每到歲末，世界知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志都會盤點一年來的科學(xué)進展，展望來年的科研熱點。以下是《科學(xué)》雜志預(yù)測的2009年七大科研熱點，待到今年歲末時，可以回過頭來看看有多少項能夠進入“2009年科學(xué)十大進展”。
　　
　　植物基因組測序
　　
　　如果沒有玉米，我們看電影時吃什么？
　　現(xiàn)在已有爆米花專用的爆裂玉米、香噴噴的甜玉米、糯軟可口的黏玉米，比起以往口味繁多。但這遠遠不夠，玉米還可以當(dāng)做飼料，發(fā)酵成新能源乙醇和燒酒，壓榨玉米油；玉米稈可以用于造紙和制墻板；玉米芯可以做燃料或者制成工業(yè)溶劑……總之，玉米渾身都是寶，種植面積僅次于小麥和水稻，是分布最廣的糧食作物。
　　所以繼水稻基因組測序成功之后，科學(xué)家又盯上了玉米。2008年2月，美國研究人員成功測序得到了玉米基因組的草圖，這是人類成功測序的第二種農(nóng)作物基因組。測序小組將玉米基因組草圖信息存入互聯(lián)網(wǎng)基因測序公共數(shù)據(jù)庫“基因銀行”，供各國科研人員通過網(wǎng)絡(luò)免費獲取使用。預(yù)計分析玉米基因組的論文將于2009年發(fā)表，科研人員今后將按圖索驥，破解玉米的各種遺傳信息，改良玉米品種。比如，他們能更加準(zhǔn)確、高效地提高玉米產(chǎn)量，增強玉米的抗旱、抗病蟲害能力，還可以借此尋找哪些基因能讓玉米更有營養(yǎng)，哪些基因能使玉米更高效地被制取成乙醇。
　　2008年美國玉米價格已經(jīng)超過5美元/蒲式耳，產(chǎn)量31億噸。在玉米價格走高、出口量上升、乙醇需求激增已成為不爭的國際形勢下，以基因做工具來改造玉米必定“錢”途無量。
　　對玉米的重視使其他植物也紛紛沾光。美國政府開始支持破譯植物DNA，包括模型植物擬南芥，大豆和谷子等農(nóng)作物，可用做生物燃料的植物，多用于生態(tài)研究的溝酸漿屬植物，以及一種原始的石松屬植物。此外，對蘋果、橘子、桃和瓜類等植物的基因組測序也在進行中，有望在2009年取得突破。
　　
　　海洋病了
　　
　　你能想象大海會變成一大鍋“滋滋滋”冒著氣泡的可樂嗎？
　　早在50年前，科學(xué)家并不確定排氣管和煙囪排出的二氧化碳是否真的會在大氣中累積。當(dāng)時有人相信，二氧化碳會全被海洋吸收，完全不造成任何危害；他們也相信，二氧化碳剛好可以被陸地上的植物吸收，幫助植物生長，并且維持一種平衡。
　　但是50年后，研究人員揭露，人類正促使海洋的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生2000萬年以來最巨大的變化，大氣中不斷增加的二氧化碳溶解于海洋形成碳酸，自從工業(yè)革命以來，海水表面的酸性增長了30%，這將破壞海洋的整個生命系統(tǒng)。
　　這對浮游植物球石藻、浮游動物有孔蟲、珊瑚以及其他分泌碳酸鈣的生物而言，都是一場災(zāi)難。酸化既會影響它們制造碳酸鈣的能力，也會腐蝕海洋生物的外殼。如果你需要實驗證明，可以把一小段粉筆（成分是碳酸鈣）丟進醋（弱酸）里，粉筆會立刻開始溶解。
　　
　　如果縱容這種情況持續(xù)下去，可能會重蹈5500萬年前的覆轍。當(dāng)時處于古新世―始新世的溫暖時期，溶解到海水中的二氧化碳總量估計達到4.5萬億噸，大批海洋生物滅絕，此后海洋至少花了10萬年時間才恢復(fù)正常。雖然科學(xué)家并不特別清楚現(xiàn)在海洋的“病情”如何，但是他們認為，與當(dāng)時相比，目前的酸化事件進展更為迅速，海洋生物根本沒有時間適應(yīng)。
