【導讀】美國《科(ke)學(xue)(xue)》雜志(zhi)于2014年(nian)(nian)12月18日公布了其評出的(de)2014年(nian)(nian)十大科(ke)學(xue)(xue)突破(po)(po)，這是(shi)對全球科(ke)學(xue)(xue)研究每年(nian)(nian)一(yi)度(du)的(de)年(nian)(nian)終盤點(dian)，每條(tiao)突破(po)(po)均附有科(ke)學(xue)(xue)雜志(zhi)編輯(ji)的(de)精彩點(dian)評。人(ren)造探測器首(shou)次登(deng)陸彗星被選為本年(nian)(nian)度(du)最重要的(de)科(ke)學(xue)(xue)突破(po)(po)，此外，埃博拉疫情(qing)則(ze)被《科(ke)學(xue)(xue)》雜志(zhi)評為“年(nian)(nian)度(du)崩(beng)潰事(shi)件”。小(xiao)編將(jiang)帶領大家(jia)一(yi)同回顧(gu)。

羅塞塔任務：菲萊登陸彗星
 

 

彗星(xing)67P/“楚留(liu)莫夫－格拉希門克”開始噴(pen)射水汽，與地球上(shang)海洋(yang)中的水不同

經過(guo)多年的(de)(de)計劃和十年的(de)(de)飛行，歐(ou)洲航天局（ESA）發射的(de)(de)羅塞塔號飛船終于抵達了67P/“楚留莫(mo)夫－格拉希門克(ke)”彗星，調查了著(zhu)陸地點(dian)，分離(li)其菲萊號探(tan)測器，成功(gong)實(shi)施了有史以來首次在一(yi)顆彗星表面(mian)進行的(de)(de)軟著(zhu)陸。

為(wei)了透視羅(luo)塞塔號飛(fei)(fei)船飛(fei)(fei)抵(di)彗(hui)(hui)星(xing)67P的(de)(de)64億千(qian)米的(de)(de)旅程耗費了多長時間，我們來比(bi)(bi)較一下(xia)(xia)，羅(luo)塞塔號10年前由法屬(shu)圭亞那的(de)(de)阿(a)里亞娜5號火箭(jian)發射的(de)(de)時間比(bi)(bi)Facebook的(de)(de)上線晚了一個月(yue)，但(dan)(dan)比(bi)(bi)iPhone1的(de)(de)上市早三年。當(dang)菲萊(lai)號探測(ce)器下(xia)(xia)降到彗(hui)(hui)星(xing)表面(mian)，隨(sui)后在微(wei)重力下(xia)(xia)被彈開，最終在不是(shi)(shi)(shi)很(hen)理想的(de)(de)地點著陸，為(wei)其(qi)太陽能(neng)電板充電的(de)(de)時候(hou)，全世界都屏住了呼吸。盡管讓(rang)人失望的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)最初設計的(de)(de)把著陸器停泊在彗(hui)(hui)星(xing)上的(de)(de)工具(ju)沒(mei)有(you)發揮預期功能(neng)，但(dan)(dan)是(shi)(shi)(shi)這(zhe)項探測(ce)任(ren)務(wu)即使不能(neng)完成(cheng)全部目標，仍然很(hen)可能(neng)完成(cheng)幾乎所有(you)目標，為(wei)科(ke)學(xue)家研究彗(hui)(hui)星(xing)如何對太陽系(xi)的(de)(de)形成(cheng)做(zuo)出貢(gong)獻，提(ti)供重要的(de)(de)新信(xin)息。最近，我們得知彗(hui)(hui)星(xing)67P上的(de)(de)水的(de)(de)同位素比(bi)(bi)例與地球(qiu)上發現的(de)(de)不同，這(zhe)就排(pai)除了來自(zi)柯(ke)伊(yi)(yi)伯帶(dai)的(de)(de)彗(hui)(hui)星(xing)（柯(ke)伊(yi)(yi)伯帶(dai)是(shi)(shi)(shi)冥王星(xing)外的(de)(de)一個區域(yu)）曾為(wei)地球(qiu)輸送(song)水的(de)(de)可能(neng)性。由于這(zhe)個歷史(shi)性的(de)(de)第一次彗(hui)(hui)星(xing)著陸，我們很(hen)高興把羅(luo)塞塔號探測(ce)任(ren)務(wu)選為(wei)《科(ke)學(xue)》雜志(zhi)2014年度重大(da)科(ke)學(xue)突(tu)破。

——瑪西(xi)婭•麥克納特（Marcia McNutt）

 

