参考消息网12月25日报道 美国《科学》周刊网站12月12日发表题为《2024年度突破》的文章，内容如下：
1.注射用HIV长效针剂
一种具有新机制的注射用HIV药物显示出显著的预防感染能力。
几十年来，尽管预防人类免疫缺陷病毒（HIV）感染研究取得进展，但每年仍有超过100万人感染这种病毒，且疫苗仍遥遥无期。然而今年，世界看到了可能是仅次于疫苗的最优选择：一种针剂，每次注射可为人们提供6个月的防护。
今年6月，一项针对非洲少女和年轻女性的大范围疗效试验报告称，这种针剂将HIV感染降至零——疗效惊人地达到100%。3个月后，对这种药物的任何怀疑都消散了，因为期间在四大洲进行了相同试验，对象是与男性发生过性关系的不同性别人群，报告疗效达到99.9%。
许多HIV/艾滋病研究人员现在希望，把lenacapavir这种药物用作暴露前的预防药，这样将有效降低全球感染率。开普敦大学传染病专家琳达-盖尔·贝克说：“这是有可能的，如果我们做法得当，也就是扩大范围，把它推广出去。”受制造商吉利德科技公司委托，贝克领导两项该药物疗效试验之一。
但这并不是《科学》周刊将lenacapavir评为2024年年度突破的唯一原因。这种药物作为暴露前预防药的巨大成功源于一项基础研究进展：对lenacapavir靶向的HIV衣壳蛋白的结构和功能有了新的认识。许多其他病毒都有各自的衣壳蛋白，在遗传物质周围形成一个外壳，因此这种药物的成功带来了令人兴奋的前景，即类似的衣壳抑制剂可以对抗其他病毒性疾病。
2.CAR-T疗法新进展
今年，一种新疗法——嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)疗法——在重症患者身上取得显著效果，开启了自身免疫性疾病治疗的新篇章。
大约15年前，CAR-T疗法首次作为一种血癌治疗方法出现（并且名列2013年《科学》周刊的年度突破）。这是一种完全不同的治病方法：医生从患者的白细胞中分离出免疫系统的“哨兵”T细胞。然后，他们对这些细胞进行基因改造——通常是寻找并摧毁B细胞，免疫系统的另一个组成部分——然后将它们送回患者体内。癌变的B细胞是某些白血病和淋巴瘤的根源，CAR-T疗法可以消灭它们。
B细胞还在自身免疫中发挥作用，特别是释放攻击关节、肺、肾脏等部位的有毒自身抗体。今年，我们看到了一系列新的临床试验，测试CAR-T疗法在自身免疫性疾病中对抗B细胞的能力。今年2月，德国研究人员报告了15名患有狼疮、硬皮病或肌肉损伤疾病肌炎的患者治疗情况，他们都接受了4到29个月的CAR-T治疗。所有8名狼疮患者均处于无药物介入的症状缓解期；其他一些人仍有症状，但所有人都不再使用免疫抑制剂。其他已发表的成功案例还包括重症肌无力和僵人综合征，后者是一种痛苦且致残的神经系统疾病。到目前为止，已经成功治疗了30多名患者。研究人员也更多地了解了经改造的T细胞如此有效的原理——例如，在其他治疗方法无法轻易到达的组织（如患者的淋巴结）中发现了B细胞的深度损耗。
3.韦布望远镜新发现
所有这些令人眼花缭乱的星系在时间之初都是什么样子？美国国家航空航天局的詹姆斯·韦布空间望远镜自2022年7月睁开它的巨眼以来，发现宇宙最早时期的明亮星系数量比理论学家认为的要多。今年，对星系远古光波的详细研究已经开始解释可能发生的事情。
韦布空间望远镜——迄今为止人类建造的体型最大、功能最强的太空望远镜，也是《科学》周刊2022年的年度突破——专为研究宇宙最初10亿年左右的状态而设计，它比以往的仪器捕捉到更多微弱红光。在部署的最初几个月里，该望远镜观测到的宇宙初始候选星系可能是预期的1000倍。根据它们不同寻常的亮度，研究人员估计，其中一些是银河系大小的庞然大物。按照目前的星系演化理论，它们不可能生长得这么快。
一种可能性是，这些星系实际上并不像我们推测的那么大，只是非常明亮。例如，如果早期宇宙有利于形成比太阳大几十倍或几百倍的恒星，那么它们所在的星系可能会显得格外明亮。另一种假设是，早期宇宙中充斥着吞噬星际物质的黑洞，产生明亮的能量爆炸，从而被望远镜发现。
