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英國廣播公司《科學焦點雜志》網站2021年12月26日發表題為《科學界令人難以置信的時刻提醒你2021年并非一塌糊涂》的文章，作者系伊恩·泰勒，文章盤點了十四項2021年令人難以置信的科學發現，全文摘編如下：

在2021年，我們大多數人的記憶或許會被不確定感、保持社交距離和封閉式管理所支配，但這一年并不乏令人著迷的科學發現。以下列舉佐證：

詳盡觀察太陽黑子

盯著太陽看絕對不是什麼好主意，而在夏威夷使用丹尼爾·井上太陽望遠鏡的天文學家們，2021年公布了有史以來獲得的最詳盡的太陽黑子照片。

該創新型望遠鏡捕捉到分辨率超過以往任何時候的太陽圖像，并利用一種名為自適應光學的技術糾正了由地球大氣層造成的、通常會對圖像造成混淆的一些失真情況。其結果是，我們心驚膽戰卻又十分著迷地觀察到我們所屬的這顆恒星的運行情況。這可能最終幫助我們預測對全球定位衛星造成干擾的太陽耀斑。

勾股定理提前千年

早在勾股定理的提出者古希臘數學家、哲學家畢達哥拉斯出生1000多年以前，巴比倫人就在使用這個定理了。

勾股定理是我們所有人都會在學校學到的東西之一。但其提出者畢達哥拉斯似乎并不是推斷出勾股定理的第一人。

澳大利亞數學家丹尼爾·曼斯菲爾德博士2021年8月發表了他對在伊拉克發現的一塊有3700年歷史的古牌的分析報告。據分析報告內容顯示，在畢達哥拉斯出生1000多年前，巴比倫人就在用同樣的規則來標記并劃分土地了。

人細胞被植入猴胚胎

美國《細胞》雙周刊2021年4月發表了一篇大膽且備受爭議的研究報告，該報告介紹了美國索爾克生物研究所的研究人員將人體干細胞植入猴子胚胎的情況。這些胚胎于實驗室狀態下在動物體外存活了多達20天時間，存活時長超過了各種類似實驗。研究人員還注意到通信路徑形式，這或許可以解釋人體細胞如何在未來實驗中更好地融入非人體細胞。

開展對嵌合體這種混合有機體的研究工作主要出于兩個原因：首先，這項工作可讓研究人員創造出“模型”人體細胞用以研究疾病和新藥，同時還不違反道德準則，因為道德準則有礙于拿真正的人體開展這種研究工作；其次，這項工作可促進新的人體移植器官的發育。

研究人員過去曾嘗試用綿羊和豬等其他動物開展這項研究，但由此形成的嵌合體存活時間并不長。將人體細胞與非人類靈長目動物進行匹配，既是這項研究工作取得較好成效的原因（因為從進化上講人類和靈長目動物更為接近），也是這項工作引發爭議的原因所在。

美國斯坦福大學法律和生物科學中心主任亨利·格里利教授認為，只要你是在培養皿中培養胚胎，那從倫理上講就沒什麼大不了的。但如果這項研究取得進展，相關工作從培養皿中培養胚胎推進至子宮內發育胚胎，且使用大量人類細胞，且這些細胞能持續存活的話，那會是怎樣的局面呢？

雖然這種生物技術還很遙遠，但該領域正在迅速發展。格里利說，現行生物倫理和法律框架正在努力跟上。他希望看到更多的“視野掃描”團隊，其職責是為特定類型的研究尋找發展方向，并確保社會能及時進行必要的倫理對話。

基因編輯技術應用

基因編輯是一個以顛覆性速度發展的科學分支。2021年，在人類健康領域有多座里程碑接踵而至。2021年6月，研究人員宣布一項非同尋常的新技術所取得的不同凡響的結果，即CRISPR/Cas9基因編輯工具被直接注入一名患有罕見遺傳性疾病的患者的血液中。

CRISPR的工作原理通常是，從患者體內提取細胞，而后在實驗室對細胞進行編輯，最后再將細胞重新植入人體。這種療法成本很高，且相當費時，對于有時還要接受化療的患者來說很難實施。

上述這項CRISPR技術使用起來相對較快，也很成功。治療結果顯示，就此前無法治療的轉甲狀腺素淀粉樣變性病而言，患者體內器官及組織所積聚的破壞性蛋白大幅減少。

貓坐在假想盒里

能坐就坐。世界各地的愛貓人士都知道，貓科動物非常喜歡坐在盒子里。經觀察發現，大型貓科動物以及家貓都有此類行為。據信，這種行為會讓它們獲得安全和隱匿感。

如今，據美國哥倫比亞大學研究人員牽頭實施的一個民間科學項目發現，這種行為已根深蒂固。該項目發現，貓咪甚至會坐在假想的盒子里。貓主人用貼紙或膠帶在家中的地板上做個方狀物，而后就看到他們的寵物貓一下子就鉆了進去。