懂合作的“機器人”不需要上司

 

能夠機動調整隊形的(de)(de)小型碟片狀機器(qi)人僅(jin)僅(jin)是(shi)今年在(zai)自(zi)組織(zhi)機器(qi)領域(yu)獲得(de)的(de)(de)進展的(de)(de)一項例子

機(ji)(ji)器人在(zai)與人類合作(zuo)方面一(yi)直(zhi)都表(biao)現得(de)越(yue)來越(yue)出色，然而今(jin)年(nian)有好(hao)幾支團隊(dui)的(de)(de)研究(jiu)表(biao)明，機(ji)(ji)器彼(bi)此之(zhi)間也能(neng)合作(zuo)，無(wu)需人類的(de)(de)監督。機(ji)(ji)器人學家(jia)一(yi)度還(huan)絞盡腦汁要改善機(ji)(ji)器人個體感知周圍環境(jing)、對新(xin)的(de)(de)情況作(zuo)出反應的(de)(de)能(neng)力，那(nei)時候，讓(rang)一(yi)隊(dui)隊(dui)機(ji)(ji)器人各自執(zhi)行任(ren)務似乎看起來還(huan)不到時候。可是在(zai)數年(nian)的(de)(de)努力后(hou)，研究(jiu)者們開(kai)發出了新(xin)的(de)(de)軟(ruan)件，這些擁有交互(hu)能(neng)力的(de)(de)機(ji)(ji)器人能(neng)夠合作(zuo)完成基(ji)本的(de)(de)工(gong)作(zuo)。

在其中一項研究中，一千個大小如同25美分硬幣的機器人會像儀樂隊一樣聚在一起，構成方塊、字母和其他平面隊形。單單機器人的規模就要求使用廉價、易于運轉的機器人，并且要能夠高效地感知其他機器人的所在位置。在另一個研究項目中，10架四軸無人機用無線電向其他無人機發送自己的所在位置，調整路線，避免相撞，并成隊形飛行，從而創造出會旋轉的圓圈隊形。第三組機器人則是從白蟻身上獲得靈感，會按照編制的指令程序，合作建造簡單的結構，它們會感知進度，再推斷下一步需要做什么。在另一項實驗中，一支機器人船隊執行了相對復雜的團體機動動作，雖然這是在一臺使用特殊的攝像系統追蹤船只位置的中央計算機的指揮下實現的。
迄今為止，所有懂得合作的機器人都依賴那些關于周圍環境和其他個體的相對簡陋、局部的信息，但機器人和傳感器都在迅速地改良。毫無疑問，未來會出現越來越多更加讓人驚嘆的、懂得合作的機器人。

——伊麗莎白•彭尼(ni)西（Elizabeth Pennisi）

鳥類(lei)的誕生

 

甚至(zhi)在恐龍之(zhi)中，羽(yu)毛也(ye)是普遍(bian)可見(jian)的(de)(de)，譬如說古林(lin)達羽(yu)龍，它(ta)們(men)與鳥類并沒有(you)親近的(de)(de)關(guan)系

雷克斯暴龍(long)的(de)(de)(de)那些走起路來隆(long)隆(long)作響的(de)(de)(de)遠(yuan)親要變成姿態靈(ling)活的(de)(de)(de)蜂鳥和體態優雅的(de)(de)(de)天鵝，可要費很大(da)的(de)(de)(de)力氣。今年，進化(hua)生物學(xue)家推斷出了(le)從恐龍(long)變成鳥類(lei)的(de)(de)(de)這一(yi)驚人(ren)的(de)(de)(de)進化(hua)轉變的(de)(de)(de)模式以(yi)及速(su)度。

他們的(de)分(fen)析(xi)使得(de)近(jin)20年的(de)化石(shi)發掘(jue)（主要是(shi)(shi)在中國）取得(de)滿意的(de)結(jie)果。那些發掘(jue)顯示，遠在第一種鳥(niao)類出現(xian)之前，恐龍之中就多次(ci)出現(xian)過像鳥(niao)一樣的(de)新變化，尤其是(shi)(shi)羽毛。羽毛看起(qi)來(lai)不只是(shi)(shi)為了飛行，也(ye)是(shi)(shi)為了皮膚隔離、魅力展示，也(ye)可能是(shi)(shi)為了維持平衡(heng)。