　　相比全球變暖在學(xué)界仍有爭議，海洋酸化基本已是共識，但是這個嚴(yán)肅話題并沒有得到公眾應(yīng)有的關(guān)注�；蛟S科學(xué)家應(yīng)該找到一個諸如在全球變暖形勢下，北極熊無家可歸的典型，才能讓這個迫在眉睫的威脅引起世人關(guān)注。
　　
　　神經(jīng)科學(xué)出庭
　　
　　2008年6月，印度馬哈拉什特拉邦法庭審理的一件案子驚動了科學(xué)界。法官借助腦電波測謊系統(tǒng)，對涉嫌用砒霜毒死未婚夫的24歲女子進行測謊實驗，并據(jù)此判她終身監(jiān)禁。
　　這是一個情殺故事，兩人原本已經(jīng)談婚論嫁，但是男主角卻移情別戀，與“第三者”私奔。不久，男主角又只身還鄉(xiāng)，在與未婚妻相見后神秘地中毒身亡，女主角因涉嫌在快餐中下砒霜而被捕。但是她拒絕承認自己謀殺，警方也無法找到確鑿證據(jù)。于是不可思議的一幕出現(xiàn)了：法庭使用一套由印度“國家心理衛(wèi)生神經(jīng)科學(xué)研究院”研發(fā)的新型“腦電波測謊系統(tǒng)”，對女主角進行測試。她的頭上被貼了32個電極，接著測試者對她大聲念出各種語句，開始時只是一些諸如“今天天空很藍”之類的中性語句。將近一小時之內(nèi)，女主角的腦電波“波瀾不驚”。然而，當(dāng)測試人員念到諸如“我買了砒霜”、“我與被害人在麥當(dāng)勞相遇”等敏感語句時，女主角的腦電波開始出現(xiàn)明顯的異樣變化。測試人員最后得出結(jié)論：女主角對于其謀殺犯罪的經(jīng)過具有“經(jīng)驗知識”，她曾經(jīng)“從事過”，而不僅是“聽說過”。2007年6月12日，法官采信了腦部掃描測謊結(jié)果，認定女主角蓄意謀殺罪名成立，判處終身監(jiān)禁。
　　由于這是世界第一例法庭以腦部掃描結(jié)果作為判決憑據(jù)的案例，國際科學(xué)界為之嘩然。在腦波測謊技術(shù)全球領(lǐng)先的美國，科學(xué)家對這一案例褒貶不一，有人稱贊“好極了”，也有人抨擊“荒謬”、“可笑”、“令人心寒”。許多心理學(xué)家與神經(jīng)科學(xué)家都認為不該貿(mào)然以腦波測謊結(jié)果作為定罪依據(jù)，畢竟其精確性未經(jīng)獨立科學(xué)研究支持，知名學(xué)術(shù)�？�也不曾刊載過相關(guān)論文，腦波測謊的可靠性無從評估。
　　長期以來，獲得真相的方式都被質(zhì)疑。講真話的藥丸會讓嫌疑人胡言亂語而不是“真誠告白”；測謊儀在測量焦慮方面遠勝過測量詭計，瞎話大王并不會對此感到不安。1998年美國最高法院也說，大多數(shù)人都不認為測謊儀的結(jié)果可靠。此前，雖然美國法官也曾采信腦部掃描結(jié)果，但一般是被告律師據(jù)此證明被告精神有問題，以便為其開脫或者減刑，還從未有檢方將此當(dāng)做說服陪審團判斷嫌疑人有罪的證據(jù)。
　　但是不管美國科學(xué)家持什么態(tài)度，一些國家對此表示了極大的興趣，包括以色列和新加坡。印度官方說這兩國的相關(guān)人員已經(jīng)參觀了政府實驗室，并用儀器進行審問。除此之外，現(xiàn)在還有三家公司提供基于功能性核磁共振成像儀的測謊服務(wù)。
　　不管是否有準(zhǔn)備，神經(jīng)科學(xué)正在走上法庭。
　　
　　
　　通往哥本哈根之路
　　
　　每年的聯(lián)合國氣候變化大會，都會變成一場吵鬧盛宴。1997年簽署的《京都議定書》將于2012年到期，2009年11月為期12天的全球氣候高峰會將在哥本哈根召開，那將是各國制訂代替《京都議定書》的新協(xié)議的最后期限，屆時會場上的吵鬧水平估計會得到進一步提高，或許會達到白熱化的程度。
