2021年五大科学突破值得期待

战胜新冠疫情?登陆火星?进入太空深处?近期会发生哪些值得我们期待的科学事件?

战胜新冠

战胜新冠疫情是2021年最令人期待的事件,药理学家将在科学的侧翼发起进攻。2020年,科学家利用人工智能和超级计算机发现了一些可能用于构成有效抗病毒药物的分子。目前,约有590种实验药物正处于研制过程之中。

火星生命

几个世纪以来,地球人一直试图搞清火星是否适合人类居住。今年,两个探测器将登陆这个红色星球并再次尝试找到问题的答案,它们分别是美国“毅力”号火星探测器和中国“天问一号”探测器。这两个探测器的最后发射准备阶段和发射阶段都赶上了新冠疫情。这样的发射时机加大了工程师们的工作难度。“毅力”号计划在今年2月抵达火星表面,而“天问一号”计划于5月在火星着陆。

到目前为止,发射探测器研究火星的最主要困难是在火星表面着陆。由于火星大气稀薄,探测器要在火星表面实现软着陆非常困难。因此,这两个新的探测器都配备了可帮助顺利着陆的特殊减速伞。

在科学任务方面,“毅力”号将研究某三角洲附近的湖区火山口,并将在那里收集用于送回地球的岩石样本。有人认为该地区的条件可能适合微生物生存。“天问一号”探涮器将降落在乌托邦平原,有人认为火星地下水可能在那里涌上地表。因此,这一地点从地质学和生物学角度看是很有意思的。如果一切顺利的话,这次的登陆将成为中国首个成功登陆火星的探测任务。

全视之眼

科学界正焦急地等待着詹姆斯·韦伯太空望远镜在今年发射升空。作为哈勃太空望远镜的继承者,它将成为人类送入太空最复杂和功能最强大的天文望远镜。

这台望远镜装有长达6.5米直径的镜片(哈勃太空望远镜的镜片只有2.4米)。得益于此,它将能探索时空中更为久远的过去,并“看到”数百万年前银河中的光线。

应当承认,韦伯太空望远镜的命运颇为曲折:由于技术方案极其复杂且建造成本不断增加(现在总造价已超过100亿美元),该望远镜的发射时间先被推迟到2020年,随后又因为疫情影响而延期到2021年10月。

科学家对这台太空望远镜寄予厚望,因为通过它可以研究地球附近行星的大气以发现生命存在迹象。通过它还能研究恒星和行星系统的形成过程,分析星团、星系和遥远的类星体等。目前,这台太空望远镜已经组装完毕,正在美加利福尼亚州等待自己的发射时刻。

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攻克癌症

尽管研制出治愈癌症的通用药物仍然是人类的梦想,但医学家期待这个方向在今年取得重大突破。

过丢三十多年来,科学家一直希望通过阻止KRAS蛋白工作来让肿瘤萎缩。与这种蛋白有关的基因变异会导致细胞发生不受控制的分裂,由此产生的肿瘤被认为是“不治之症”。

KRAS蛋白是科学家在35年前发现的,至今它仍是癌症治疗研究的最重要目标之一。大约20%至25%的各种肿瘤被认为与KRAS蛋白基因变异有关。几年前,科学家发现了一种能够暂停变异KRAS蛋白工作的分子。这些年来,他们利用细胞培养皿和小鼠进行了大量研究,并于2020年完成了相关实验药物的临床试验。现在,这种药物即将被批准投入使用。

蛋白质生命

基于不久前在蛋白质研究领域取得的突破,科学家预测生物学即将进入新的时代。

2020年年底,人工智能成功解决了科学家半个世纪以来绞尽脑汁却无法突破的问题:它成功模拟出了蛋白质的折叠形态。蛋白质是一切生命活动的基础。如果它的工作出现故障,机体就可能遭遇各种疾病——从过敏到复杂的神经退化。

谷歌旗下“深层思维”公司的一个团队研究出了一种能在数小时内算出蛋白质结构的算法,算出的结构可精确到原子。这项技术极为重要,因为蛋白质的结构形态与其功能密切相关。如果我们能够预测出它的结构,就能了解它工作的方式和活动情况。2021年,“深层思维”公司的团队将继续开展蛋白质结构及其与脱氧核糖核酸和核糖核酸协作方面的研究工作。

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凤凰周刊

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