在2014年，好幾(ji)支團隊^*匯集和分析了眾多恐龍和早期鳥類的化石、以及現存鳥類的數據，以便察看其他的鳥類特征有沒有在恐龍身上出現過。有一項研究比較了150個物種中的850項形態特征；另一項研究測量了426個物種的腿骨厚度。這些研究發現，最終不斷演變為鳥類的那些恐龍隨著時間流逝，擁有更小、更纖細的骨骼。
一旦鳥類身體的輪廓成形后，新的鳥類物種出現得相當迅速，大概是因為它們有著更小的體型，使得它們能夠找到某些食物和掩蔽處，而這是那些體型更大的遠親所無法辦到的。鳥類騰空而起，然而是它們的恐龍祖先給予了良好的開端。

——伊麗莎白•彭尼西（Elizabeth Pennisi）

* 中國(guo)科學院古脊椎動物(wu)與古人類研究所徐(xu)星和(he)周(zhou)忠和(he)研究員等2014年(nian)12月在《科學》發(fa)表(biao)有(you)關鳥(niao)類起源研究的綜(zong)述文(wen)章，對這一熱點研究領域近年(nian)來取(qu)得的重要進展進行了全面(mian)總結，指出恐龍向鳥(niao)類的轉化已成為論證最詳實的主要演化事件之(zhi)一。

 

讓人年輕的血漿是真的？

 

當年邁(mai)老鼠(shu)的(de)循(xun)環系統與年輕老鼠(shu)的(de)循(xun)環系統連結在一起時，年邁(mai)老鼠(shu)又健(jian)壯地成長了(le)，具體原因尚不清(qing)楚

今年(nian)(nian)，在(zai)(zai)對(dui)于(yu)衰老(lao)有(you)著(zhu)深遠含義的(de)(de)(de)研究(jiu)工(gong)作中，研究(jiu)者(zhe)表明，來(lai)自年(nian)(nian)輕(qing)(qing)老(lao)鼠的(de)(de)(de)血(xue)液或血(xue)液成分能(neng)讓年(nian)(nian)邁老(lao)鼠的(de)(de)(de)肌(ji)肉(rou)與大腦(nao)恢(hui)復活力。假如這一(yi)研究(jiu)結果對(dui)人類也有(you)效(xiao)——這個(ge)想法已經在(zai)(zai)測試之中——那(nei)么年(nian)(nian)輕(qing)(qing)血(xue)液里的(de)(de)(de)某些因(yin)子能(neng)夠提(ti)供抗衰老(lao)劑，人類早(zao)在(zai)(zai)胡安(an)•龐(pang)塞•德(de)萊昂探尋“青春之泉”的(de)(de)(de)時候(hou)起，就在(zai)(zai)尋找這樣的(de)(de)(de)抗衰老(lao)劑。

這些研究發現來自于一些聽起來怪異至極、能追溯到150年前的實驗，當時的研究者將兩只老鼠的皮膚縫合在一起，以便讓它們的循環系統連結在一起。到了21世紀早期，為了研究干細胞，這一方法得到復興。研究者發現，當他們把年輕老鼠與年邁老鼠的循環系統連結在一起時，年邁老鼠體內的肌肉干細胞能更好地再生肌肉。
2014年發表的研究工作加強了證據，表明年輕血液里的某些東西能逆轉多項衰老跡象。一支研究團隊研究了一種從年輕老鼠血液里分離出的名叫GDF11的因子，早已有研究表明這種因子能夠讓心臟恢復活力。他們發現GDF11也能提高年邁老鼠的肌肉力量與耐力，促進大腦神經元生長。另一支研究團隊報告指出，年輕的血液——甚至是不含血細胞的血漿——都能提高年邁老鼠的空間記憶。

現在(zai)，在(zai)首次臨床(chuang)試驗中，18名中老(lao)(lao)年阿(a)爾茲海默(mo)氏癥患者(zhe)正在(zai)接(jie)受注射由年輕成年人(ren)捐獻的(de)血漿。等到明年的(de)這個時候，我們也許能知道年輕血液是否能抗擊阿(a)爾茲海默(mo)氏癥——人(ren)類最(zui)為(wei)恐懼的(de)衰(shuai)老(lao)(lao)疾病(bing)之一(yi)。

——喬斯琳•凱澤（Jocelyn Kaiser）

 

能模仿大腦的芯片

 

從(cong)大(da)腦細(xi)胞網絡中獲得靈(ling)感的(de)“神經(jing)形態(tai)”芯(xin)片(pian)也許(xu)能(neng)在視覺之類的(de)數據(ju)密集型任務上有優越(yue)的(de)表現(xian)

