新的一年开始了。回望刚刚过去的 2017，最让你难忘的东西是什么？

为期两周的「2017 年度盘点」专题将带你一起回顾那些值得被述说的物和事。欢迎在评论区聊聊你对它们的想法，以及这一年来你的所见、所感。

《环球科学》年底发布的 2017 年度十大科学新闻或许可以回答这个问题。

2017 年，世界科学带给我们许多美好和惊喜：全新天文学时代的到来，意味着未来会有更加令人激动的发现；全球首个 CAR-T 疗法获批上市，让人类终于拥有了强大的抗癌武器；50 位量子比特的计算机横空出世，使量子计算机朝着实用迈进了一大步……

当然也有遗憾。特朗普决定让美国退出《巴黎协定》；勒索病毒在全球 150 个国家肆虐，造成重大损失。但是，美国的退出不能改变全球治理气候变暖的决心；勒索病毒也让人反思，如何建立一个更加安全的网络世界。

2017 已经离开，让我们一起重温科学所留下的那些美好和遗憾，那是人类社会前进的足印。

1 引力波开启多信使天文学时代

入选理由：2017 年成为多信使天文学的元年。

在陆续探测到数次黑洞并合发出的引力波后，2017 年 8 月 17 日，LIGO 与意大利的引力波天文台 Virgo 又探测到了来自双中子星并合的引力波。与黑洞不同，中子星合并时除了产生引力波，还会发出电磁波。就在 LIGO 和 Virgo 捕捉到引力波信号 2 秒之后，费米望远镜也观测到了来自同一源头的 γ 射线。之后的几天，全球 70 多台望远镜在射电、红外、可见光、X 射线和 γ 射线等各波段对引力波的电磁对应体进行了观测。引力波和电磁波的联合观测，提供了更为丰富的信息，让研究者获得了更多发现，这也标志着天文学进入了多信使时代。

2 美国退出《巴黎协定》

入选理由：给全球气候的治理和人类的未来蒙上了一层阴影。

2017 年 6 月 1 日，美国总统特朗普宣布，美国将退出《巴黎协定》，因为该协定对美国非常“不公平”，“危害”了美国经济。《巴黎协定》于 2015 年 12 月 12 日通过，2016 年 11 月 4 日正式签署生效，被认为是世界各国联合制定全球气候新秩序的标志性成果。作为世界上最大的经济体，以及碳排放量最大的国家之一，美国的退出可能导致《巴黎协定》的执行效果受到影响，严重削弱全世界对抗全球变暖的努力，给全球气候的治理和人类的未来蒙上了一层阴影。

3 CAR-T 疗法 Kymriah 获批上市

入选理由：医学史上首个获批上市的 CAR-T 疗法。

2017 年 8 月 30 日，美国食品及药品管理局（FDA）发布重磅消息，瑞士制药巨头诺华集团开发的 CAR-T 疗法 Kymriah 获批上市，用于治疗 25 以下人群的急性淋巴细胞白血病，这种疗法也成为医学史上首款获批上市的 CAR-T 疗法。CAR-T 疗法的原理是，从病人体内提取 T 细胞，通过基因工程手段改造 T 细胞后，重新注入病人体内，激发人体自身免疫系统来消灭肿瘤。作为肿瘤免疫疗法的主要手段之一，CAR-T 疗法在多种癌症治疗中都展现出了良好的效果，随着 Kymriah 的上市，一个全新的抗癌时代正在到来。

4 人类细胞图谱计划公布首批研究项目

入选理由：又一个具有划时代意义的国际大科学项目正式启航。

2017 年 10 月 16 日，人类细胞图谱计划公布了首批拟资助的 38 个项目，其中包括清华大学张学工教授负责的研究项目。这项大型研究计划由陈·扎克伯格基金会（Chan Zuckerberg Initiative，CZI）发起和资助，致力于建立人体所有细胞的参考图谱，包括细胞类型、数量、位置、相互作用、分子组分等，从而加深对疾病诊断、监测、治疗的了解。首批 38 个项目只是这个宏大计划的开端，主要任务是为后续研究铺路，为计划所需的各种技术和工具建立基准参照。

