2020年已经近岁末，美国顶尖杂志《科学》如往年一样公布了其评选出的2020年十大科学突破，这些都是改变认知的新发现，将给这个世界带来重大影响。 十项突破中有5项跟生命科学有关，其中，新冠疫苗的研发居于榜首，其它还有室温超导、全球变暖等多个领域。

新冠疫苗—希望之光

从2019年底中国武汉报告了一系列神秘的肺炎病例，到现在已经整整一年了， 这一年来新冠从发生到传播，到疫情失控，到封城，关国门全世界已有上千万人感染， 160万余人殁于新冠，各国经济都遭遇了重创。为了战胜疫情，科学家从一开始就在极尽全力地寻找 最终解决方案—新冠疫苗， 终于在2020年12月中美国两款新冠疫苗上市！： 12月12日 美国食品药监局批了辉瑞的新冠疫苗， 12月18日又批了莫德纳的一款疫苗，有效率分别到95%左右！。

研发一款疫苗谈何容易，通常需要“ 6、7、8年， 科学界90年代初就开始研发艾滋疫苗到现在都没找到有效的疫苗， 即便是能做出疫苗，有效率也是一个难关， 我们通常的感冒疫苗有效率是60%-70%。另外因为疫苗是打给正常人的，安全问题更是重中之重，临床试验需要大量受试者，而且结果通常需要6-8个月才知道。一年来，截至12月10日，全球有162种候选疫苗正处于研发阶段，其中52种候选疫苗已经进行临床试验，而辉瑞跟莫德纳采用的新的制苗方法克服了种种困难，在一年内就研制出两款高效mRNA疫苗，不能不说是个科学奇迹, 荣登科学杂志2020年十大科学突破首榜当之无愧！

CRISPR用于治疗两种遗传性血液疾病在临床上首次取得了成功

2012年，基因编辑工具CRISPR横空出世，这一颠覆性的发现为自然科学研究和生命科学领域带来新一轮革命，这项技术不仅赋予研究人员编辑农作物基因的超强手段，也给医学界基因治疗带来了巨大契机， 2015年被《科学》杂志评为十大科学突破之一，今年又摘得诺贝尔化学奖的桂冠。　　

基因编辑工具CRISPR今年再登《科学》杂志2020年十大科学突破之榜是因为它首次展示了它在治疗基因病方面的魔力：在治疗β地中海贫血和镰刀型细胞贫血症这两种遗传性血液病在临床上取得了首次成功。　

患有镰状细胞病的人会产生某种形式的蛋白质缺陷，研究人员从每名患者中收集了未成熟的血细胞—血干细胞。然后使用CRISPR来靶向沉默一个“关闭”开关，该开关在成年人中停止了胎儿形式的血红蛋白的产生，纠正了镰状突变。在患者接受化疗清除带有病变的血液干细胞后，经CRISPR处理的细胞被注入体内。

CRISPR Therapeutics和Vertex Pharmaceuticals是拥有CRISPR基因治疗技术的两家公司，12月的报道称，镰刀型细胞贫血症患者接受了长达17个月的治疗以后， 原来几个月发作一次的疼痛完全消失。另外7名β地中海贫血患者治疗以后他们就不需要输血了。这次成功的经验从此开通了基因治疗的新纪元。

科学家反对种族偏见 支持多样性

2020是不寻常的一年， 对于别的国家来说年主要是因新冠，对美国还要加上另一个因素就是越演越烈的种族偏见。种族偏见在美国是一个历史问题，2020年乔治·弗洛伊德（George Floyd）被警察跪杀事件，5月下旬，在纽约市中央公园的白狗主人和黑人观鸟者之间发生的冲突…引发了Black Lives Matter（BLM）抗议活动使得种族歧视又变成一个突出的社会矛盾，连从不参与政治的科研工作者也上街声援BLM。 随后出现的#BlackBirdersWeek， BlackInNeuro 都是整个社会对种族歧视的抗议及寻求改变现状的积极的措施。美国科学促进会（科学出版商）的高级顾问雪莉·马尔科姆（Shirley Malcom）说，他从1970年代就致力于多样性，公平性和包容性问题。 威廉姆斯说：“我绝对感觉我们的声音正在以不同的方式（以前）被听到。” “但这不会很快解决……我们还有很长的路要走。”

全球变暖趋势日益明晰

40多年前，世界顶尖气候科学家聚集在马萨诸塞州的伍兹霍尔讨论：如果人类不断排放温室气体，地球将会变得多热？这个问题看似简单却很关键，气候模型显示：如果大气中的二氧化碳（CO2）从工业化前的水平翻倍，地球最终将在1.5°C至4.5°C之间变暖，而这个区域的变化将会给地球带来很多麻烦与灾难。

经过数十年的研究与探索， 今年来自世界气候研究计划署的25名科学家认为我们有办法可以将气候敏感区间缩小到2.6到3.9摄氏度之间。如果做到，我们就排除了一些最坏的情况，但还是不得不承认气候变暖会淹没沿海城市、加剧极端热浪、使数百万人流离失所。

