緣雜交創制多年生稻的研究成果。基于亞洲栽培稻與長雄野生稻種間雜交，研究團隊成功創制了多年水稻，培育了系列多年生稻品系，審定了3個多年生稻品種，在全球多年生糧食作物育種領域具有里程碑意義。

多年生稻品種“PR23”連續種植4年，每年收獲2季，平均每季產量為6.8噸/公頃，與一年生稻產量(6.7噸/公頃)相當。目前該品種正在快速推廣，去年，中國南方種植了1.5萬公頃，相比2020年增長了四倍。PR23和類似品種也正在非洲進行試驗。

七、人類首次行星防御實驗成功

科幻片中的劇情，在今年成為了現實。9月26日，由NASA發射的 DART(戲稱“打他”)航天器， 成功撞擊距地1100萬千米的一顆小行星 ，并使其偏離軌道。

這意味著，如果未來發現近地小行星撞擊地球的威脅，人類將有可能有應對之計。

畢竟之前有研究表明，6500萬年前“?？颂K魯伯小行星撞擊”事件直接導致了 恐龍的滅絕。

盡管這次撞擊是一次性任務，但是它為科學家們提供了關鍵數據參考，能為以后設計任何撞擊小行星任務動量模型提供數據支撐。

八、RSV疫苗取得突破進展

呼吸道合胞病毒(RSV)通常只會引起輕微的類似感冒的癥狀，但在嬰兒中，這種病毒會使肺部的小氣道炎癥，在老年人中，它會惡化現有的肺部和心臟疾病。

50多年前，一種預防RSV的實驗性候選疫苗在臨床試驗中導致兩名兒童死亡，導致了80%的接種者住院，此后，RSV疫苗的研發中斷了數十年。之后發現了其中的關鍵原因：由整個RSV病毒的化學滅活版本制成的疫苗只能引發相對較弱的抗體，不僅不能阻止病毒感染，還會幫助RSV破壞呼吸道。

美國國家過敏和傳染病研究所的 Barney Graham 等人在2013年取得的一項關鍵進展，使得新的RSV疫苗能夠避免上述問題?；谶@一發現，GSK和輝瑞開發的兩種RSV疫苗在大規模臨床試驗中證實，它們可以安全地保護受RSV影響最嚴重的兩個群體：嬰兒和老年人，而且都預防了60歲以上人群的嚴重疾病，沒有引起嚴重副作用。這些RSV候選疫苗可能會在明年獲得世界各地監管機構的批準。

九、創造性人工智能的快速發展

今年AI圈最大的趨勢，非AIGC莫屬。它意味著，AI進軍到了此前被視為“人類獨占”的領域，如藝術表達、科學發現。最初AI這種滲透是緩慢的， 但在今年逐漸形成了一場搶地戰。

Dall·E 2 先聲奪人，以逼真、契合的效果，掀起了文本-圖像模型的新趨勢。緊接著Stable Diffusion在更大眾層面掀起狂潮——當然也引發藝術圈爭議。

但用擴散模型生成精美的圖像視頻，已經成為了今年科技巨頭都在沖的領域，Meta、Google都在接二連三發布相關模型。

以及在科學探索、數學、編程方面，AI也在大舉闊步。去年，AlphaFold2就獲得了Science年度最大突破。今年，DeepMind相繼發布了AlphaTensor、AlphaCode。其中， AlphaTensor 打破矩陣乘法計算50年記錄，可用于計算機圖形學、物理模擬和機器學習。AlphaCode 則在編程比賽中，成績超過了一半人類選手。盡管AIGC目前還尚存許多爭論，但毋庸置疑的是，它能開拓人類的創造力。這種現象，或許就像過去人類接受織布機、照相機等發明的過程一樣。

十、美國通過具有里程碑意義的氣候法

今年美國出臺《通脹削減法案》，Science認為這是一部具有里程碑意義的氣候法。

法案包括未來十年投入約4300億美元用于氣候和清潔能源以及醫療保健領域等內容。

將提供高達3690億美元補貼，以支持電動汽車、關鍵礦物、清潔能源及發電設施的生產和投資，其中多達9項稅收優惠是以在美國本土或北美地區生產和銷售作為前提條件。

實際上，今年全球溫室氣體排放量還在上升，諸多氣候學家認為全球氣溫上升幅度會超過1.5攝氏度，人類在保護環境上的動作，還要更快一些。