2018，哪些科學領域將成為頭條——《科學》盤點2018可能被聚焦的研究領域

動蕩的政治變革將在新的一年塑造科學的進程。美國總統唐納德·特朗普領導的政府預計將繼續致力於廢除基於科學的環境法規。英國離開歐盟的決定已在研究資助和科學家遷移方面引發了難以解決的問題。中國立志成為科學和經濟領導者的決心肯定會影響研究將以何種方式以及在何處開展。隨著這些大趨勢展現出來，《科學》雜誌預測了今年可能被聚焦的關於研究和政策的特定領域。

天文學

觀測超級黑洞

2017年4月，一個由天文學家組成的國際團隊拍攝了位於銀河系中央的超大質量黑洞的快照。在未來的幾個月里，他們希望發現這些照片能體現出多少內容。事件視界望遠鏡團隊利用了6個射電觀測站的力量——共80根天線，覆蓋了從夏威夷到西班牙再到南極的廣闊地域。為獲得足夠的解析度從而對上述黑洞進行成像，這一陣勢是必需的。儘管超大質量黑洞在質量上是巨大的（相當於400萬個太陽），但在體積上出奇的小（直徑不到水星和太陽之間距離的一半）。在處理完數據並將其相互聯繫起來後，科學家要麼獲得該黑洞和圍繞它的明亮物質形成對比的清晰剪影，要麼和此前利用較少望遠鏡的嘗試一樣，獲得引發無數好奇心的模糊圖像。

人類起源

來自古代DNA的新線索

古代DNA的新來源應當會增強這一分子「遺物」在闡釋人類祖先方面的能力。骨頭是古代人類DNA的常見來源。但去年春天，科學家宣稱，他們成功地從洞穴沉積物中獲得古代人類DNA。這一成就或許為追蹤尼安德特人、丹尼索瓦人或者現代人類DNA至特定地點的研究的繁榮提供了動力，隨之興起的還有對進一步詳細描述人類祖先同其他早期智人之間互動的古物開展的研究。儘管大多數古代DNA來自寒冷的氣候，因為DNA在這種環境下降解得慢，但來自較溫暖地區的結果正在顯現，而這要得益於更好的取樣和分析技術。來自非洲的古代DNA或許能揭示關於人類起源和多樣性的新線索，而來自南美和亞洲的數據可能發現人類在全球定居時的路徑。其他研究也將揭開義大利人、猶太人、巴勒斯坦人和印度人的起源。

公共衛生

流行病捲土重來

流行病很難預測。近年來經歷了一些「宿敵」的死灰復燃，並且全球可能將在2018年見證更多。在衝突或其他危機導致衛生設施、疫苗接種或者整體衛生系統崩潰的地方，曾被擊敗的疾病便會回歸。人們擔心黃熱病會在奈及利亞爆發，因為在那裡遍及各處的病例突然出現，從而表明黃熱病毒一直在較大的區域內傳播。在孟加拉國的羅興亞族難民中，白喉正在捲土重來，並且在飽受戰爭摧殘的葉門導致上百人患病，而該國在25年間從未出現過白喉病例。葉門的霍亂疫情是現代歷史上規模最大的一次疫情，僅2017年便出現100萬疑似病例。霍亂和黃熱病疫苗的儲存量是有限的，但一個新的霍亂疫苗生產商或許能幫助緩解短缺現狀。

在葉門，戰爭帶來大規模霍亂疫情。

圖片來源：ABDULJABBAR ZEYAD/REUTERS

計算機科學

測試量子計算

在長達數十年的建造量子計算機的探索中，物理學家或許很快將到達一個重要的里程碑節點。他們將依靠諸如量子波的干涉等更加細微的現象來開展計算，而不是利用普通的二進位數字。來自谷歌公司和其他實驗室的研究人員正競相建造足夠大的量子計算機，以解決令普通計算機「崩潰」的測試問題。對「量子霸權」進行的此類展示將證明，這些設備能做那些傳統計算機無法企及的事情。不過，在量子計算機擁有足夠的能力和可靠性從而實現一些被大肆炒作的實際應用之前，包括打破現有的網路加密方案，人們還要等上若干年。