5 IBM 研制出 50 位量子比特的计算机

入选理由：量子计算领域的一次飞跃。

2017 年 11 月 10 日，IBM 在美国电气与电子工程师协会（IEEE）的工业峰会上宣布，成功开发出了世界首台 50 位量子比特的原型机，并把相干时间从之前的 50 微秒提升到目前的 90 微秒。量子计算机用量子状态来描述信息，一位量子比特可以同时表示多种状态，因而会有更快的处理速度。量子比特越多，处理能力越强。而相干时间越长，则量子计算机越稳定、越成熟。用 IBM 的话来说，它正在重新发展计算科学。未来，量子计算可能为化学、最优化和机器学习等领域打开新的大门。

6 全球首例人体内基因编辑试验

入选理由：将推动基因疗法时代到来。

2017 年 11 月 13 日，一次革命性的医学试验在美国奥克兰的一家医院开展，目的是为 44 岁的美国人布莱恩·马德（Brian Madeux）治疗亨特氏综合征。这是一种致命的遗传疾病，因为基因缺陷，患者体内缺乏一种能分解多糖的酶，导致细胞代谢废物在组织中积累，最终产生机能障碍。为了治疗马德，美国 Sangamo Therapeutics 公司把基因编辑工具输送到马德的肝脏细胞中，从而把有缺陷的基因替换成正常基因，这是人类历史上首次在人体内开展的基因编辑试验，可能推动基因疗法时代的全面到来。

7 卡西尼号结束探索之旅

入选理由：人类太空探索史上的重要篇章画上句号。

2017 年 9 月 15 日，为避免污染土星的卫星，美国航空航局的卡西尼号探测器主动坠入土星大气，结束了成就卓越的探索之旅。卡西尼号于 2004 年 7 月 1 日进入土星轨道，此后通过多次调整运行轨道，对土星及其卫星进行了细致入微的观测，得到了很多重要发现，这使得土卫二成为搜索地外生命的重要候选目标。就在使命终结之前，卡西尼号还充分发挥余热，多次穿越了此前从未踏足的土星环内侧的狭窄缝隙，获得了震撼人心的图片和宝贵数据，为它的探索之旅画上了圆满的句号。

8 转基因三文鱼公开销售

入选理由：转基因动物产品第一次进入人类食物链。

2017 年 8 月 4 日，美国 AquaBounty 公司宣布，他们已获准向加拿大销售了１万磅（约合 4535 千克）转基因三文鱼，这是转基因动物食品首次在公开市场完成销售。这种三文鱼属于大西洋三文鱼，被转入了两种基因，一种是太平洋奇努克三文鱼的生长激素基因，另一种是大洋鳕鱼的抗冻蛋白基因。与未经改造的同类相比，转基因三文鱼的生长时间缩短一半，并且个头更大，可为人类提供更可控、可持续的三文鱼来源。转基因三文鱼的成功开售，也意味着受挫 20 多年的转基因畜牧业迎来转机。

9《肿瘤生物学》撤销 107 篇中国学者论文

入选理由：单次撤稿数量的最高记录。

2017 年 4 月 20 日，国际出版机构施普林格（Springer）宣布，撤销旗下期刊《肿瘤生物学》（Tumor Biology）于 2012-2016 年刊发的 107 篇造假论文。这批撤稿论文全部来自于中国作者，主要撤稿原因是论文提供了虚假的评审人邮箱，涉嫌同行评审造假。这次撤稿创下学术期刊单次撤稿数量的最高记录，引发业界对学术诚信和第三方论文服务机构的激烈讨论，也引起中国科技部、教育部等官方机构的高度关注，并对撤稿事件进行了彻底调查。这一事件有助于反思如何改革国内科研工作管理和职称评定，营造更加健康的学术生态。