或(huo)許，約翰•馮•諾依曼終于(yu)遇到(dao)了匹(pi)敵的(de)(de)對(dui)手(shou)。將(jiang)近70年之前(qian)，這位匈牙利出生的(de)(de)博學者草擬出了現代計(ji)算(suan)機的(de)(de)基本設(she)計(ji)，有著分離(li)的(de)(de)處理、存(cun)儲與控制(zhi)單元。然而在今年，IBM及(ji)其他(ta)公司的(de)(de)計(ji)算(suan)機工程師推出了一種(zhong)極(ji)有前(qian)途(tu)的(de)(de)替代方案：第一種(zhong)大(da)尺寸“神經形態”芯片，設(she)計(ji)意(yi)圖(tu)是以更近似(si)生物大(da)腦的(de)(de)方式來處理信息。

基于馮•諾依曼提(ti)出的架構(gou)的芯片在執行成序(xu)(xu)列的邏輯運算方面(mian)（譬如(ru)電子制表(biao)和(he)文字處(chu)理程序(xu)(xu)背后的運算）表(biao)現優(you)異。但是碰到那(nei)些合并了巨(ju)量(liang)數據(ju)的任務（譬如(ru)視覺(jue)）時(shi)，它們就舉步維(wei)艱了。

我們的(de)大(da)(da)腦以一種迥然不(bu)同(tong)的(de)方(fang)式運轉。單(dan)個的(de)神經元(yuan)通過化學信號與數(shu)以千計(ji)的(de)毗(pi)鄰(lin)神經元(yuan)進行(xing)聯絡，使得大(da)(da)腦能夠平行(xing)處理(li)海量(liang)信息。為了獲得更高的(de)效率，不(bu)同(tong)的(de)大(da)(da)腦區域也各有專長(chang)。

大腦(nao)(nao)的(de)(de)這一(yi)(yi)網(wang)絡由一(yi)(yi)千億(yi)(yi)個(ge)(ge)細(xi)胞構成，彼(bi)此間通過一(yi)(yi)百萬億(yi)(yi)個(ge)(ge)突觸(chu)連結，它能(neng)(neng)讓(rang)“神經(jing)形態”芯(xin)片(pian)所能(neng)(neng)辦到的(de)(de)任何事都(dou)相形見絀。然而(er)，IBM公(gong)司最新的(de)(de)“正北”（TrueNorth）芯(xin)片(pian)包含54億(yi)(yi)個(ge)(ge)晶(jing)體管和2.56億(yi)(yi)個(ge)(ge)“突觸(chu)”，而(er)且IBM公(gong)司正在努力讓(rang)多(duo)個(ge)(ge)“正北”芯(xin)片(pian)平鋪連接在一(yi)(yi)起，從而(er)建造(zao)出更加復雜的(de)(de)網(wang)絡。未來，類似大腦(nao)(nao)的(de)(de)處理器(qi)將(jiang)能(neng)(neng)夠(gou)讓(rang)機(ji)器(qi)視覺和環境(jing)監控等領域大為改(gai)觀，從環繞全球的(de)(de)傳感(gan)器(qi)中獲得(de)實(shi)時數據，再加以整合。

——羅伯特•F.瑟維(wei)斯（Robert F. Service）

 

可能治愈糖尿病的細胞

 

實驗室制造出的(de)人(ren)類胰(yi)腺(xian)β細胞產(chan)生(sheng)了足量的(de)胰(yi)島(dao)素（綠色）在移(yi)植(zhi)兩周后治好了一只(zhi)患糖尿病的(de)老鼠

自從(cong)發現了人類胚胎(tai)干細(xi)(xi)胞起，研究者就希望利用胚胎(tai)干細(xi)(xi)胞對抗疾病。這一探索(suo)緩慢得令人氣(qi)餒。比如說，在十多(duo)年的(de)(de)時(shi)間里，全球的(de)(de)眾(zhong)多(duo)實驗室(shi)都在試圖把胚胎(tai)干細(xi)(xi)胞轉變成胰(yi)腺β細(xi)(xi)胞。β細(xi)(xi)胞會對上升(sheng)的(de)(de)血(xue)糖做出反應，制造出胰(yi)島(dao)素(su)。而胰(yi)島(dao)素(su)是一種激素(su)，允許細(xi)(xi)胞占用并(bing)使(shi)用葡萄(tao)糖。有一種自體免疫(yi)攻擊會殺滅β細(xi)(xi)胞，導(dao)致Ⅰ型糖尿病；用實驗室(shi)里生長的(de)(de)β細(xi)(xi)胞加以(yi)替換，也(ye)許能(neng)提供一種治療方法。

