12月17日，美國《科學(xué)》雜志17日公布了十大科學(xué)突破。那么，究竟有哪些新成果入選呢？

1.“基因剪刀”

近年來，研究人員常用一種叫做CRISPR的強(qiáng)大“基因組編輯”技術(shù)對生物的DNA序列進(jìn)行修剪、切斷、替換或添加。CRISPR基因組編輯技術(shù)過去兩次入選《科學(xué)》年度十大突破，今年“晉升”到頭號突破。

這項(xiàng)來源于細(xì)菌的基因技術(shù)被科學(xué)家形象地稱為“基因剪刀”。CRISPR是生命進(jìn)化歷史上，細(xì)菌和病毒進(jìn)行斗爭產(chǎn)生的免疫武器，簡單說就是病毒能把自己的基因整合到細(xì)菌，利用細(xì)菌的細(xì)胞工具為自己的基因復(fù)制服務(wù)，細(xì)菌為了將病毒的外來入侵基因清除，進(jìn)化出CRISPR系統(tǒng)。

CRISPR正在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域引起一場巨變。不像其他基因編輯手段，它使用起來廉價、迅速且簡單，并因此席卷全球?qū)嶒?yàn)室。研究人員希望利用它調(diào)整人類基因以消除疾病，創(chuàng)造生命力更加頑強(qiáng)的植物，并且消滅病原體。

今年，CRISPR技術(shù)在多個方向邁出意義重大的一步。首先，成功打造“基因驅(qū)動”系統(tǒng)。今年11月，美國科學(xué)家宣布利用這種系統(tǒng)研制出一種攜帶抗瘧疾基因并能將該基因傳給后代的轉(zhuǎn)基因蚊子。其次，中國中山大學(xué)黃軍就等人今年4月披露，首次利用CRISPR技術(shù)成功修改人類胚胎的一個基因，阻止這一基因上的突變導(dǎo)致地中海貧血癥。第三，哈佛大學(xué)研究人員利用CRISPR技術(shù)一次性敲除豬細(xì)胞中62個逆轉(zhuǎn)錄病毒基因，從而掃清豬器官用于人體移植的重大難關(guān)。

《科學(xué)》雜志說，由于CRISPR有著精確、成本低及操作簡便等特點(diǎn)，許多科研機(jī)構(gòu)都開始開發(fā)利用這項(xiàng)技術(shù)，它“將會給許多領(lǐng)域帶來持久的興奮和樂觀”，勢必“對研究產(chǎn)生革命性影響”。

2.“新視野”號抵達(dá)冥王星

今年7月14日，經(jīng)過9年半共計50億公里的飛行之后，美國航空航天局的“新視野”號探測器（New Horizons）終于抵達(dá)冥王星，成為首個探測這顆遙遠(yuǎn)矮行星的人類探測器。“新視野”號的主要任務(wù)是探測冥王星及其最大的衛(wèi)星卡戎（冥衛(wèi)一）和探測位于柯伊柏帶的小行星群。考察冥王星任務(wù)結(jié)束后，“新地平線”號會繼續(xù)向離地球更遠(yuǎn)的宇宙空飛行。

3.腦內(nèi)也有淋巴管

美國弗吉尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究者們在《自然》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)結(jié)論驚人的研究。他們確認(rèn)，大腦會通過淋巴管道與免疫系統(tǒng)直接聯(lián)結(jié)。在舊有的認(rèn)識中，淋巴管道并不存在于腦部，這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)將顛覆幾十年來書寫在教科書上的結(jié)論。

這一意外發(fā)現(xiàn)對解釋老年性癡呆、自閉癥和多發(fā)性硬化形成的原因提供了重要信息。如老年性癡呆，腦內(nèi)累積一些蛋白質(zhì)團(tuán)塊。有可能是因?yàn)榱馨凸軣o法有效清除，才導(dǎo)致這些蛋白在大腦中累積。這些淋巴管看起來隨年齡改變，因此可能與大腦衰老過程有關(guān)。

4.用酵母合成鴉片類止痛藥

數(shù)千年來，人們使用酵母來發(fā)酵葡萄酒、釀造啤酒和發(fā)酵面包。而美國斯坦福大學(xué)的研究人員，通過遺傳改造酵母，來產(chǎn)生止痛藥，這一突破預(yù)示著，我們可以用一種更快和可能更便宜的方法，來生產(chǎn)許多不同類型的植物類藥物。

他們重新設(shè)定了面包酵母的遺傳機(jī)制，這樣，這些快速生長的細(xì)胞可在三到五天的時間內(nèi)，把糖轉(zhuǎn)換成氫可酮。氫可酮及其化學(xué)同系物，都是鴉片類藥物。如果用傳統(tǒng)的方法，從合法的種植罌粟的農(nóng)場開始，要花費(fèi)超過一年的時間才能生產(chǎn)一批藥。

5.量子糾纏狀態(tài)被證實(shí)

量子糾纏是一種量子力學(xué)現(xiàn)象，是粒子在由兩個或兩個以上粒子組成系統(tǒng)中相互影響的現(xiàn)象。糾纏是關(guān)于量子力學(xué)理論最著名的預(yù)測。它描述了兩個粒子互相糾纏，即使相距遙遠(yuǎn)距離，一個粒子的行為將會影響另一個的狀態(tài)。其中一顆被操作（例如量子測量）而狀態(tài)發(fā)生變化，另一顆也會即刻發(fā)生相應(yīng)的狀態(tài)變化愛因斯坦拒絕接受這種“幽靈般的遠(yuǎn)程效應(yīng)”，因?yàn)檫@與他提出的沒有任何物質(zhì)的運(yùn)動速度可超過光速的理論產(chǎn)生沖突。

