《Nature》評選年度十大科學發現：中國女博士入選

　　2020年，注定是不同尋常的一年，突如其來的新冠疫情給全世界帶來沉重打擊，如今疫情已經持續一年，卻仍未見停止的趨勢，面對疫情，我們既感受到了人類身體的渺小，也感受到了科學精神的偉大。荀子曰：君子生非異也，善假于物也。如今，我們最能憑借的力量便是科學。

　　在2020年的尾聲，Nature 盤點了2020年度十大科學發現，這其中即包括新冠病毒研究、冷凍電鏡突破、壓力導致白發的原因、HIV治療、銀河系中的快速射電暴，以及古代陵墓中發現的亂倫等等。

　　這十大科學發現，包括了14篇研究論文，其中2篇發表在 Science 雜志，其余均發表在 Nature 雜志。

　　1、壓力是如何讓頭發變白的

　　2020年1月22日，哈佛大學許雅捷團隊在 Nature 雜志發表了題為：Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells 的研究論文【1】。論文第一作者為張兵博士。

　　該研究首次揭示了壓力引起白發這一現象的具體機制：壓力啟動了作為戰或逃反應一部分的交感神經系統，對毛囊中的色素干細胞造成了永久性損害。

　　這些發現有助于研究壓力對各種器官和組織的廣泛影響，也為尋找阻止和逆轉壓力破壞性作用的方法指出方向。

張兵博士（左）和許雅捷教授（右）

　　2、銀河中的快速射電暴

　　2020年11月4日，Nature 雜志同期發表了三篇論文，首次在銀河中觀測到快速射電暴【2、3、4】。

　　快速射電暴（FRB）是已知宇宙中射電波段最強的爆發現象。它們持續時間極短，釋放能量巨大，起源眾說紛紜，是現代天文學一大謎題。目前該領域最緊迫的任務是尋找快速射電暴的對應天體。

　　這三項最新觀測證實極強磁場中子星（磁星）是快速射電暴的來源之一。這是天文學家第一次觀測到位于銀河系內的快速射電暴。也是目前唯一被觀測驗證的可以產生快速射電暴的天體。

中國天眼

　　值得一提的，第三篇論文來自中國團隊，第一作者為北京師范大學林琳博士，觀測結果來自中國的射電望遠鏡（FAST）——天眼。這也說明了中國的天文學家可以憑借中國的望遠鏡做出世界一流的研究成果。

林琳

　　3、在史前貴族陵墓中發現的亂倫證據

陵墓外部

　　2020年6月17日，愛爾蘭都柏林三一學院的研究團隊在 Nature 發表了題為：A dynastic elite in monumental Neolithic society 的研究論文【5】。

陵墓內部

　　研究團隊對愛爾蘭一座大約5000年前的史前陵墓中埋葬的人類遺骸進行了基因測序，發現了這個恢弘的陵墓的驚人秘密——墓中所埋葬之人是亂倫所生，他的父母要么是親兄弟姐妹，要么是父母與子女。

　　研究團隊推測，這座恢弘的陵墓中所埋葬的貴族，是把亂倫作為維持貴族血統的方式。

　　4、激活并殺死潛伏的HIV病毒

　　2020年1月22日，美國埃默里大學的研究人員在 Nature 發表了題為：Robust and persistent reactivation of SIV and HIV by N-803 and depletion of CD8+ cells 的研究論文【6】。

　　HIV病毒可以“潛伏”在人類細胞中，幾乎不轉錄，因此無法被人體免疫系統檢測到。研究團隊通過“激活并殺死”（shock and kill）的方法，通過藥物激活這些潛伏的HIV病毒轉錄，從而讓免疫系統更好地識別和清除HIV病毒。

　　5、冷凍電鏡突破原子分辨率

　　2020年10月21日，Nature 雜志同期發表了兩項冷凍電鏡領域突破性研究論文【7、8】，Nature 稱之為“打開全新宇宙”。

　　這兩項研究，將冷凍電鏡分辨率提高到單個原子水平，這一里程碑式的突破，鞏固了冷凍電鏡在繪制蛋白質結構圖譜中的主導工具地位。有助于研究人員了解蛋白質的生理和病理機制，并有助于開發出副作用更少，效果更好的藥物，而這些是其他成像技術（如X射線）無法做到的。