教豬玩電游

這聽起來像滿嘴跑火車，但豬的聰明程度足夠玩電子游戲。美國珀杜大學進行了一項研究，四頭豬用鼻子移動手柄，引導光標對準屏幕上的目標。

研究人員指出，豬的表現已遠遠不能用偶然來解釋了，豬會對食物獎勵和言語鼓勵作出反應。這是暗示豬的理解力之廣的最新研究。過去的研究結果也強調，豬具備學習、記憶和解決問題的能力。

致幻治療正當時

在遭到主流社會抵制多年后，這個世界從很多方面講都在開始改變對致幻類藥物的看法。迷幻蘑菇和LSD等致幻劑在治療方面的好處日益得到難以忽視的證據的支持，這些物質由此成為一個主要研究重點。2021年，我們在致幻類藥物的可接受性方面甚至可能已到達一個臨界點，特別鑒于英國帝國理工學院致幻劑研究中心的一項研究得出了極為明顯的結果。

該研究發現，裸頭草堿（一種源自迷幻蘑菇的物質）對抑郁癥的治療效果至少與依地普侖相當。所有患者在參與試驗期間也獲得了心理輔導。這是一項隨機、配有對照組的雙盲性研究，該研究表明，裸頭草堿對抑郁癥患者的療效優于依地普侖，后者是一種最常見的處方類選擇性血清素再攝取抑制劑。

研究報告作者之一戴維·納特教授說：“按幾乎所有指標衡量，裸頭草堿的療效和生效速度都遠強于依地普侖，耐藥性則至少持平。”這些衡量指標包括患者自行報告的癥狀、癥狀緩解幾率和不良副作用等。

或許受到醫用大麻（在經濟和治療等方面的）成功的刺激，人們對此類物質及其治療潛力越來越抱有正常心態。納特說：“我們已開始對神經性厭食癥患者使用裸頭草堿，并將在明年開始對強迫性神經官能癥和疼痛患者開展試驗。”納特及其同事還在研究LSD和DMT等其他致幻劑，此外還有一系列調查側重研究使用這些藥物的實用療效。

今年早些時候，美國加利福尼亞大學戴維斯分校的研究人員報告了一種可能不會產生致幻副作用的致幻類化合物的研究成果。這項研究可能具有重要意義，因為此類副作用要求患者在治療前后接受大量實操性心理輔導。

治療失明有望

我們不久后就能治療和逆轉失明了，這種希望越來越大，很多頗具前景的研究手段都表明已取得進展。2021年，研究人員成功將人類視網膜細胞移植到猴子眼睛里。實施這一手術的研究人員沒有發現造成感光度變化或危險的免疫排斥反應等副作用的跡象。

這些由捐獻供科學研究的人體干細胞培育而成的視網膜細胞已開始管控猴子眼睛的某些功能。人體試驗或許并不遙遠了，但紐約伊坎醫學院的研究人員說，這項技術首先需用視力受損的猴子進行測試。

機器人學會對口型

英國愛丁堡龍比亞大學的機器人專家研發出一種能讓口型與語音同步的人形機器人。這個機器人是一名設計人員照著自己父親的樣子仿制的，并借鑒了起初為3D動畫角色而開發的技術。

這個機器人使用一種算法可識別多種講話模式，它會把有關數據解讀為下顎和嘴唇動作，從而準確模仿說話的口型。研究人員說，這種機器人將幫助人們以新方式與技術互動。

人造鈦心臟

50多年來，研究人員一直試圖制作人造心臟。如今，一個澳大利亞團隊正計劃對其設計的人造心臟進行人體試驗，那可能對我們的健康產生重大影響。

BiVACOR具有革命性意義，其工作原理與真正的心臟并不完全一樣。這種人造心臟嘗試以一種有效且可持續的體內供血方式勝過人類進化。這種人造心臟使用的是磁盤旋轉技術，即在鈦質人造心臟內部的磁體間懸置一個圓形泵。

截至目前，這項技術僅在動物體內進行過測試，一些接受心臟移植的患者也做過臨時測試，但確定很快就會全面進行人體試驗。如果該技術奏效則可能影響巨大，因為心臟病在英國全部死亡病例中的占比高達四分之一。

尼安德特人會說話

古生物學家們這一年可謂語驚四座，他們稱尼安德特人具備聽力——甚至可能會說話，就像我們智人一樣。

尼安德特人曾一度被斥為落后且體態笨拙的穴居人，但近年來對我們人類進化過程中的遠親的看法在不斷改變。例如，他們可能穿過裝飾類的衣服。毫無疑問，我們與他們有相同的DNA。研究人員如今認為，尼安德特人很有可能具備進行復雜語言交流的能力。