今年，研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)者(zhe)比以(yi)前更(geng)靠近那一(yi)(yi)目標。兩(liang)(liang)(liang)支(zhi)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)團隊發表了生(sheng)長(chang)出近似人類β細(xi)胞的(de)方法。一(yi)(yi)種途徑(jing)對于(yu)胚(pei)(pei)胎干細(xi)胞及所謂的(de)誘導(dao)性多功能(neng)干細(xi)胞——這種經過重(zhong)編程的(de)細(xi)胞可以(yi)由患者(zhe)的(de)皮膚細(xi)胞制(zhi)備——都奏效。具體方法十分復雜，需要花費七(qi)周(zhou)時(shi)間(jian)才能(neng)把干細(xi)胞轉變成(cheng)能(neng)制(zhi)造胰(yi)島(dao)素(su)的(de)細(xi)胞。但研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)者(zhe)能(neng)在500毫升的(de)燒瓶里生(sheng)長(chang)出兩(liang)(liang)(liang)億個近似β細(xi)胞的(de)細(xi)胞——理論上，這種量足以(yi)治好(hao)一(yi)(yi)名病人。另一(yi)(yi)種方法要花費六周(zhou)時(shi)間(jian)，開(kai)始的(de)每(mei)兩(liang)(liang)(liang)個胚(pei)(pei)胎干細(xi)胞能(neng)生(sheng)成(cheng)出一(yi)(yi)個近似β細(xi)胞的(de)細(xi)胞。

要(yao)(yao)使用這(zhe)些細(xi)(xi)(xi)胞(bao)治Ⅰ型糖(tang)尿病(bing)，研究(jiu)者(zhe)首先需要(yao)(yao)研發出(chu)保護它們免(mian)受(shou)自體免(mian)疫攻擊的(de)方法，正是(shi)那種攻擊殺滅了β細(xi)(xi)(xi)胞(bao)。同時，這(zhe)些按照具體要(yao)(yao)求生長的(de)細(xi)(xi)(xi)胞(bao)給予了科(ke)學(xue)家一次(ci)前所(suo)未有(you)的(de)、在實驗室里研究(jiu)糖(tang)尿病(bing)的(de)機遇。研究(jiu)者(zhe)早已著手(shou)比較(jiao)那些從健(jian)康的(de)實驗對象的(de)皮膚細(xi)(xi)(xi)胞(bao)制(zhi)備(bei)出(chu)的(de)β細(xi)(xi)(xi)胞(bao)和(he)那些從糖(tang)尿病(bing)患(huan)者(zhe)的(de)皮膚細(xi)(xi)(xi)胞(bao)制(zhi)備(bei)出(chu)的(de)β細(xi)(xi)(xi)胞(bao)，希望(wang)能確(que)定二者(zhe)之(zhi)間(jian)關鍵性的(de)差(cha)別。

——格(ge)蕾琴•沃格(ge)爾（Gretchen Vogel）

 

歐洲的石洞藝術有了競爭對手

 

至(zhi)少(shao)四(si)萬年前，人(ren)類(lei)早期藝術家(jia)將紅色(se)的顏料吹在(zai)雙手(shou)上，在(zai)蘇拉威西島上創造出這幅石洞藝術

數十年來(lai)，游(you)客們驚(jing)嘆(tan)于印度(du)尼(ni)西(xi)亞蘇拉威(wei)西(xi)島上(shang)(shang)(shang)的(de)馬羅斯洞穴內的(de)史前壁(bi)畫(hua)：用嘴巴為雙手(shou)吹上(shang)(shang)(shang)紅色顏料，印出手(shou)形(xing)圖(tu)案，再夾(jia)雜上(shang)(shang)(shang)紅色和深紫色繪出的(de)罕見“豬鹿”圖(tu)案。今(jin)年，這(zhe)些壁(bi)畫(hua)引發了更(geng)多驚(jing)嘆(tan)聲。科學家發現這(zhe)些本以為是大約一萬年前的(de)壁(bi)畫(hua)實際(ji)上(shang)(shang)(shang)年紀要翻上(shang)(shang)(shang)兩番——起碼與歐洲那(nei)處著(zhu)名的(de)石洞藝(yi)術一樣古老。