生物醫學

一項大規模健康研究正在開啟

今年春天，美國國立衛生研究院將啟動一個有史以來最雄心勃勃的項目：涉及至少100萬美國人的長期研究將探究基因、生活方式、環境和健康之間的相互作用。這項預計10年完成、耗資40億美元、名為「我們所有人」的研究由時任總統巴拉克·奧巴馬在2015年提出，並且是推動個體化治療的舉措的一部分。目前，該項目已招募1.2萬餘名志願者參加試點測試。該研究負責人的目標是，到今年年底大幅增加參與者人數並且確保至少有50%的志願者來自生物醫學研究中未被充分代表的群體。勸說大量來自少數群體的人將其醫療記錄和基因數據共享給研究人員可能是一項極其艱難的任務。這些人在生物醫學研究中一直被忽視，甚至在歷史上被虐待。

生物技術

法庭就基因編輯作出裁決

今年，歐盟法院有望決定如何管控通過CRISPR和類似基因編輯工具得以改良的作物。2016年，美國在該領域先行一步。當時，該國批准了一種此類作物：白色蘑菇。科學家通過移除一個短DNA序列以預防褐變，對這種蘑菇進行了改良。相關機構決定，這種蘑菇不用受到關於轉基因生物（GMO）的管控，因為和此前的基因工程技術不同，基因編輯並未插入來自病毒或者細菌的外來DNA，以改變植物的功能。在歐洲，公眾對GMO的反對極其強烈。庭審情況將決定現有的歐盟條例是否允許對經CRISPR編輯的作物「開恩」。

一名來自賓夕法尼亞州立大學的研究人員通過移除一個短DNA序列以預防褐變，對這些蘑菇進行了改良。這項技術正在接受歐洲法庭的評審。圖片來源：YANG LAB

政策

退歐的下一步

英國將在2019年離開歐盟的決定引發了諸多懸而未決的問題，包括其對研究領域的影響。這也是《科學》雜誌連續第二年強調此事。未來一年內在比利時布魯塞爾進行的談判，將對解決貿易、移民以及英國可能參與歐盟研究資助項目所依據的條款等諸多問題至關重要。去年12月給英國科研界帶來了一些好消息：已經在該國生活的歐盟科學家仍可在英國退歐後留在那裡，而英國也將留在歐盟的研究項目——「地平線2020」，直到其在2020年結束。

資助

歐盟勾勒大型研究計劃

歐洲委員會下一個針對研究和創新的雄心勃勃的資助計劃將在今年開始成形。這個為期7年、將於2021年開始的項目緊隨「地平線2020」而來。後者將在2014~2020年間提供770億歐元的資助。經過數十年的穩定增長後，歐盟的研究預算如今面臨著英國退歐的影響：當英國在2019年離開歐盟時，將留下100億或者110億歐元的缺口。各國政府、業界和學術界已開始為它們想在最新計劃中看到的內容進行遊說。

臨床研究

RNA療法再進一步

經過數年的挫折後，旨在將RNA分子變成療法的科學家帶著樂觀的態度進入2018年。基於RNA的藥物能通過介入將DNA信息轉變成蛋白的細胞過程，治療一系列遺傳性疾病。不過，研究證明，在讓這些微小的RNA有效載荷混過身體防線並進入期望的組織的同時避免運載工具產生的毒副作用是一件非常棘手的事情。去年9月，奧尼蘭姆製藥公司宣布，在一次成功的三期試驗中，其設計的RNA分子能讓引發進行性疾病——遺傳性ATTR澱粉樣變性的基因沉默。伊奧尼斯製藥公司最近宣布，一種名為抗轉錄療法的RNA方法在治療亨廷頓病的一期試驗中減少了毒性大腦蛋白。同時，若干正在進行的臨床試驗將測試把細胞變成治療性蛋白工廠的信使RNA分子。