　　6、揭秘挑食行為

　　2020年3月4日，瑞士洛桑大學的研究人員在 Nature 發表了題為：Olfactory receptor and circuit evolution promote host specialization 的研究論文【9】。

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　　Drosophila sechellia 是黑腹果蠅的近親，與黑腹果蠅不同的是，它們相當挑食，僅以有毒的諾麗果為食。它們為何如此挑食呢？

　　研究團隊通過CRISPR-Cas9基因編輯技術，破解了這一謎題，研究團隊發現一種氣味受體蛋白Or22a在Drosophila sechellia 的感覺神經元中表達的比在其他果蠅中更豐富，導致了這種果蠅的挑食行為。

　　這項研究表明，小小的果蠅也可以為大腦如何進化以塑造復雜行為提供有力見解。

　　7、干擾素缺乏會導致新冠重癥

　　2020年10月23日，Science 雜志同期發表了兩項新冠研究論文，揭示了I型干擾素（IFN）缺失在重癥COVID-19患者中扮演的重要角色【10、11】。

　　這兩篇論文分別從兩個角度報道了I型干擾素（IFN）缺失在重癥COVID-19患者中扮演的重要角色：至少3.5%重癥COVID-19患者存在與I型干擾素相關的常染色體遺傳的基因位點突變；至少10％重癥COVID-19肺炎患者體內存在針對I型干擾素自身中和性抗體。

　　這兩項研究發現非常重要，首先，對于新冠病毒感染的患者可以進行篩查，通過檢測I型IFN相關基因及自身中和性抗體水平，預測患者發展成重癥肺炎的傾向。其次，這一發現為治療干預提供了一條選擇，包括血漿置換等。

　　8、物質與反物質的鏡像對稱性被打破

日本超級神岡探測器

　　2020年4月15日，日本T2K中微子合作組在 Nature 發表了題為：Constraint on the matter–antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations 的研究論文【12】。

　　T2K合作組收集了2009年到2018年間中微子和反中微子的數據。通過結合其他的中微子振蕩實驗，研究人員已經理清了轉換概率對于不同參數的依賴性并給出了CP破缺證據。實驗結果以95%的置信度排除了CP守恒（這意味著發生了CP破缺），同時還顯示CP破缺參數很可能很大。這些結果可能是宇宙中物質-反物質不對稱性起源的最早標志。

　　9、臭氧層空洞的恢復

　　2020年3月25日，美國科羅拉多大學博爾德分校的 Antara Banerjee 等人在 Nature 發表了題為：A pause in Southern Hemisphere circulation trends due to the Montreal Protocol 的研究論文【13】。

　　1980年代中期，科學家發現在南極上空的臭氧層中出現了空洞，這揭示了人造臭氧消耗物質（ODS）對臭氧層的威脅。南極的臭氧層空洞也一直影響著南半球的大氣環流。1987年《蒙特利爾議定書》及其后續修正案禁止了消耗臭氧層物質的生產和使用。

　　該論文研究了大氣環流的變化與南半球臭氧層恢復之間的關系，研究結果顯示，南半球臭氧層的恢復是履行《蒙特利爾議定書》的直接結果。

　　10、用衛星繪制地球樹木地圖

　　2020年10月14日，丹麥哥本哈根大學和美國NASA合作，在 Nature 發表了題為：An unexpectedly large count of trees in the West African Sahara and Sahel 的研究論文【14】。

　　研究團隊通過對覆蓋西撒哈拉和西非薩赫勒地區超過130萬平方公里的高分辨率衛星圖像的分析，繪制了超過18億棵樹木的位置和大小。

　　毫無疑問，這一進步將推動人類對全球陸地生態系統的思考，監測，建模和管理方式的根本變化。

　　論文鏈接：

　　1、https://www.nature.com/articles/s41586-020-1935-3

　　2、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2863-y

　　3、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2872-x

　　4、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2839-y

　　5、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2378-6

　　6、https://www.nature.com/articles/s41586-020-1946-0

　　7、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2833-4

　　8、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2829-0

　　9、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2073-7

　　10、https://science.sciencemag.org/content/370/6515/eabd4570

　　11、https://science.sciencemag.org/content/370/6515/eabd4585

　　12、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2177-0

　　13、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2120-4

　　14、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2824-5

　　參考資料：

　　https://www.nature.com/articles/d41586-020-03514-8