　　各個國家都明白，在“后京都”時代圍繞溫室氣體排放的較量將更加激烈。雖說當(dāng)某個問題成為全球公共事件，并獲得高度關(guān)注時，常常也意味著它將可能面臨良性轉(zhuǎn)機。但在氣候問題上，這樣的共識并不容易獲得。即便美國承認大氣中的二氧化碳與日益升高的溫度之間有聯(lián)系，但依然在2001年退出了《京都議定書》。作為一個與中國并列世界第一的溫室氣體排放大國，如果沒有美國參與，任何一個全球性減排協(xié)議都是不可能實現(xiàn)的。
　　美國、中國、印度是三個排放大國，這三家能否就強硬有約束力的目標(biāo)達成一致，以緩解全球變暖還是個未知數(shù)，新的協(xié)定是否會包括資助發(fā)展中國家采用西方能源技術(shù)以適應(yīng)這個變暖的世界也無人可知。
　　目前整個國際社會都要求中國承擔(dān)減排義務(wù)，中國必須想好對策。前不久，中國發(fā)布了《應(yīng)對氣候變化的政策與行動》白皮書，發(fā)出一個新的倡議：發(fā)達國家應(yīng)拿出將近1%的GDP，幫助較貧窮國家減少溫室氣體排放。這意味著美國可能要拿出1300億美元，歐盟則需掏腰包超過1600億美元。遇到錢的問題，誰也不愿意當(dāng)“冤大頭”，所以未來談判的復(fù)雜性和艱難程度可想而知。
　　
　　新當(dāng)選的美國總統(tǒng)奧巴馬表現(xiàn)不錯，保證美國將在談判中發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用，并將努力爭取建立一個強制性的體系。但是隨著世界經(jīng)濟倒退、石油價格降低，奧巴馬將要面對的是強硬的美國國會議員，他們當(dāng)中來自煤炭和汽車制造業(yè)的立法者會阻止任何不能提供最大經(jīng)濟余地的協(xié)議。
　　所以，哥本哈根會議會熱鬧成什么樣，我們拭目以待。
　　
　　漆黑之夜
　　
　　暗物質(zhì)存在形式已發(fā)現(xiàn)？暗物質(zhì)被稱為“世紀(jì)之謎”，自上世紀(jì)30年代被首次發(fā)現(xiàn)之后，70多年過去了人們?nèi)匀徊恢�其為何物�，F(xiàn)在已經(jīng)知道的是，我們所熟知的普通物質(zhì)只占宇宙的4%～5%，而暗物質(zhì)占了20%左右，其余75%左右是暗能量。科學(xué)家絞盡腦汁想找到它的存在形式，于是建造了各種儀器從各個方面進行“窺探”。
　　暗物質(zhì)本身很難被探測到，它可以像幽靈一樣穿過我們以及地球。但是它湮滅時會產(chǎn)生穩(wěn)定的粒子如電子、正電子、反質(zhì)子和伽馬射線，通過觀測這些粒子和射線，能反證出暗物質(zhì)。
　　意大利、俄羅斯、德國和瑞典等國家組成的國際空間合作組，正在進行一項名為PAMELA的實驗。PAMELA是目前最先進的磁譜儀，于2006年6月15日被一顆俄羅斯衛(wèi)星發(fā)射升空，從此就在距地球350～610公里處的高空運行。這臺磁譜儀可以對高能宇宙線進行高精度探測，測量的能量區(qū)間在0.5億到1000億電子伏特，有可能反證出暗物質(zhì)。
　　與此同時，還有一項始于1997年的項目也在觀測暗物質(zhì)。這項名為ATIC（先進薄電離量能器）的長周期氣球?qū)嶒炇敲绹�航空航天局在南極建立的，用來觀測宇宙射線。
　　這兩個獨立研究公布的數(shù)據(jù)在不久前得到了很好的吻合，從ATIC測量結(jié)果看，像是發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)粒子湮滅。明年，PAMELA將檢驗其結(jié)果與ATIC是否一致。而美國航空航天局于2006年6月又發(fā)射了費米伽馬射線空間望遠鏡，期待從暗物質(zhì)湮滅中尋找光子，預(yù)計今年12月得到結(jié)果。