韦布空间望远镜的观察结果表明，两种可能性都存在。这些发现显示，宇宙之初的环境有利于快速形成巨大的恒星。
4.基于RNA的杀虫剂
杀虫剂可能是一把钝器，不分好坏地杀死虫子。今年，美国环境保护署批准了一种可能的解决方案：一种基于核糖核酸（RNA）的杀虫喷雾剂，针对目标害虫基因进行设计。支持者认为，这种精确打击的新方法比现有的化学品更安全，对许多害虫都有效。第一种RNA杀虫剂产品针对的是科罗拉多马铃薯甲虫，这种甲虫已经对现有化学药剂产生了抗药性，每年在世界范围内造成5亿美元的农作物损失。
由绿光生物科技公司发明的“卡兰莎”杀虫剂可以干扰甲虫特有的基因。当幼虫啃食喷洒过该杀虫剂的叶子时，这种RNA会阻止一种关键蛋白质的表达，它们会在几天内死亡。这种机制被称为RNA干扰，是大多数细胞用来调节基因表达、保护自身免受病毒侵害的自然过程。
研究人员现在希望利用RNA干扰技术来杀死飞蛾和其他鳞翅目昆虫，其中包括一些最具破坏性的农作物害虫，如小菜蛾和草地贪夜蛾。
5.固氮细胞器新发现
有些细菌能够“固定”大气中的氮，将其转化为植物可利用的氨，用于合成蛋白质及其他必需分子。但直到今年，人们还没发现任何真核生物——拥有复杂细胞结构的生物，如植物和动物——具备这种能力。这种情况随着硝化原生质体（nitroplast）的发现发生了变化。硝化原生质体是海藻细胞中独特的固氮结构。该发现不仅揭示了我们对细胞复杂性进化的认知尚存不足，也预示着未来通过获取硝化原生质体，农作物或许能够实现肥料供应自给自足。
脱氧核糖核酸（DNA）研究表明，这种新发现的细胞器产生于大约1亿年前，由海藻和固氮蓝细菌之间的共生关系产生。藻类细胞吸收了这些细菌，这些细菌最终失去了足够的基因和生化能力，只能依赖藻类生存，按照藻类的生长时间周期繁殖。这使得它们成为少数已知的内共生细胞器之一——这类细胞器源于曾经独立的微生物，后来被合并到另一个有机体的细胞中。叶绿体使植物能够将阳光转化为能量，线粒体是所有真核细胞的内部动力源，它们有着相似的起源故事。
6.古代真核生物新发现
今年早些时候，中国发现的微小藻类化石年龄极其古老，让进化生物学家感到震惊。这些标本可以追溯到16亿年前，表明复杂生命的标志之一——多细胞生物——出现的时间远早于之前的估计。
研究人员曾认为，真核生物——包括所有植物、动物和真菌在内的将DNA封装在细胞核内的生物——以单细胞的形式存在了10亿年，然后形成细胞链。这种情况发生后，为更复杂的生物出现铺平了道路，这些生物在大约5.5亿年前大量出现。然而，新发现显示，简单的多细胞真核生物，比拥有更复杂身体结构的生物（包括无法直接接触外部环境的细胞）的出现早了10亿年。
几十年前，在中国北部燕山地区发现了类似化石，这里的地层拥有16亿年历史。它的发现者将其命名为“壮丽青山藻”。但这一发现当时没有引起太多关注。2015年，中国古生物学家回到该地区，在接下来的几年里，他们又发现了278个壮丽青山藻标本，并对其进行了详细分析。
研究人员得出的结论是，壮丽青山藻很可能是一种丝状绿藻，类似于今天存在的一些藻类。
结合最近在印度、加拿大和澳大利亚发现的年代相近的简单多细胞真核生物化石，表明真核生物向多细胞演化的第一步可能发生在更早的时间点。
7.一种新磁性的发现
98年来，物理学家只知道两种永磁材料。现在，他们找到第三种。
在我们熟悉的铁磁体中，相邻原子上的未配对电子以相同的方向旋转，让材料磁化，例如，磁铁能吸附在冰箱上。在铬这样的反铁磁体中，相邻的电子以相反的方向旋转，整体上不显示磁性，但它们具有原子尺度的磁性模式。
新型交变磁体——5年前提出——兼具上述两种磁体的特点。相邻的电子以相反的方式自旋，确保零净磁性，但在更深层次上，这种材料也表现出类似铁磁体的特性。今年，多个研究团队证明了这种独特的特性。
理论学家们通过想象如果时间倒流会发生什么来区分原有的两种磁性。他们设想，在晶体材料中，能量最高的电子占据了一个抽象空间中的三维“费米面”，其中费米面的坐标轴代表电子动量的分量。在反铁磁体中，自旋方向为“向上”的电子的费米面与“向下”自旋的电子的费米面完全重合。即使时间倒流导致自旋翻转，这些费米面看起来依然相同，保持了所谓的“时间反演对称性”。