科學家正致力於將信使RNA轉變成利用細胞機器產生治療性蛋白的藥物。圖片來源：V. Altounian/Science

公共衛生

注射或能治療艾滋病病毒

30多種抗逆轉錄病毒藥物已經進入市場，以治療艾滋病病毒。同時，很多組合藥物使受感染者的壽命接近正常人。不過，這些藥物僅在被服用時才能發揮作用，而很多受感染者在堅持每天吃藥方面存在困難。今年年底，若干大型研究有望報告藥力更加持久且每4周注射1次的抗逆轉錄病毒藥物能否像每天要吃的藥片一樣有效。對猴子開展的研究表明，被注射的抗逆轉錄病毒藥物或許能擁有持續3個月的藥效。與此同時，人類研究目前正在分析靶向艾滋病病毒的長效單克隆抗體。這些注射藥物或許也將成為預防艾滋病病毒的變革者，因為未感染人群服用的抗逆轉錄病毒藥物，即所謂的暴露前預防，會破壞病毒的傳輸。

太空飛行

計劃重返月球

特朗普命令美國宇航局（NASA）讓該國宇航員重返月球。不過，等他們到達那裡時，月球可能變得很擁擠。印度和中國正計劃在今年將著落器（分別是Chandrayaan-2號和嫦娥四號任務）放到月球上。同時，5家公司正競相在3月底之前將探測器放置到月球上，以便在谷歌的「月球X大獎賽」中獲獎。太空探索技術公司甚至可能在NASA的巨型火箭——天空發射系統最早於12月份進行首次無人飛行前，將兩名太空遊客運送到月球附近。

粒子物理學

探尋新粒子

密切注意來自全球最大原子加速器——位於瑞士的大型強子對撞機（LHC）的新粒子線索。2012年，那裡的物理學家首次瞥見希格斯玻色子——在粒子和力標準模型中丟失的最後一塊。但迄今為止，科學家仍未發現更多的他們想要的東西：在標準模型之外的新粒子。致力於LHC上底夸克物理實驗的研究人員並未直接發現新的粒子，而是研究了一類熟悉的粒子——B介子的衰變。B介子含有一個較重的底夸克和一個較輕的反夸克。特定衰變的速率並未同標準模型預測的速率完全匹配。這種異常現象或許間接地指向了在眾多B介子中若隱若現的新粒子，而這正是科學家渴望追尋的線索。

大型強子對撞機其中一個探測器或許能收穫關於新粒子的證據。

圖片來源：CERN/SCIENCE SOURCE

藥物監管

美國食品和藥物管理局（FDA）限制幹細胞療法

去年，FDA暗示將打擊提供未經證實的幹細胞療法的診所。這些療法針對的疾病從膝關節損傷到神經系統疾病不一而足。2017年，該機構確定了關於哪些產品必須經過上市前審批流程的指導方針。FDA還向一家幹細胞公司發出了警告信，並且查封了來自另一家公司的未經授權的疫苗。目前，呼籲實施更嚴格監管的倡導者正在關注那些未被FDA注意到的公司（可能達到上百家）是否也將面臨任何後果。

政治

科學家競選公職

為了「惡意」反對特朗普和由共和黨控制的國會推出的科學和環境政策，很多美國研究人員已決定通過競選公職將他們的行動進一步升級。他們大多是新手政客，並且幾乎都是民主黨人。這些人希望，他們在科學界的資質將成為競選時的有利條件。一個對科學友好的政治行動委員會已為全美、各州和地方競選籌集到200萬美元——創下此類事件所籌金額的紀錄，並且幫助培訓候選人掌握開展競選活動的基本知識。很多人在人滿為患的初選中落選，並且沒有人在去年11月的選舉中成為幸運兒。但他們參與選舉政治的諾言為2018選舉季增添了新元素。

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