　　如果人類真能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的存在形式，2009年將成為物理學(xué)上值得紀(jì)念的一年。
　　定義物種
　　今年是達爾文誕辰200周年及《物種起源》發(fā)表150周年。這么多年過去了，科學(xué)家仍未弄清物種形成的生物學(xué)基礎(chǔ)是什么，也不明白不同種之間為什么無法順利地繁殖后代。
　　“種”是生物分類最基本的單位，動物間如果能進行雜交，且后代仍具有生育能力，那么這群動物就可以定義為同一種物種。不同物種交配后所生的雜交動物，如雄驢和母馬所生的騾子，一般不具備生育能力，事實上很多這種雜交動物是無法存活的。
　　早在80年前就有進化學(xué)者提出假說，可能是特定基因不兼容的關(guān)系，造成不同物種之間的個體即使交配，生出來的下一代也不具有繁殖能力。在雜交的子代中，原本兩個需要互動的基因，卻因分別來自不同種而無法互動，就好比種A的鑰匙打不開種B的鎖。那么這個特定基因是什么？多年來，全世界的科學(xué)家對此一籌莫展，迄今為止只有不到10種相關(guān)基因被確認。而2008年12月，捷克和美國遺傳學(xué)家就找到了兩種。他們分別在小鼠和果蠅身上各確定出一種基因，可抑制不同物種后代的繁衍能力。
　　這兩項研究將為未來發(fā)現(xiàn)更多物種形成基因鋪平道路，鑒別出更多的基因可讓人類更好地理解物種形成。由于遺傳學(xué)、基因測序和蛋白質(zhì)測量取得了進步，預(yù)計未來幾個月內(nèi)，將發(fā)現(xiàn)更多的“物種形成基因”。接下來的研究要弄明白，是否只是某些特定類型的基因?qū)ξ锓N起源很重要，還是存在許多類基因讓物種“分道揚鑣”。
　　
　　Tevatron的勝利
　　
　　2008年9月，歐洲核子中心的大型強子對撞機（LHC）開撞在全世界引起了不小的轟動，它的確是粒子加速器進入新時代的代表，但這并不表示已有的加速器立刻就要關(guān)門大吉、停業(yè)歇菜。
　　位于美國伊利諾伊州巴達維亞的費米國家加速器實驗室擁有一臺名為Tevatron的1萬億電子伏加速器對撞機，將于2010年左右關(guān)閉，在此之前它還在探索微觀世界的秘密，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些新東西。Tevatron的科學(xué)家們并不愿意大肆宣揚該實驗室的粒子探測器所獲得的“新發(fā)現(xiàn)”，因為他們還不知道他們到底發(fā)現(xiàn)的是什么。Tevatron所進行的實驗是讓質(zhì)子和反質(zhì)子碰撞，檢測底夸克和反底夸克衰變形成μ介子這個過程。他們發(fā)現(xiàn)了一些很奇怪的物理跡象：碰撞后產(chǎn)生的μ介子多于理論預(yù)測值，并且在離子束管道外也發(fā)現(xiàn)了許多μ介子。
　　雖然性能比LHC差不少，但是Tevatron仍是世界上最強大的加速器之一。它于1983年正式開始運行，在LHC之前是唯一可以將質(zhì)子和反質(zhì)子加速到Tev能標(biāo)的加速器。而且，LHC事故頻發(fā)，在去年10月運行僅9天時，就由于故障不得不關(guān)閉，最早也要到今年7月底才能再次開工。這也給Tevatron創(chuàng)造了機會，可以搶先一步得出結(jié)果。
　　研究人員預(yù)計，今年會分析完所有獲得的數(shù)據(jù)，或許能獲得足夠的數(shù)據(jù)證明希格斯玻色子是否存在，以及其質(zhì)量是否如間接證據(jù)所示那么小。屆時如果是Tevatron找到了希格斯玻色子，而非LHC，請不要感到奇怪。
　�。ㄕ�自《三聯(lián)生活周刊》2009年第2期）

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