這一(yi)發(fa)現(xian)能夠重(zhong)寫(xie)人類心智發(fa)展中的一(yi)段關鍵階段的歷(li)史。非(fei)洲人早在(zai)78000年前就在(zai)赤鐵礦石塊和鴕鳥蛋蛋殼(ke)上刻下(xia)幾何圖形。然而(er)在(zai)歐洲，符號藝(yi)術最(zui)早似(si)乎到35000至39000年前才繁榮發(fa)展，那兒的藝(yi)術家描繪栩栩如生的犀牛、馬(ma)匹、獅子和女性圖案，最(zui)為著名(ming)的就是法國的肖(xiao)維巖洞壁畫(hua)。某些考古(gu)學家主張，歐洲的創造性爆炸(zha)反映出人類能力(li)的新飛躍，但其他學者認為，符號表(biao)達的能力(li)早已在(zai)非(fei)洲獲得發(fa)展，早在(zai)現(xian)代人離(li)開非(fei)洲大(da)陸，在(zai)全球生根(gen)發(fa)芽之(zhi)前。

在(zai)印度(du)尼(ni)西(xi)(xi)亞獲得的(de)新數據終結了歐洲在(zai)人類早(zao)(zao)期符號藝術上的(de)壟斷地位。通過測量壁畫上形成的(de)類似鐘乳石的(de)小型增生物中鈾元素的(de)放射性衰變，澳大利(li)亞和(he)印度(du)尼(ni)西(xi)(xi)亞的(de)研究者(zhe)發現，最古老的(de)手形圖案至(zhi)少有(you)(you)39900年(nian)之久，而動物圖案起碼有(you)(you)35400年(nian)的(de)歷史。假如這(zhe)些數字準確的(de)話(hua)，也就間(jian)接表(biao)明印度(du)尼(ni)西(xi)(xi)亞的(de)人類獨立創造出了符號藝術，時間(jian)與歐洲巖洞(dong)的(de)繪畫者(zhe)們(men)一樣早(zao)(zao)——或者(zhe)說，現代(dai)人在(zai)大約(yue)六萬年(nian)前離開(kai)非洲，散布至(zhi)全(quan)球時，早(zao)(zao)已是(shi)聰(cong)慧的(de)藝術家了。

——安•吉(ji)本斯（Ann Gibbons）

 

操縱記憶

 

通過用光照射老(lao)鼠的大(da)腦細(xi)胞，研究者能(neng)夠創造(zao)、擦除(chu)或改動(dong)老(lao)鼠的記憶

記(ji)(ji)憶(yi)有著易(yi)于改變的(de)(de)惡名聲。我(wo)們(men)(men)的(de)(de)記(ji)(ji)憶(yi)會褪色，也會獲取(qu)新的(de)(de)含(han)義；有些時候，我(wo)們(men)(men)記(ji)(ji)住了從未發生過的(de)(de)事情。然而，當記(ji)(ji)憶(yi)遭(zao)到改變時，我(wo)們(men)(men)的(de)(de)大腦里發生了什么事，這點仍然是個謎團。

然而，近來科學(xue)家已經開始領會和修補(bu)記(ji)憶(yi)的(de)(de)(de)物理(li)基礎。去年，在一(yi)項會讓(rang)人聯想到(dao)《美(mei)麗心靈的(de)(de)(de)永恒陽光(guang)(guang)》和《盜(dao)夢空間》之類電(dian)影的(de)(de)(de)研究(jiu)工作中(zhong)，研究(jiu)者發(fa)現了運(yun)用光(guang)(guang)遺傳學(xue)操縱老鼠的(de)(de)(de)特定記(ji)憶(yi)的(de)(de)(de)途徑。光(guang)(guang)遺傳學(xue)是一(yi)種(zhong)強(qiang)大的(de)(de)(de)技術，通過用激光(guang)(guang)光(guang)(guang)束照射(she)動物的(de)(de)(de)大腦(nao)，觸發(fa)神經細胞。在一(yi)系(xi)列實驗中(zhong)，研究(jiu)者顯(xian)示了他們能(neng)刪除現存(cun)的(de)(de)(de)記(ji)憶(yi)，也能(neng)“植入”錯(cuo)誤的(de)(de)(de)記(ji)憶(yi)。

今年(nian)，研(yan)究者(zhe)更(geng)進一步：他們將老鼠記憶(yi)中的情(qing)緒內容從(cong)壞變(bian)(bian)成(cheng)好(hao)(hao)，也能(neng)從(cong)好(hao)(hao)變(bian)(bian)成(cheng)壞。比如說，在激光下，一只(zhi)曾經將某間(jian)房子(zi)與(yu)受(shou)到電擊聯系(xi)起來的公鼠受(shou)到操縱，表(biao)現得好(hao)(hao)像曾經在那間(jian)房子(zi)里遇見過友善的母(mu)鼠似的。

