每到歲末，世界知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志都會(huì)盤點(diǎn)一年來的科學(xué)進(jìn)展，展望來年的科研熱點(diǎn)。以下是《科學(xué)》雜志預(yù)測的2009年七大科研熱點(diǎn)，待到今年歲末時(shí)，可以回過頭來看看有多少項(xiàng)能夠進(jìn)入“2009年科學(xué)十大進(jìn)展”。
　　
　　植物基因組測序
　　
　　如果沒有玉米，我們看電影時(shí)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(fèi)獲取使用。預(yù)計(jì)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(qiáng)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(jià)格已經(jīng)超過5美元/蒲式耳，產(chǎn)量31億噸。在玉米價(jià)格走高、出口量上升、乙醇需求激增已成為不爭的國際形勢(shì)下，以基因做工具來改造玉米必定“錢”途無量。
　　對(duì)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(duì)蘋果、橘子、桃和瓜類等植物的基因組測序也在進(jìn)行中，有望在2009年取得突破。
　　
　　海洋病了
　　
　　你能想象大海會(huì)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(huì)在大氣中累積。當(dāng)時(shí)有人相信，二氧化碳會(huì)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(gè)生命系統(tǒng)。
　　這對(duì)浮游植物球石藻、浮游動(dòng)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(huì)影響它們制造碳酸鈣的能力，也會(huì)腐蝕海洋生物的外殼。如果你需要實(shí)驗(yàn)證明，可以把一小段粉筆（成分是碳酸鈣）丟進(jìn)醋（弱酸）里，粉筆會(huì)立刻開始溶解。
　　
　　如果縱容這種情況持續(xù)下去，可能會(huì)重蹈5500萬年前的覆轍。當(dāng)時(shí)處于古新世―始新世的溫暖時(shí)期，溶解到海水中的二氧化碳總量估計(jì)達(dá)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(shí)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(rèn)為，與當(dāng)時(shí)相比，目前的酸化事件進(jìn)展更為迅速，海洋生物根本沒有時(shí)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(shí)，但是這個(gè)嚴(yán)肅話題并沒有得到公眾應(yīng)有的關(guān)注。或許科學(xué)家應(yīng)該找到一個(gè)諸如在全球變暖形勢(shì)下，北極熊無家可歸的典型，才能讓這個(gè)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(dòng)了科學(xué)界。法官借助腦電波測謊系統(tǒng)，對(duì)涉嫌用砒霜毒死未婚夫的24歲女子進(jìn)行測謊實(shí)驗(yàn)，并據(jù)此判她終身監(jiān)禁。
　　這是一個(gè)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(rèn)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(duì)女主角進(jìn)行測試。她的頭上被貼了32個(gè)電極，接著測試者對(duì)她大聲念出各種語句，開始時(shí)只是一些諸如“今天天空很藍(lán)”之類的中性語句。將近一小時(shí)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(shí)，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(duì)于其謀殺犯罪的經(jīng)過具有“經(jīng)驗(yàn)知識(shí)”，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(rèn)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(duì)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(rèn)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(dú)立科學(xué)研究支持，知名學(xué)術(shù)專刊也不曾刊載過相關(guān)論文，腦波測謊的可靠性無從評(píng)估。
　　長期以來，獲得真相的方式都被質(zhì)疑。講真話的藥丸會(huì)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(yuǎn)勝過測量詭計(jì)，瞎話大王并不會(huì)對(duì)此感到不安。1998年美國最高法院也說，大多數(shù)人都不認(rèn)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(tuán)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(duì)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(shí)驗(yàn)室，并用儀器進(jìn)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(huì)，都會(huì)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(huì)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(shí)會(huì)場上的吵鬧水平估計(jì)會(huì)得到進(jìn)一步提高，或許會(huì)達(dá)到白熱化的程度。
　　各個(gè)國家都明白，在“后京都”時(shí)代圍繞溫室氣體排放的較量將更加激烈。雖說當(dāng)某個(gè)問題成為全球公共事件，并獲得高度關(guān)注時(shí)，常常也意味著它將可能面臨良性轉(zhuǎn)機(jī)。但在氣候問題上，這樣的共識(shí)并不容易獲得。即便美國承認(rèn)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(gè)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(gè)全球性減排協(xié)議都是不可能實(shí)現(xiàn)的。