10 勒索病毒全球爆发

入选理由：约 150 个国家遭到病毒攻击，凸显信息安全日益重要。

2017 年 5 月 12 日，勒索病毒开始广泛传播，感染了全球很多运行 Windows 系统的设备。当用户打开计算机时，会看到一则英语告示，通知受害者至少支付 300 美元才能恢复计算机的访问权限。短短几天内，大约 150 个国家遭到攻击，很多高校、科研机构的计算机被感染，极大影响了科研和教学工作，甚至一些医院也遭到攻击，手术被迫取消，患者生命受到威胁。勒索病毒的大范围爆发在全球敲响了警钟，让各类机构和政府部门意识到，对于关键信息基础设施，应该提升保护级别。

《科学》10 大年度突破公布，华人学者抢眼

编译 | 刘天霖、梅宝

责编 | 叶水送

知识分子为更好的智趣生活 ID：The-Intellectual

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每年年底，《科学》杂志都会公布年度“十大科学突破”，这些突破往往预示未来几年的发展方向，2017 年有哪些令人眼前一亮的科学突破？

除了我们熟知的 LIGO、冷冻电镜技术外，基因治疗入选年度突破发现，最近美国 FDA 批准了基因治疗用于治疗眼疾。值得一提的是，《科学》杂志介绍冷冻电镜的年度进展，主要来自国内数个科研小组的工作，如清华大学施一公团队、中科院生物物理所的王艳丽团队等。

另外一个亮点是，美国 Broard 研究所的 David Liu 的工作。之前我们对该所的华人天才科学家张锋非常熟悉，如今另一位华人学者将被更多人了解。四日前，David Liu 入选《自然》年度十大科学人物，后在《自然》发表重磅研究，利用基因编辑技术成功修复小鼠的听觉系统。2017?年《科学》杂志又将他开发的“碱基编辑器”技术评为年度科学突破之一。2017 年可谓是他的 Big Year。

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双中子星合并

2017 年 8 月，全世界 953 个研究机构 4156 名科研人员，观测并研究了 1.3 亿光年远的两颗中子星并合及后续事件。值得一提的是，研究者捕捉到该事件的细节，他们检测到了宇宙中极微小的涟漪，也就是旋转的中子星在并合之前放出的引力波（gravitational waves）。早在 27 个月前，科学家利用激光干涉仪引力波天文台（LIGO）探测到来自两个黑洞并合的宇宙震动，如果上次的研究是吹响了引力波探测的号角，那么这次则是演奏出了交响乐。中子星并合产生的引力波比黑洞并合产生的引力波频率更高，持续时间也更长。引力波产生后，研究者还观测到了短时γ射线爆。这次探测也支持了 25 年前的一个假说：中子星并合会产生短时γ射线爆。不过这次中子星并合的数据也让人困惑，如产生的短时γ射线爆非常弱，科学家希望未来能看到更多这样的事件，从而有助于对目前数据的阐释。

2

发现新的类人猿

最近，科学家在印度尼西亚一片濒危的树林中找到了一类属于人科（Hominidae）的动物，命名为Pongo tapanuliensis，其以地区 Tapanuli 来命名。这个新物种生活在印度尼西亚的苏门答腊岛，通过基因组对比分析发现，该类人猿的祖先几百万年前就遍布印度尼西亚及其周边海岛，大概在三至四百万年前，北方的苏门答腊与南方的苏门答腊、婆罗洲分离，直到 67 万年前，南方的苏门答腊和婆罗洲分离后，形成了如今的Pongo tapanuliensis。但至于什么因素最终导致新物种的形成目前还不清楚。7 万年前，这里的火山爆发或许加速了物种之间的生殖隔离。目前，该物种的生存形势比较严峻，仅有的 800 多个个体栖息在独立的岛屿森林中，而且这些森林正因非法砍伐而逐渐减少。

