【《华人》传媒编辑王惠豫 2023年12月31日】 一年的结束和下一年的开始似乎总能带来一种反思。一年的更替标志着时间的流逝，是人生中值得尊敬和尊敬的里程碑。今年与去年有什么不同？你是否完成了年初设定的一些目标？在科学领域，创新的步伐从未放缓，不论是哪一年，也不论是史无前例的全球大流行。在接下来的一个月里，当我们回顾自己的个人里程碑时，让我们来看看科学家们在今年取得的一些专业成就。这份名单并不全面，只是综述了《实验室设备》（Laboratory Equipment）的读者和科学家同行在过去365天中发现的有趣进展。

1. 人工智能突飞猛进

ChatGPT 和其他人工智能平台一经亮相，立即赢得了全球的高度关注。人工智能系统迅速渗透到似乎所有领域，科学也不例外。在这一年中，ChatGPT 和其他人工智能在研究测试中取得的成就不断成为头条新闻。以下是其中的几个例子：

• 用于锌指设计的深度学习模型 ZFDesign 实现了转录因子的重新编程。（一月）
• 研究人员展示了一种大型语言模型--ProGen，它可以生成具有可预测功能的功能性蛋白质序列，输入包括指定蛋白质属性的标签。（一月）
• 研究表明，ChatGPT 在回答在线医疗问题的质量和同理心方面优于人类医生。（四月）
• 一种人工智能工具仅利用病人的医疗记录，就能在诊断前三年成功识别出胰腺癌的高危人群。（五月）
• 人工智能被用于开发一种名为abaucin的实验性抗生素，该抗生素对超级细菌鲍曼尼氏菌（ baumannii）有效。（五月）
• 北卡罗来纳州立大学创建的一个自主系统确定了如何在数小时或数天内为特定应用合成 "同类最佳 "材料，而人类通常需要数年才能完成这样的任务。(十一月）

2. 首张昆虫大脑布线图

今年 3 月，剑桥大学的研究人员成功绘制了有史以来第一张显示果蝇幼虫大脑中每一个神经元及其连接方式的地图。这张包含 3,016 个神经元和 548,000 个突触的地图是迄今为止绘制的最大的完整大脑连接体地图。与之前绘制非常简单的大脑结构（包括只有几百个神经元的蛔虫）的工作相比，这是一个巨大的进步。这项研究将帮助科学家们了解信号在神经水平上通过大脑并导致行为和学习的基本原理。

3. 用干细胞制造合成人类胚胎

剑桥大学（University of Cambridge）和加州理工学院（California Institute of Technology）的科学家利用干细胞制造出了合成人类胚胎，这是一项突破性进展，避免了对卵子或精子的需求。这种模型胚胎类似于人类发育最早阶段的胚胎，可以为了解遗传疾病的影响和反复流产的生物学原因提供一个重要窗口。然而，这项工作也引发了严重的伦理和法律问题，因为实验室培育的实体不属于大多数国家的现行立法范围。这些结构没有跳动的心脏或大脑的雏形，但包括了通常会形成胎盘、卵黄囊和胚胎本身的细胞。

4. 首次成功移植低温保存的功能性大鼠肾脏

明尼苏达大学的研究人员首次证明，大鼠肾脏可以低温保存长达 100 天，然后采用一种新的创新方法成功地重新加热，清除低温保护液和纳米颗粒，然后成功移植到大鼠体内，恢复肾脏的全部功能。专门的纳米加热过程能从器官内部而非表面迅速均匀地加热器官。研究人员已经证明，这种方法的所有方面都可以扩展到更大的器官，下一步他们将利用猪肾演示这一过程。虽然冷冻保存的器官移植到人体还需要几年时间，但研究小组相信未来可以成功实现。目前，每年约有20%的肾脏捐献后无法用于移植，这通常是因为这些器官无法在冰上保存超过几小时，无法及时送达受体。