　　美國、中國、印度是三個(gè)排放大國，這三家能否就強(qiáng)硬有約束力的目標(biāo)達(dá)成一致，以緩解全球變暖還是個(gè)未知數(shù)，新的協(xié)定是否會(huì)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(gè)變暖的世界也無人可知。
　　目前整個(gè)國際社會(huì)都要求中國承擔(dān)減排義務(wù)，中國必須想好對(duì)策。前不久，中國發(fā)布了《應(yīng)對(duì)氣候變化的政策與行動(dòng)》白皮書，發(fā)出一個(gè)新的倡議：發(fā)達(dá)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(cuò)，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(gè)強(qiáng)制性的體系。但是隨著世界經(jīng)濟(jì)倒退、石油價(jià)格降低，奧巴馬將要面對(duì)的是強(qiáng)硬的美國國會(huì)議員，他們當(dāng)中來自煤炭和汽車制造業(yè)的立法者會(huì)阻止任何不能提供最大經(jīng)濟(jì)余地的協(xié)議。
　　所以，哥本哈根會(huì)議會(huì)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�？茖W(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(gè)方面進(jìn)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(shí)會(huì)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(jìn)行一項(xiàng)名為PAMELA的實(shí)驗(yàn)。PAMELA是目前最先進(jìn)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(yùn)行。這臺(tái)磁譜儀可以對(duì)高能宇宙線進(jìn)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(shí)，還有一項(xiàng)始于1997年的項(xiàng)目也在觀測暗物質(zhì)。這項(xiàng)名為ATIC（先進(jìn)薄電離量能器）的長周期氣球?qū)嶒?yàn)是美國航空航天局在南極建立的，用來觀測宇宙射線。
　　這兩個(gè)獨(dú)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(yàn)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(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡，期待從暗物質(zhì)湮滅中尋找光子，預(yù)計(jì)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(dá)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(dòng)物間如果能進(jìn)行雜交，且后代仍具有生育能力，那么這群動(dòng)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(dòng)物，如雄驢和母馬所生的騾子，一般不具備生育能力，事實(shí)上很多這種雜交動(dòng)物是無法存活的。
　　早在80年前就有進(jìn)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(gè)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(gè)需要互動(dòng)的基因，卻因分別來自不同種而無法互動(dòng)，就好比種A的鑰匙打不開種B的鎖。那么這個(gè)特定基因是什么？多年來，全世界的科學(xué)家對(duì)此一籌莫展，迄今為止只有不到10種相關(guān)基因被確認(rèn)。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(xiàng)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(jìn)步，預(yù)計(jì)未來幾個(gè)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(yáng)鑣”。
　　
　　Tevatron的勝利
　　
　　2008年9月，歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）開撞在全世界引起了不小的轟動(dòng)，它的確是粒子加速器進(jìn)入新時(shí)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(dá)維亞的費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)室擁有一臺(tái)名為Tevatron的1萬億電子伏加速器對(duì)撞機(jī)，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(yáng)該實(shí)驗(yàn)室的粒子探測器所獲得的“新發(fā)現(xiàn)”，因?yàn)樗麄冞�不知道他們到底發(fā)現(xiàn)的是什么。Tevatron所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)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(gè)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(qiáng)大的加速器之一。它于1983年正式開始運(yùn)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(yùn)行僅9天時(shí)，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(jī)會(huì)，可以搶先一步得出結(jié)果。
　　研究人員預(yù)計(jì)，今年會(huì)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(shí)如果是Tevatron找到了希格斯玻色子，而非LHC，請(qǐng)不要感到奇怪。
　�。ㄕ�自《三聯(lián)生活周刊》2009年第2期）

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