新南威爾士大學(xué)的研究小組使用放置在硅芯片中的一個電子和一個磷原子的原子核，實(shí)現(xiàn)了量子糾纏，實(shí)驗(yàn)取得了2.70的觀測值，可信度超過96%。研究人員還表示，以這樣高的“分?jǐn)?shù)”通過貝爾實(shí)驗(yàn)，是人們能對量子計算機(jī)操作實(shí)現(xiàn)完全控制的最有力證明，特別是用量子糾纏實(shí)現(xiàn)純粹量子類型的計算機(jī)代碼。

6.地幔柱存在證據(jù)被找到

有關(guān)地幔柱是否存在40多年來，地質(zhì)科學(xué)家一直在討論地球的熱點(diǎn)區(qū)域，即數(shù)百個火山區(qū)域向地表凸起，看起來就像有一些高溫物質(zhì)從地下持續(xù)向上推動地表或是由于地幔柱造成的。地幔柱即從距離地表3000公里的地核附近產(chǎn)生的柱狀熔巖流。

通過利用精尖技術(shù)獲取到史無前例的地震記錄細(xì)節(jié)，美國加州大學(xué)伯克利分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了28處地幔柱的證據(jù)，其中大多數(shù)位于火山熱點(diǎn)區(qū)域下方，從地心持續(xù)、垂直上涌。研究人員表示：“如果我們的成像結(jié)果合理，那么我們已經(jīng)解決了爭端。地幔柱確實(shí)存在。”此次新研究成果利用了一種叫作地震X線斷層攝影術(shù)的技術(shù)。

7.研制成功埃博拉疫苗

經(jīng)過初步臨床實(shí)驗(yàn)分析，一種由加拿大衛(wèi)生部研制的埃博拉疫苗對預(yù)防埃博拉病毒感染非常有效，2000多名埃博拉病毒密切接觸者在接種疫苗后無一人染病。如果后期實(shí)驗(yàn)?zāi)芾^續(xù)保持這樣的成績，這種疫苗將能幫助結(jié)束埃博拉病毒在西非的傳播。

這種埃博拉疫苗名為“VSV－EBOV”，也稱“加拿大疫苗”。最初由加拿大衛(wèi)生部開發(fā)，而后疫苗許可所屬公司與默克公司達(dá)成全球獨(dú)家許可協(xié)議，確定由其負(fù)責(zé)研發(fā)、生產(chǎn)和分發(fā)這一試驗(yàn)性疫苗。

8.重現(xiàn)心理學(xué)研究

今年一項(xiàng)重現(xiàn)100項(xiàng)心理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)的雄心勃勃的計劃剛剛結(jié)束，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有些令人擔(dān)心。數(shù)據(jù)表明僅有39 項(xiàng)公開發(fā)表的研究可以再現(xiàn)。

實(shí)際情況比這一高比例的數(shù)字更加瑣碎。對于61項(xiàng)未能再現(xiàn)的研究，科學(xué)家認(rèn)為其中24項(xiàng)至少產(chǎn)生了與原始實(shí) 驗(yàn)“比較類似”的結(jié)果，盡管它們并沒有達(dá)到預(yù)先設(shè)定的視為成功再現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)。

這個名為“可再現(xiàn)性項(xiàng)目：心理學(xué)”的研究項(xiàng)目是一批旨在通過合作，再現(xiàn)此前發(fā)表的研究成果的一個最大檢測項(xiàng)目，因?yàn)榇饲坝袌蟾嬷赋霎?dāng)前存在許多學(xué)術(shù)欺騙和錯誤統(tǒng)計分析，另一個原因是人們對經(jīng)典心理學(xué)的研究 結(jié)論是否堅實(shí)也產(chǎn)生了許多熱議。

9.新古人種化石

南非金山大學(xué)的人類學(xué)家9月于一處洞穴新發(fā)現(xiàn)的原始人骨骼化石，共發(fā)現(xiàn)骨骼化石1550多塊，其中包括頭骨、顎骨、牙齒和指骨，它們分別屬于該物種的幼年、成年及老年個體。南非研究人員將這個新人種命名為“納萊迪人”。

此次發(fā)掘現(xiàn)場位于斯泰克方丹古生物化石區(qū)，它是世界上埋藏古人類遺跡最豐富的地區(qū)之一，這里發(fā)現(xiàn)的人類先祖化石約占全球總數(shù)的一半，為探索人類起源提供了大量重要依據(jù)。納萊迪人此前不為人知，這一發(fā)現(xiàn)有助于進(jìn)一步了解人類的起源和進(jìn)化。

10.早期美洲人來自亞洲

學(xué)術(shù)界對于美洲原住民何時出現(xiàn)以及從何而來一直存在爭議。一個國際研究團(tuán)隊(duì)通過基因分析發(fā)現(xiàn)，美洲原住民祖先大約在最后一個冰河時代從西伯利亞來到美洲，之后又分化為北美原住民和南美原住民兩個不同種群。

美英等國科研人員組成的研究團(tuán)隊(duì)采用了迄今最全面的美洲原住民基因數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，美洲原住民祖先在最后一個冰河時代的高峰期，即大約2.3萬年前，取道當(dāng)時連接亞洲與美洲的白令陸橋，從西伯利亞進(jìn)入阿拉斯加。