3

在原子水平观察生命

冷冻电镜技术（cryo-electron microscopy）在科学领域的声誉不断攀升，这种技术能让科学家在复杂的分子相互作用过程中，构建定格的图像，从而为分子间的互作提供多样的视角。冷冻电镜使用液态乙烷来快速冻结水中移动的分子，然后研究人员在电镜下观察，并采用计算机程序进行图像分类，再将它们组装成一个完整的结构。2017 年，这项技术为研究者观察剪接体如何工作提供一个新的视角；它使得研究者对细胞中重塑细胞膜蛋白质，有了更清晰的认识；帮助研究者对酶修复 DNA 中的断裂，也有了新认识；此外它还展示了 CRISPR 系统是如何捕获和编辑 DNA 等。

4

生物预印快速发展

以前生物学家的文章都是同行评议过后再在线发表，但 2017 年生物领域未经评议的文章快速发展起来。四年前，冷泉港实验室创立免费生物预印服务器 bioRxiv，刚开始只有计算生物学的文章，后细胞生物学、神经科学领域的文章也多了。很多研究者也倡导大家去该网站发文章，这样能够加速科学交流过程，给年轻研究员建立好的学术记录。2017 年 4 月，陈 - 扎克伯格基金会（Chan Zuckerberg Initiative）对 bioRxiv 公开投资，加速了预印在学术界的发展势头。当然对于 bioRxiv 来说，未来还有很长的路要走。生物类摘要数据库 PubMed 每个月约有 10 万篇新文章上传，而 bioRxiv 每个月只有 1500 篇左右的新文章。生物学家 Ronald Vale 评论说，“这在交流上是一个重要的文化改变。”

5

精准定位的基因编辑

目前，超过 6 万个遗传突变和人类疾病有关，其中 3.5 万个是由小的错误造成，即基因组中一个特定位点上 DNA 碱基的变化。2017 年，研究人员宣布了一项名为碱基编辑（base editing）的新技术，以此来纠正 DNA 甚至 RNA 的这种点突变。这项技术最终有可能会在医疗上应用。Broard 研究所的 David Liu 是这项技术的研究先锋，他修改了 CRISPR 的编辑工具，创建了一个碱基编辑器，可解开 DNA，但不会在目标位置切割 DNA，而是用化学方法替换一个碱基。2017 年，中国研究人员通过在人类胚胎中更正了一个疾病点突变来证明碱基编辑的力量，虽然修复并不总是成功，但这个壮举证明了碱基编辑有“巨大的潜力”。

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广谱抗癌药获批

2017 年?5 月，美国 FDA 批准了 Merck 的一款广谱抗癌药派姆单抗（KEYTRUDA，pembrolizumab），用于治疗带有微卫星不稳定性高（MSI-H）或错配修复缺陷（dMMR）的实体瘤患者。这是 FDA 首次基于生物标志物而不以癌症类型批准的药物。获批之前，Keytruda 已被用于黑色素瘤以及其他肿瘤类型。此举，也体现了 FDA 在药物审批上非同寻常的一面。对于很多肿瘤患者来说，尽管肿瘤在不同部位发生，但它有时比那些长在同一位置的肿瘤更为相似，所采取的措施也不尽相同，即所谓“同病异治、异病同治”。早在 2015 年，来自约翰霍普金斯大学的 Luis Diaz 就发现了这一现象，当时他用派姆单抗治疗结肠癌患者，令他震惊不已的是，13 名患者中有 8 位错配修复缺陷患者治疗后，肿瘤有所减小，但另外 4 名患者无反应。另外一项试验印证了这一结果，无错配修复缺陷的结肠癌患者对派姆单抗治疗无反应，于是研究者发现，携带有这些缺陷往往能够增强免疫系统对肿瘤细胞的识别，进而对其进行杀伤。