這些實(shi)驗中的(de)老鼠是(shi)真的(de)體驗了逼真的(de)錯誤記憶，還只是(shi)朦朧(long)地(di)感(gan)知到喜(xi)悅(yue)或恐懼(ju)？這點尚不清楚。這些發(fa)現是(shi)否能(neng)(neng)應用來欺詐人類熟知的(de)記憶？這點同樣不清楚。長(chang)久以來尋求的(de)臨床治療方面(mian)的(de)進(jin)展——譬如創(chuang)傷后壓力心理障礙癥患者的(de)治療——仍然可能(neng)(neng)遙(yao)遙(yao)無(wu)期。然而，有一(yi)項(xiang)是(shi)能(neng)(neng)確定(ding)的(de)：一(yi)旦(dan)在科學剖析之外考(kao)慮記憶，記憶終(zhong)于(yu)開始吐(tu)露(lu)它的(de)秘密。

——艾(ai)米莉•安德(de)伍德(de)（Emily Underwood）

 

給予生命一張更大的遺傳字母表

 

加利(li)福尼亞州南部的一家實驗室的研究者設計(ji)了特(te)別(bie)的大腸桿菌將(jiang)兩個額外的遺傳字(zi)母(mu)加入(ru)了它們的遺傳字(zi)母(mu)表：X與Y

全球的研(yan)究者早已在(zai)(zai)設計好幾(ji)對(dui)(dui)“非天然”的核苷酸(suan)堿(jian)基(ji)，力求(qiu)在(zai)(zai)實驗(yan)試管里，這些新(xin)堿(jian)基(ji)能容身于DNA的雙螺旋結構(gou)。他們也設法讓DNA的復印機——一種名叫DNA聚合酶的酶——復制(zhi)一些這類(lei)新(xin)的堿(jian)基(ji)對(dui)(dui)，但從(cong)來(lai)沒(mei)人讓這些事在(zai)(zai)生物體中發生過(guo)——直(zhi)至(zhi)今年。

目(mu)前，大腸桿菌DNA內的(de)(de)(de)新(xin)遺傳字母沒有任何含(han)義，但原則(ze)上來說，研究者能(neng)(neng)夠使用它們(men)來創造出新(xin)設計的(de)(de)(de)蛋(dan)白質，其中包含(han)“非(fei)天(tian)然”的(de)(de)(de)構建(jian)模塊(kuai)：正常DNA中的(de)(de)(de)堿基編碼而(er)成的(de)(de)(de)20種氨(an)基酸之外的(de)(de)(de)氨(an)基酸。研究者此前已經用遺傳學花招(zhao)對(dui)天(tian)然DNA進行(xing)了那種操作。但添加全(quan)新(xin)的(de)(de)(de)X-Y堿基對(dui)應該會(hui)讓這個過程大為容(rong)易。對(dui)于藥品(pin)和材料制造者來說，那可(ke)能(neng)(neng)是飛來鴻(hong)運。或(huo)許不單(dan)單(dan)這一項而(er)已：今(jin)年(nian)，合成生(sheng)物學家同樣也在努(nu)力裁剪DNA，改動它的(de)(de)(de)化學性(xing)質，創造出全(quan)新(xin)的(de)(de)(de)催化劑。

最(zui)終，擴大(da)后(hou)的(de)(de)(de)遺(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)密碼也能(neng)為一(yi)(yi)項(xiang)更(geng)富學術性(xing)的(de)(de)(de)追(zhui)求服務，使(shi)得研究(jiu)者能(neng)夠測試那些配備上額(e)外(wai)遺(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)字母(mu)(mu)的(de)(de)(de)細菌(jun)是(shi)否會演變出(chu)新(xin)奇的(de)(de)(de)能(neng)力(li)，在它們的(de)(de)(de)野生近親上找(zhao)不到(dao)的(de)(de)(de)能(neng)力(li)。那也許聽上去像是(shi)一(yi)(yi)部反烏托邦高科技驚(jing)險(xian)小說的(de)(de)(de)情節概要，但研究(jiu)者說了無需擔心：因(yin)為“非天然”的(de)(de)(de)DNA字母(mu)(mu)在實(shi)(shi)驗(yan)室之外(wai)并不存(cun)在，任何逃(tao)出(chu)實(shi)(shi)驗(yan)室的(de)(de)(de)細菌(jun)都會無法(fa)復制(zhi)它們那人為擴大(da)的(de)(de)(de)遺(yi)傳(chuan)(chuan)(chuan)指(zhi)令，也就無法(fa)把它們傳(chuan)(chuan)(chuan)遞給后(hou)代。

