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當選今年頭號突破的“單細胞基因活性分析”不是一個(gè)具體的科學(xué)發(fā)現，而是一套“三連發(fā)”的研究方法，通過(guò)細胞分離、RNA測序和標記跟蹤3個(gè)步驟，像“放電影”一樣展現胚胎細胞形成成年動(dòng)物復雜組織和器官的過(guò)程，有望在未來(lái)10年改變生物學(xué)和醫學(xué)研究格局。

這是繼被譽(yù)為“基因剪刀”的CRISPR基因編輯技術(shù)2015年入選頭號突破后，科研工具再次登頂，表明“授人以漁”的革命性科研工具不斷涌現并日益受重視。

“單細胞基因活性分析”使科學(xué)家能從單細胞水平確定哪些基因在胚胎早期發(fā)育時(shí)被開(kāi)啟或關(guān)閉?！八拖耧w行記錄器，讓你了解整個(gè)過(guò)程哪里出了錯，不是只看到最后的結果，這樣我們就可以提出以前不可能提的問(wèn)題?！奔永Ｄ醽喆髮W(xué)舊金山分校干細胞生物學(xué)家喬納森·魏斯曼說(shuō)。

截至目前，科學(xué)家已用這項技術(shù)觀(guān)察了斑馬魚(yú)、蛙等動(dòng)物如何形成器官和附器，還研究了人類(lèi)細胞的發(fā)育及如何在癌癥等疾病中發(fā)生改變等。

利用新工具發(fā)現分子結構也入選今年十大突破。美國、德國和瑞士科學(xué)家用電子束取代X射線(xiàn)“解讀”小晶體，能在幾分鐘內測定有機物晶體三維分子結構，為新藥研發(fā)打開(kāi)了廣闊空間。

基因數據庫斷案成為另一項入選的工具。美國警方將從犯罪現場(chǎng)提取的DNA片段與大型基因數據庫比對，通過(guò)犯罪者的遠親“順藤摸瓜”找到逃逸近40年的冷血殺手，開(kāi)創(chuàng )了被稱(chēng)為“法醫系譜學(xué)”的新領(lǐng)域。

利用人工智能預測微觀(guān)結構今年沒(méi)能入榜，但已被看好。隨著(zhù)人工智能在各研究領(lǐng)域投入應用，它還將持續受到重視。

新的科研手段讓科學(xué)家可以從微觀(guān)層面發(fā)現真相，了解人類(lèi)歷史、宇宙演變并預測未來(lái)，至少有4項年度突破與此相關(guān)：

——澳大利亞科學(xué)家在一種古生物化石中發(fā)現膽固醇樣脂類(lèi)分子，表明化石源自生活在5.58億年前的動(dòng)物，這是地球上已知最古老的動(dòng)物。這項研究也使分子古生物學(xué)覆蓋的時(shí)間尺度推前了數億年。

——近年來(lái)興起的古DNA分析方法又有新斬獲：5萬(wàn)多年前生活在西伯利亞地區的一個(gè)女性骨骼殘骸的DNA顯示，她的母親是尼安德特人，父親是丹尼索瓦人，為歐亞大陸古人類(lèi)種群間的基因交換和遷徙提供了直接證據。

——分子層面的研究讓科學(xué)家發(fā)現人類(lèi)細胞運轉的秘密。為何細胞中成千上萬(wàn)的蛋白質(zhì)及其他分子能互不干擾地工作？科學(xué)家發(fā)現，它們會(huì )凝聚成小液滴，像沙拉中的油和醋一樣相互分離，影響基因的表達。如果液滴凝結過(guò)程發(fā)生錯誤，它們可能變?yōu)槟z狀甚至固化，并引發(fā)神經(jīng)退行性疾病。這項發(fā)現不僅揭示了生命的奧秘，還為治療神經(jīng)退行性疾病等提供了思路。

——微觀(guān)粒子成為科學(xué)家認識宇宙的“信使”。去年興起的多信使天文學(xué)，使科學(xué)家可通過(guò)光子和引力波等觀(guān)測同一宇宙事件，如今“宇宙信使”又加入新成員。去年9月，位于南極的“冰立方天文臺”捕捉到一個(gè)高能中微子?？茖W(xué)家2018年發(fā)表論文說(shuō)，它來(lái)自距離地球40億光年外的一個(gè)耀變體——中央存在快速旋轉大型黑洞的巨大橢圓形星系。

今年十大科學(xué)突破榜單將反性騷擾運動(dòng)納入其中。去年，《科學(xué)》雜志曾將科學(xué)界性騷擾列入與科學(xué)突破同時(shí)發(fā)布的“年度崩潰事件”。這表明學(xué)術(shù)界的道德問(wèn)題受到重視。

2018年，多名科學(xué)家因性侵指控辭職或被解雇，包括美國加利福尼亞大學(xué)歐文分校遺傳生物學(xué)家弗朗西斯科·阿亞拉、索爾克研究所分子生物學(xué)家因德?tīng)枴ぞS爾馬和曾任教于加州理工學(xué)院的天體物理學(xué)家克里斯蒂安·奧爾特等。

6月，美國國家科學(xué)院、工程院和醫學(xué)院聯(lián)合發(fā)布報告稱(chēng)，美科學(xué)界性騷擾問(wèn)題嚴重，超過(guò)半數在大學(xué)工作的女性及20%至50%的女大學(xué)生曾遭不同程度性騷擾。盡管美國國家科學(xué)基金會(huì )和美國科學(xué)促進(jìn)會(huì )等機構發(fā)布了反性騷擾政策，但很多人表示并非所有機構都有力應對性騷擾。

今年“年度崩潰事件”列第一位的是氣候變化導致天災增加而政府應對不力。入選的還包括科研資金不足導致巴西國家博物館失修并發(fā)生火災、人類(lèi)基因編輯帶來(lái)的倫理問(wèn)題等。