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270 万年前的地球气候

冰封在世界底部的是通往另一段时光的入口：古代地球空气的气泡。2017 年 8 月，普林斯顿大学和缅因大学宣布，他们挖掘出了在南极冰封 270 万年之久的冰块。这次发掘的冰块比之前的要古老 170 万年，这也将直接的气候记录向前推到一个对地球历史非常重要的时期。早在 2015 年，科学家发掘出最古老的冰芯，它形成于最初的几次冰河世纪期间，那时的冰河世纪每 4 万年发生一次，而不是像现代每 10 万年发生一次。为了追寻气候变化产生的线索，研究人员测量了冰芯中的气体。解释这样的气体记录极具挑战性，前期的分析表明，在冰河期开始之时，二氧化碳的含量保持在百万分之 300 (300ppm) 以下——远低于今天的 400 ppm。但这个结论与来自那个时代的间接记录存在矛盾，后者显示二氧化碳的比例应该更高。但这一分析结果（浓度为 300ppm）验证了气候模型的预测——只有这样的低浓度才能使地球进入冰河期的周期循环。

8

智人更古老的起源

一个摩洛哥山洞里被长期忽视的头骨，将智人的化石记录向前推进的更早了，这也为 2017 年的现代人类起源研究提供了原动力。研究人员认为，这块头骨有着令人震惊的 30 万年历史，比埃塞俄比亚出土的最早被认可的智人遗骨还要早 10 万年。这块头骨于 1961 年由矿工们发现。长期以来，人们认为它是非洲尼安德特人的头骨，因为它具有尼安德特人以及早期智人的一些原始特征。其中一颗牙齿的放射性测试显示，它的年龄为 16 万年。然而这块头骨也显示出一些现代人的特征，如脸是盖在头骨下面而不是向前突出的，这引起了来自德国莱比锡的马克斯普朗克进化人类学研究所 Jean- Jacques Hublin 的兴趣。他想知道这块头骨是否属于早期智人。他的研究小组认为 Jebel Irhoud 人是早期智人中的一个大型杂交种群的一部分，后者早在 33 万到 30 万年前就在非洲繁衍，并演变成现代人类。这使得我们的非洲根基比以往认为的更深且更广泛。

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基因治疗的胜利

一个小型临床试验的成功，使 2017 年基因治疗得到推动。研究人员报告称，他们通过在脊髓神经元中添加一个缺失的基因，拯救了患有致命的遗传性、神经肌肉疾病婴儿的生命。如果不进行治疗，婴儿会在 2 岁左右死亡。此项技术的成功打开了使用基因疗法治疗其他神经退行性疾病的大门。该技术的关键是一种被称为腺病毒（AAV）的无害病毒，它被广泛应用于将基因转运到靶细胞中。 目前，研究人员在注射携带其他基因的 AAV 来治疗严重的遗传性脑病。在此之前，为了给这些孩子提供基因治疗，研究人员不得不在他们的颅骨上打孔，即便如此，也没有什么作用。美国食品药品监督管理局（FDA）将很快批准第一种治疗罕见遗传性疾病导致失明的基因疗法（编者注：目前已经批准）。

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探测最“羞涩”粒子的微型探测器

2017 年，物理学家以一种新的方式轰击原子核，发现了最难以捉摸的亚原子粒子 ——中微子。这一项成就实现了一个长达 40 年的目标，并且不需要使用大量的硬件，而后者往往是探测中微子时必需的。研究人员用了一个和微波炉重量差不多的便携式探测器，便取得了这项成就。中微子在某些核过程中产生，它与其他物质的相互作用很少，以至于无数中微子束穿过地球。但有时候，中微子会撞击原子核中的中子，将其变成质子，同时自身变成可检测的粒子，如电子。2017 年，COHERENT 合作团队使用了一个 14.6 公斤的碘化铯钠晶体的大型晶体探测器，当它内部的原子反射时，探测器就会闪光。他们把它放置在了田纳西州的橡树岭国家实验室的散裂中子源所产生的中子之中，这些中子的能量足够低，可以产生相干散射，但也足够高，可以产生出可检测的反冲。也许有一天，这样的小中微子探测器可帮助我们监测核反应堆，如它可确保核反应堆按照核不扩散规则运行，或者它可帮助我们寻找更难以捉摸的“惰性中微子”。

注：本文图片来自 Science，内容来自《科学》的“2017 BREAKTHROUGH of the YEAR”。

制版编辑： 许逸

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