——羅(luo)伯特•F.瑟維(wei)斯（Robert F. Service）

 

立方體衛星興起

國際空間站(zhan)上的一(yi)臺(tai)(tai)衛星部署設備發射兩臺(tai)(tai)執行地球觀測(ce)任務(wu)的立方體衛星（黑色長方形(xing)物體）

十(shi)年(nian)前，立方(fang)(fang)體衛(wei)星(xing)僅(jin)僅(jin)是(shi)教育工具，是(shi)大學(xue)生(sheng)把(ba)一臺(tai)簡(jian)單(dan)的(de)人造(zao)(zao)衛(wei)星(xing)發(fa)射進太空的(de)方(fang)(fang)式。如今(jin)這(zhe)些10厘米(mi)寬的(de)盒子已(yi)(yi)經騰(teng)空起飛，它們用現成的(de)技術建造(zao)(zao)，花費(fei)數十(shi)萬美元，而不是(shi)數億美元。今(jin)年(nian)已(yi)(yi)發(fa)射了(le)75臺(tai)立方(fang)(fang)體衛(wei)星(xing)，創了(le)記錄。不僅(jin)如此，這(zhe)些小盒子開(kai)始執行(xing)真正(zheng)的(de)科學(xue)任務。

這種繁榮，大(da)部分是由不斷(duan)增長、經濟上能(neng)夠(gou)負(fu)擔(dan)的(de)進入太空的(de)方式(shi)驅動的(de)。立方體(ti)衛星(xing)能(neng)夠(gou)搭乘商業機構(gou)或(huo)政府的(de)那些運載(zai)更大(da)型航天器的(de)火(huo)箭的(de)便車，或(huo)者(zhe)，它們能(neng)夠(gou)從國(guo)際太空站的(de)艙(cang)門推入太空。這種速射(she)式(shi)的(de)發射(she)速度(du)鼓(gu)勵了一些以前在(zai)太空領域從未見到(dao)過的(de)做法：冒險。設(she)計師能(neng)容忍一兩(liang)次失(shi)敗，并迅速恢復元氣(qi)，繼續發射(she)衛星(xing)。隨(sui)著技術(shu)進步，立方體(ti)衛星(xing)也能(neng)更換上更好的(de)太陽能(neng)板、電池或(huo)處理器。

私人資(zi)金已經(jing)注(zhu)意(yi)到這些衛星，資(zi)助“星球(qiu)實(shi)驗室”（Planet Labs）這類公司。那家公司用眾多(duo)不斷更換的(de)(de)立方體衛星來監測(ce)地球(qiu)。它們的(de)(de)小型望遠鏡拍攝到的(de)(de)相片有著(zhu)相對較差的(de)(de)空間(jian)分(fen)辨率(lv)——幾米——但時(shi)間(jian)間(jian)隔較短。間(jian)諜機(ji)構也許不會心動，但“星球(qiu)實(shi)驗室”的(de)(de)數據對于監測(ce)森林(lin)消失、都(dou)市開發與河流(liu)改變已經(jing)足(zu)夠有用。

接(jie)下來會出現什么：立方體(ti)衛(wei)(wei)星(xing)能(neng)一邊測(ce)量(liang)，一邊彼此聯絡。尤其在于(yu)，這樣(yang)的立方體(ti)衛(wei)(wei)星(xing)群將會能(neng)夠覆(fu)蓋(gai)更(geng)(geng)廣的區域(yu)，速(su)度也更(geng)(geng)快，或者同(tong)時以多種波長監測(ce)地球表面。假(jia)如立方體(ti)衛(wei)(wei)星(xing)能(neng)奏(zou)效，它們會證明不僅小是美的，而(er)且整(zheng)體(ti)比部件的總和(he)更(geng)(geng)加了不起。

——埃瑞(rui)克(ke)•韓德（Eric Hand）

（文檔及圖片來源：世(shi)界科學，譯(yi)者(zhe)：姚人杰。轉載時略有刪減。）聲明(ming)：本文轉載僅僅出于(yu)傳(chuan)播信息需(xu)要，并(bing)不代表(biao)本刊觀點(dian)，亦無法證實其(qi)內容真(zhen)實性；如其(qi)他媒(mei)體、網站(zhan)或(huo)個人從本刊轉載使用，須保留本刊注明(ming)的(de)“來源”，并(bing)自負(fu)版(ban)權等法律責任；作(zuo)者如不希望被轉載，或(huo)聯(lian)系轉載稿(gao)費等事宜，請(qing)與(yu)我(wo)們(men)接(jie)洽(qia)。