目前大气中的二氧化碳含量已达到百万分之420，离560 ppm的临界点已过半。除非对气候变化采取更积极的行动，否则人类可能会在2060年达到这一极限。科学家希望这一科学预测能激发防止气候变暖的行动。

发现快速射电暴来源

图片说明：磁星是中子星，其磁场强度是地球磁铁的1亿倍

快速无线电爆（FRB）是来自遥远星系短而强的闪烁无线电波，可它们究竟来自何处？13年来无数天文学家一直没有找到答案。

然而今年4月，加拿大氢强度测绘实验所用的开创性调查望远镜缩小了观察范围，美国无线电阵列STARE2很快证实了这一点，更高频率敏感的轨道观测站锁定了空中被称为SGR 1935 + 2154的已知磁星发出的X射线和伽马射线爆发就是FRB的来源。

这是人类首次确定一个快速射电暴的起源，我们对天体的研究又近了一步，可是仍不完全清楚磁星是如何产生无线电脉冲的。是因为磁场线断裂并重新连接？还是来自磁层表面？或者它们可能来自更远的地方？具体是哪种情况？我们还需要继续探索。　　

世界上最古老的狩猎场景面世

图片说明：世界上最古老的狩猎场景面世

2017年，一名印尼研究人员偶然发现一个洞穴岩画，画作里的动物动物似乎是苏拉威西疣猪和矮水牛及面目奇怪的狩猎者。 狩猎者的类人形象引起了考古学家的注意。研究人员使用铀系法为这幅4.5米宽的岩画进行了测年，2019年12月下旬报告说岩画至少可追溯至4.4万年以前，是迄今已知的最早狩猎场景。这一结果把世界上任何已知的具象岩画都要早大约4000年。

如果岩画中的类人动物猎人是岩画作者的想象， 那么岩画的创造者可能已经超越了一个重要的认知里程碑他能想象不存在的生物的能力。研究人员说，那也许是大多数现代和古代宗教的根源。

 AI首次精准预测蛋白质三维结构

图片说明：人工智能首次精准预测蛋白质三维结构　

破解蛋白质的三维结一直是生物学领域最大的挑战之一，今年这个难题被攻破。

12月1日，谷歌旗下的“深度思维”公司的新一代AlphaFold人工智能系统在国际蛋白质结构预测竞赛（CASP）上以其平均成绩为87，高出其它参会选手25分 的成绩精准地预测了最具挑战性的蛋白质结构。

蛋白质的精确形状决定了它的生化功能，破解蛋白质结构可以帮助研究人员发现疾病的发病原理，开发新药，可以创造出耐旱植物和更便宜的生物燃料。

窥探蛋白质结构传统上使用X射线晶体学和低温电子显微镜等进行解密， 但是已知蛋白质已有2亿种，基于氨基酸复杂的折叠方式，预测单个蛋白质结构数目是天文数字， 如今AlphaFold不仅使其成为可能， 还能预测更大， 更复杂的蛋白质结构。

艾滋病病毒藏匿何处带来治疗契机

图片说明：HIV将自己寄生在宿主的DNA内

治疗艾滋病至今没有特效药的原因是艾滋病毒与所有逆转录病毒一样，它将其遗传物质整合到人类染色体中，并在那里制造储存库以此逃匿免疫系统检测也不受抗逆转录病毒药物

的影响。可是今年一项针对64名HIV精英控制者（带病毒不发病）的研究有了突破性的发现，这些患者即使没有使用抗逆转录病毒药物，他们体内的病毒载量仍然非常低，科学家发现这与病毒在整合到基因组中位置有关。　　

 这一发现不会直接导致治愈艾滋病开启了一种新的治疗策略。

 首个室温超导体面世

图片说明：科学家在一种氢、硫和碳混合物上观察到室温超导性

自1911年超导首次发现以来，超导材料使我们很多高科技成为可能，飞机， 航母， 核磁共振检测仪……可是目前超导材料对温度与压力方面的要求非常高，找到能在室温条件下达到的超导体一直是众多科学家竞相追求的目标。

今年美国研究人员发现一种氢、硫和碳混合物在267 GPa的压力下观察到室温超导性。这是一个突破性的发现，促进了室温超导体的研究工作，这种技术如果能够运用到市场可以节约大量能源，为世界带来变革性的改变。

 鸟类的聪明程度超出人们的想象

图片说明：鸟类的聪明程度超出人们的想象

今年发表的两项研究表明，鸟类具有惊人的智力，鸟类的大脑部分有类似于人类的新大脑皮层，而新大脑皮层是人类智力的来源。另一项研究发现乌鸦可能具有某些有意识的思考的能力。

通过使用3D偏振光成像的技术，神经解剖学家观察到归巢的鸽子和猫头鹰的前脑里的神经既水平连接（如新皮层中的各层），又垂直连接，与人脑中看到的列相呼应。

这种“感官意识”是人类经历的自我意识的基本形式。它在鸟类和哺乳动物中的存在向研究人员表明，某种形式的意识可以追溯到三亿二千万年前，直到我们的上一个共同祖先。

在人类中，新皮层由水平层和相互连接的神经细胞柱组成，可以进行复杂的思考。相比之下，鸟脑被认为排列在简单的神经细胞簇中。