來自馬德里的研究人員創造了尼安德特人耳朵結構的3D模型，由此可以模擬尼安德特人可以聽到的頻率。尼安德特人的聽力頻率大致在4至5千赫，與大多數人類語音相匹配。研究人員認為，如果尼安德特人具備聽力的話，那他們很可能也會說話。

有望發現外星生命

在浩瀚宇宙的某個地方，生命可能在某個類型奇怪的星球上茁壯成長。這個大小約為地球2.6倍的外來世界十分炎熱，地表被海洋覆蓋，大氣中含有豐富的氫。人類無法在那里生存，但我們或許能探測到那里的生物。我們甚至有可能在未來兩三年里完成這項探測工作，進而證實我們在宇宙中并不孤獨。

這種激進的想法來自英國劍橋大學的研究人員，他們在2021年8月發表的論文中推測這樣一個世界是存在的。研究人員把這樣一個世界稱為Hycean行星。

如果Hycean行星的存在得到證實的話，那可能會加速推進尋找外星生命的工作，因為探測此類世界的生物特征可能比探測類地行星的生物特征容易得多。此外，很多已知的系外行星可能屬于這一類別。

研究報告作者尼庫·馬杜蘇丹博士說：“在這方面取得的根本性進展是，這種想法將在范圍上擴大并加速推進外星生命的搜尋工作。從非常實際的意義上講，這確實增加了我們的成功幾率。”

天文學家過去通常通過觀測太空來尋找類似于地球微生物大量產生的氧氣、甲烷和其他生物標志物的跡象。馬杜蘇丹說：“對于Hycean世界，我們要尋找氯甲烷和二甲基硫化物等分子。”這些分子也是由生命產生的，但數量要少得多。

他說：“這些（行星）大氣層的可觀測性非常好，即使這些分子是極少的存在，它們仍可被觀測到。”

盡管這一發現具有重要意義，但它也會引出很多問題。馬杜蘇丹說：“一個根本問題是：在此類環境下可能有生命嗎？生命是如何在這個星球上起源的？你需要進行更多的后續觀測才能有力地確定（你所看到的）是否真的是生命特征……這可能是我們開展外星生物學研究的切入點。”

火星研究大突破

2021年對于那個紅色星球來說是忙碌的一年。人類于2021年2月對火星進行了三次探測任務，那是7個月前就安排好的，為的是利用地球和火星軌道對齊這一每26個月才出現一次的天文事件。

其中第一個火星探測任務是，阿聯酋的“希望”號火星軌道探測器于2021年2月9日抵達火星，這也是該國進行的首次行星之旅。該航天器的目標是從軌道上研究火星過去和現在的氣候狀況。與其他航天機構此前開展的任務不同——此前任務只會同時關注多個特定地點，“希望”號將觀測全天的氣候變化情況。

隨后到達火星的是中國國家航天局的天問一號探測器，該探測器于一天后、即2021年2月10日抵達火星。在到達火星后的頭幾個月里，該航天器從軌道上對火星表面進行了勘測，并為下一階段任務——即祝融號火星車的著陸作業——進行探測。中國國家航天局最終在廣袤的烏托邦平原選定一個地點，并于2021年5月22日成功完成了著陸作業。

此次火星探測任務的主要目標是測試中國火星探測器在火星表面的運行能力，為未來的火星探測任務鋪平道路。但中國的火星軌道探測器和火星車都配有攝像機、雷達和光譜儀，這些設備會繼續對火星表面及大氣層進行勘測。

2021年2月18日，美國國家航空航天局的“毅力”號登陸器在耶澤羅隕石坑完成著陸，著陸地點附近過去似乎有一個河流三角洲，那里成為研究火星水資源歷史及過去的潛在宜居性的絕佳場所。

“毅力”號挖掘作業

2021年8月5日，“毅力”號嘗試收集第一份樣本，但第二天發現樣本容器中空空如也，原來目標巖石在“毅力”號將其從地面上拾起時碎裂而掉落了。該火星車于是移向一塊名為“羅謝特”、看上去更堅固的巖石，并于2021年9月7日成功儲存了第一份樣本。

截至發稿時，“毅力”號火星車的行進距離已超過2.6公里——這對于火星車來說已是相當快的速度了。“毅力”號所取得的進展在很大程度上得益于與其一起搭乘航天器來到火星的“機智”號火星直升機相助。這個類似于無人機的小型旋翼飛機要進行技術驗證任務，旨在確定其是否有可能穿越火星稀薄的大氣層。答案是全面肯定的。自2021年4月19日首次進行長達39秒的試飛以來，“機智”號火星直升機已經飛行了十多次，飛行距離超過2公里。

目前正在計劃利用相同技術執行更為復雜的任務，但由于“機智”號火星直升機只配有一個攝像頭，它目前用于為“毅力”號開展前期偵察，就任何潛在危險或興趣目標作出提示。

來源：參考消息網