《自然》2020年十大科学发现出炉

本文选自科研圈

作者：陈梦圆、谢一璇、李姗珊、邱燕宁、魏潇

科学成就

《自然》2020 年十大科学发现出炉

当地时间 12 月 14 日，《自然》（Nature）通过其官网公布了 2020 年十大科学发现，其中 9 个科学发现的论文发表于《自然》，1 个科学发现的论文发表于《科学》（Science）。具体内容如下：

1.打破物质-反物质对称性

4 月 15 日，日本 T2K 中微子合作组发表论文，首次提供了宇宙中物质–反物质不对称性起源的证据。T2K 合作组收集了 2009-2018 年间中微子和反中微子的数据，通过结合其他的中微子振荡实验，研究人员理清了转换概率对于不同参数的依赖性并给出了 CP 破缺证据。

2.南极臭氧空洞的恢复

3 月 25 日，美国科罗拉多大学博尔德分校的研究人员发表论文，指出因禁止消耗臭氧层物质的生产和使用相关法案（如 1987 年《蒙特利尔议定书》）的实行，大气中消耗臭氧层物质的浓度正在下降，臭氧层出现恢复的初步迹象。

3.爱尔兰史前贵族坟墓中发现乱伦证据

6 月 17 日，爱尔兰都柏林三一学院的研究团队发表论文，该团队对一座位于爱尔兰且具有大约 5000 年历史的史前陵墓中埋葬的人类遗骸进行了基因测序，发现了墓中所埋葬之人是一级乱伦的后代：他的父母要么是兄弟姐妹，要么是父母和孩子。研究团队推测，这座陵墓中所埋葬的贵族，通过乱伦来维持贵族血统。

4.利用卫星绘制树木地图

10 月 14 日，丹麦哥本哈根大学和美国航天局合作发表论文，通过对覆盖西撒哈拉和西非萨赫勒地区超过 130 万平方公里的高分辨率卫星图像的分析，绘制了超过 18 亿棵树木的位置和大小。这将推动人类对全球陆地生态系统的思考、监测、建模和管理方式的根本变化。

5.激活潜伏期的艾滋病毒

1 月 22 日，美国埃默里大学的研究人员发表两篇论文[a,b]，通过“激活并杀死”（shock and kill）的方法，利用可促进艾滋病毒（HIV）转录的药物激活位于潜伏期的病毒，增加病毒基因表达，使得免疫系统更好地识别并消灭被病毒侵入的细胞。

6.揭秘果蝇挑食行为

3 月 4 日，瑞士洛桑大学研究人员发表论文，揭示果蝇（Drosophila sechellia）挑食的原因。通过 CRISPR-Cas9 基因编辑技术，研究者发现一种气味受体蛋白 Or22a 在该种果蝇的感觉神经元中更为丰富的表达导致了这种行为的发生。

7.首次观测到银河系内快速射电暴

11 月 4 日，《自然》同期发表三篇论文，首次报道了在银河系内观测到的快速射电暴[a,b,c]。这三项最新观测证实极强磁场中子星（磁星）是快速射电暴的来源之一，其中第三篇论文来自中国团队，观测结果来自中国 500 米口径球面射电望远镜（FAST）。这是天文学家第一次观测到位于银河系内的快速射电暴，极强磁场中子星也成为了目前唯一被观测验证的可以产生快速射电暴的天体。

8.冷冻电镜达到原子分辨率

10 月 21 日，两篇同期发表的《自然》论文，首次报道了冷冻电镜分辨率提高到单个原子水平[a,b]。这一里程碑式的突破，巩固了冷冻电镜在绘制蛋白质结构图谱中的主导工具地位，并有助于开发出副作用更少，效果更好的药物。

9.干扰素缺乏会导致新冠重症

10 月 23 日，《科学》同期发表了两篇论文，揭示了 I 型干扰素（IFN）缺失在新冠重症患者中扮演的重要角色[a,b]。研究揭示，至少 3.5% 新冠重症患者存在与 I 型干扰素相关的常染色体遗传的基因位点突变；至少 10％ 新冠重症患者体内存在针对 I 型干扰素自身中和性抗体。研究提供了通过筛查预测患者发展成重症倾向这一思路，同时为治疗和干预提供了新选择。

10.应激/压力如何使头发变白

1 月 22 日，美国哈佛大学研究团队发表论文，首次揭示了应激/压力引起白发这一现象的具体机制：应激状态启动了作战或逃跑反应一部分的交感神经系统，对毛囊中的色素干细胞造成了永久性损害。这些发现有助于研究应激状态对各种器官和组织的广泛影响，也为寻找阻止和逆转这种破坏性作用的方法指出方向。

此外，《自然》还专门盘点了针对 2020 年新冠病毒的研究进展，以及 2020 年最佳科学影像。（Nature）

新冠疫苗

俄罗斯疫苗最终临床数据公布，有效性达 91.4%，将在各国申请加速授权。

图片来源：Pixabay

当地时间 12 月 14 日，俄罗斯加马列亚流行病与微生物学国家研究中心（Gamaleya Center）与俄罗斯直接投资基金（Russian Direct Investment Fund，RDIF）共同发布声明，俄罗斯研制疫苗 Sputnik V 在最终控制点的数据分析显示，该疫苗有效性为 91.4%。数据来自 22714 名接种两剂疫苗或安慰剂的被试。此外，声明显示，Sputnik V 在临床试验中的三个控制点（分别为感染数达到 20、39 和 78 例）都表现出高于 90% 的有效性，该疫苗针对严重感染病例的有效性达到 100%。此外，临床试验中没有出现严重不良事件。研发团队表示，他们将把临床数据发表于国际知名的同行评议医学期刊上，还会把数据统计至报告中，在各国申请疫苗的加速授权。

据俄媒消息，本月初，俄罗斯已在全国范围内大范围接种 Sputnik V，首批接种人群为医生和教师，按照自愿原则免费接种。（PR Newswire）

留学统计

教育部：2019 年出国留学人员增长 6.25%，归国人数增长 11.73%。

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教育部最新公布的数据显示，2019 年度我国出国留学人员总数为 70.35 万人，较上一年度增加 4.14 万人，增长 6.25%；各类留学回国人员总数为 58.03 万人，较上一年度增加 6.09 万人，增长 11.73%。

1978 至 2019 年度，各类出国留学人员累计达 656.06 万人，其中 165.62 万人正在国外进行相关阶段的学习或研究；490.44 万人已完成学业，423.17 万人在完成学业后选择回国发展，占已完成学业群体的 86.28%。（教育部）

人工视觉

香港学者研发光子突触，搭建人工视觉神经系统，比人类耗能低 93%

香港城市大学为首的研究团队设计出了一种新型光子突触，每个突触活动消耗不到 0.7 × 10-15 焦耳的能量，解决了模拟突触可塑性的高能耗问题。这一人工视觉系统比人类大脑耗能低 93%，研究近日发表在《科学进展》（Science Advances）上。

这种光子突触由内置准二维电子气体（quasi-2DEGs）的超晶格纳米线制作。纳米线能够把电子被限制在一个二维平面，让电子在其中随意移动。该装置暴露在光脉冲下时，环境中的氧分子会被吸附到纳米线的表面，诱导其中的电子气发生反应，从而改变光子突触的导电性。quasi-2DEG 人工视觉系统的载流子迁移率（charge carrier mobility）、对光刺激的敏感性以及可变的导电性模拟了生物突触的性质，因此，光子突触能够模拟人脑视觉系统中神经元传递电信号的方式。研究显示，该视觉网络能够识别并记住光刺激的形状，记忆时间长达一小时。