5. 首个用于孕妇预防婴儿 RSV 的疫苗

今年 8 月，美国食品和药物管理局批准了第一种用于孕妇的疫苗，以预防出生至 6 个月婴儿感染 RSV（呼吸道合胞病毒）。Abrysvo获准在妊娠32周至36周时使用。它以单剂肌肉注射的方式给药。在临床试验中，Abrysvo 可在婴儿出生后 90 天内将其罹患严重下呼吸道疾病（LRTD）的风险降低 81.8%，在出生后 180 天内将其罹患严重下呼吸道疾病的风险降低 69.4%。与安慰剂相比，在出生后 180 天内，Abrysvo 可将患下呼吸道疾病的风险降低 57.3%，将患严重下呼吸道疾病的风险降低 76.5%。两项研究对 Abrysvo 的安全性进行了评估，最常报告的副作用是注射部位疼痛、头痛、肌肉疼痛和恶心。

6. 地球有足够的原材料转向可再生能源

今年1月，一个科学家团队发表了一项新的研究报告，表明世界上有足够的稀土矿物和其他关键原材料，可以从化石燃料转向可再生能源，以生产电力并限制全球变暖。一个科学家小组研究了这些材料--其中许多在过去并不常被大量开采--以及 20 种不同的电力来源。他们计算了如果绿色电力激增以实现全球目标，减少化石燃料产生的热量诱捕碳排放，采矿所产生的供应和污染。需要进行更多的开采，但矿产资源充足，钻探这些矿产不会显著加剧气候变暖。

7. 第六次大灭绝即将来临

夏威夷大学马诺阿分校的一个研究小组计算出，在过去的一百万年里，动物种属的灭绝速度比预期的背景速度快35倍，他们说，这表明地球正在经历人类驱动的第六次大灭绝事件，而且这一事件正在加速。根据对陆地蜗牛和蛞蝓的估计，研究小组估计，自 1500 年以来，地球可能已经失去了 200 万种已知物种中的 7.5%到 13%--15 万到 26 万种物种。在地球生命史上，曾发生过五次大规模生物多样性灭绝事件，研究人员说，第六次生物多样性灭绝事件正在发生--完全是由人类活动造成的。

8. 南极海冰再创新低

2023年9月10日，南极海冰面积达到1696万平方公里（655万平方英里）的年度最大值，创下了1979年开始的卫星记录的最大值新低。今年的最大面积比 1986 年创下的最低纪录低 103 万平方公里（39.8 万平方英里）。同时，也比 1981 年至 2010 年南极洲平均最大面积低 175 万平方公里（67.6 万平方英里）。今年是南极海冰面积创历史新低的一年（图 2）。自 2023 年 4 月初以来，海冰的增长速度保持在历史最低水平。从 8 月初到 8 月中旬，增长速度明显放缓，2023 年与 1986 年之间保持了近 150 万平方公里（57.9 万平方英里）的差距，是卫星记录中第二低的年份。此后，海冰增长速度加快，差距缩小到约 100 万平方公里（38.6 万平方英里）。这是海冰面积首次没有超过 1700 万平方公里（656 万平方英里），比 1986 年创下的历史最低最大面积低了 100 多万平方公里。

9. 韦伯首次探测到重要的碳分子

一个国际科学家小组利用美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜首次在太空中探测到一种新的碳化合物。这种被称为甲基阳离子（CH3+）的分子非常重要，因为它有助于形成更复杂的碳基分子。甲基阳离子是在一个年轻的恒星系统中检测到的，该恒星系统有一个原行星盘，被称为d203-506，位于猎户座星云中约1350光年远的地方。碳化合物构成了所有已知生命的基础，因此对于致力于了解生命如何在地球上发展，以及生命如何可能在我们宇宙中的其他地方发展的科学家来说，碳化合物特别有趣。这种分子以前从未在太空中被探测到过。

10. 人类基因组计划的进展

今年2月，美国国立卫生研究院的研究人员开发并发布了一款创新的软件工具，用于组装来自不同物种的真正完整（即无间隙）的基因组序列。这款名为 Verkko 的软件是在 2022 年组装首个无间隙人类基因组序列的基础上发展起来的。今年5月，人类泛基因组的粗略草案公布，该草案由47个基因组组成，这些基因组来自不同基因的人群，包括来自非洲、亚洲、美洲和欧洲的人群。8月，NIST和许多其他组织的研究人员成功绘制出 Y 染色体的全图，发现了另外 41 个基因。这一进展提高了男性生殖染色体 DNA 测序的准确性，有助于识别某些遗传疾病，并有可能揭示其他疾病的遗传根源。

（来源：Laboratory Equipment）

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