而在铁磁体中，自旋方向为“向上”的电子数量多于“向下”的电子，因此形成了一个较大的费米面包围一个小的费米面。当时间和自旋都反转时，费米面的位置会改变，这正是铁磁性的一个特征——时间反演对称破缺。
交变磁体中，上下自旋的电子数量相等，但由于材料自身的结构特点，上下自旋的电子的费米面更为复杂，同样导致了对称破缺。可以将这种情况想象成两个相同大小的椭圆以90°角相交。由于椭圆大小相同，材料整体上没有净磁性。然而，当时间和自旋都反转时，椭圆会交换方向，产生可检测的差异。尽管实验物理学家不能实际逆转时间，但今年多个研究小组通过测量费米面，观察到了碲化锰和锑化铬等材料中的分裂的现象。
8.地幔波塑造大陆板块
当板块构造的力量撕裂大陆时，这是一个令人难以置信的剧烈过程，只不过进程很慢。这一过程在过去被认为具有高度局部性：沿裂谷带上涌的热地幔岩石产生岩浆，而远离裂谷带的大陆内部则保持寒冷且相对稳定。然而，今年的研究颠覆了这一传统观点，揭示了这种局部的剧烈活动实际上在地幔中引发了扩展的波动，进而影响了整个大陆的地貌。
今年8月发表在英国《自然》周刊的一篇论文中，研究人员对板块构造理论进行了令人信服的补充。他们认为，当裂谷形成时，上涌的地幔物质与冷的大陆板块接触，导致了旋转的岩石对流。这些旋涡状的对流以极慢的速度沿着大陆的基底移动，类似于船底下的湍流。随着它们的滚动，这些对流在上方造成了多种地质效应。
研究人员认为，地幔波可以解释一些位于古老、寒冷大陆内部的高原，如巴西里约热内卢西北部的巴西高原或印度的西高止山脉。当这些波动经过时，它们会剥离基底上的重质岩石，留下轻质岩石，后者随后会上升1至2千米，形成高原。
9.星舰着陆技术成就
今年，世界上体型最大、动力最强的火箭，一个长达120米的不锈钢圆柱体，在33个引擎的推动下，四次呼啸着进入太空。但最终成为集体记忆的是10月13日星舰助推器的着陆。助推器以超音速从空中降落时，重新启动部分引擎，减速至近乎悬停状态，并由发射塔的机械臂将其捕获。这一非凡的技术成就预示着一个成本较低的重型火箭新时代到来，在太空中进行科学研究的成本将大大削减。
实现回收和快速再利用助推器——以及最终实现回收和再利用上级火箭——十分重要。由埃隆·马斯克创立和运营的太空探索技术公司已凭借部分可重复使用的“猎鹰9”号火箭和“猎鹰”重型运载火箭，将货物送入轨道的价格降低了大约十分之九。一艘完全可重复使用的星舰有望将价格再降低一个数量级。到那时，马斯克将人类送上火星的愿景就不会显得那么遥不可及了。
科学家也将从中受益。借助星舰的常规飞行，科学家们将有更多机会，频繁把用廉价的现成部件制造仪器送上太空。
科学家们想要发射的不是一个火星探测器，而是多个火星探测器，或是一组镜片——可自行组装成一个比哈勃太空望远镜大很多倍的仪器。
10.远古DNA重建家谱
从古代骨骼和牙齿中提取的DNA为研究很久以前的人口流动、传染病的演变和史前饮食提供了线索。现在，它也在揭示家庭秘密。今年，一系列研究为数千年前去世的人重建了家谱。
通过研究不同人共有的同一遗传密码片段（称为“血统相同”片段），研究人员可以估测出两个人的亲缘关系有多密切，直到六级亲属关系。
研究人员将这项技术应用到包含数千个古代基因组的数据库中，发现了远古时代的远亲联系——比如5000年前埋葬地点相隔1500公里的欧亚大陆大草原上的一对五级亲属。各个单一地点也会进行新项目的深入研究，有时会对来自单个墓地的数百人进行测序。
遗传信息只能揭示这么多——例如，二级亲属可能是祖母和孙女、姨母和侄女或堂兄弟姐妹。但是，通过添加考古信息，例如骨骼的年龄、埋葬墓地的位置或埋葬在附近亲属的遗传关系，遗传学家和考古学家共同重建了长达八代的家谱。
了解遗传亲缘关系可以揭示关于过去社会的信息，这是单靠考古学无法做到的。
随着研究人员对更多个体进行样本测定，这类发现将变得更加普遍，并能使遥远过去的亲属关系更加清晰。（编译/郭骏）
10月13日发射塔的机械臂捕获了星舰的助推器（法新社）
