美国《科学》杂志编辑部从浩瀚的宇宙到微小的量子这么庞大的范围内选出九项被科学界公认的重大突破，其中三项属于生命科学，两项属于天文学，两项属于物理学与宇宙学，一项属于化学，一项属于古人类学。这一布局大体反映了当令科学研究的主流趋势。

揭示核糖体的秘密

研究人员在2000年对细胞中最重要的角色之——蛋白质工厂（即核糖体），有了更深的认识。每个细胞必须将其2个蛋白质——RNA（核糖核酸）亚基精确匹配起来，才能使核糖体这个大分子具备生产蛋白质的能力。面对核糖体如何能以如此惊人的精确性来制造蛋白质，生物学家们一直热切地期待着能找到解答这个谜团的线索。在过去的12个月中，这些研究小组的工作擦亮了我们模糊的视野，他们从原子角度上提出了其结构的具体细节。这一新观点揭示了为使氨基酸连续添加形成初生蛋白质，较小的亚基是如何移动到较大的亚基上去的。

对大亚基结构的最新研究表明了谁才是细胞蛋白质的真正化学师。RNA的作用相当于一个酶，催化着2个相邻氨基酸之间的肽键的形成。对于RNA扮演着如此重要角色的肯定，支持了RNA分子是原始生命最初之一的理论。也就是说蛋白质是在其之后形成的。

2000年的其他一些研究成果让人们理解了核糖体的古老历史。通过对叶绿体中的核糖体蛋白质的研究，发现了仅有4种核糖体蛋白质存在于植物中，而其他25种均可在微生物中发现有类似者，由此推断早在动物和植物分家之前，核糖体已经存在了。

细胞中的蛋白质生产如果出现了问题，它会有好几种具有自动防止故障特性的机制。对肝脏细胞的研究表明，当某些细胞核糖体出现缺陷，这些细胞能长大但不能进行复制。也就是说这些缺陷不会遗传到下一代。另外一些研究表明了另一种转移RNA会中断变异蛋白质的合成，从而将蛋白质半成品立即进行摧毁。

人类何时走出非洲的新发现

人类学家们长期以来都认同人类的祖先起源于非洲，但这些早期的人类究竟何时从非洲迁移到世界各地却存在着激烈的争论。

2000年5月，由格鲁吉亚和德国的史前史学家报道了第一个无可非议的证明，即人类至少在170万年以前离开非洲。他们在离格鲁吉亚的首都第比利斯以南85公里的得曼尼西地区发现了两具保存完好的头盖骨化石。这一发现引起了整个人类学领域的高度重视，并表现出难得的一致认同。这个发现使研究人员信服了该项证据足以确定人类最早迁移的时间。首先，这两具头盖骨是在距今177万年以前的沉积岩中找到的，因为再下层就是距今185万年以前的火山灰层。其次这两具头盖骨很像一个早期的人类种族Homo ergaster，该种族已被确认早在140万年~190万年前生活在非洲。

得曼尼西的发现，表明了人类在起源后不久便离开了非洲，并开始了跋山涉水、永不停息的开拓旅程了。

塑料导电

2000年诺贝尔化学奖颁发给了70年代对于塑料能被制成导电物的发现。这一发现导致了塑料半导体的研制，激发了用塑料和其他有机分子制成从激光到计算机电路的研制热潮。2000年这些研究在好几个，前沿领域都有着一浪高过一浪的进展，促使人们对诸如大如墙壁的电子显示屏以及电子价格标签的应用寄予了更大的希望。在塑料电子领域，研究人员用价廉且质地柔软的塑料制成了由864个有机晶体管和其他计算机芯片材料组成的复合集成电路。随着电路设计复杂性的提高，塑料电路的应用前景更显光明。

有机激光器领域也发现了可喜的现象。典型的是，将另一种强大的激光能量输人新的材料使之产生激光。但对于塑料激光的实际应用，动能来自电子而非光子。因此，必须将大量的电流输人一种向芯材料，然后将其电能转化为光能。为了能取得那么大的电流，专家们把一块发光物质四并苯楔入一对晶体管之间，当开关合上时，这些晶体管便对四并苯注入足够的电流而诱发其产生激光。

新旧细胞的更新

2000年可称是干细胞和克隆技术的走红年。科学家们获得了一项惊人的结果，当他们把一只成年鼠的脑细胞注射到早期老鼠的胚胎中，这些成年鼠的脑细胞能分化为一个成长中的鼠胎儿的心、肝、胃及其他脏器的细胞。其他一些科学家们则发现成年人的骨髓细胞移植到病人体内可转化成肝细胞；老鼠的骨髓细胞可在大脑内发育（类似神经细胞）。如果能控制并利用这些具有多种发展潜质的细胞，那么研究人员就可能对诸如骨髓损伤、心脏病以及其他疾病而造成的组织损伤进行修复。

此外，研究人员已成功地把猪的上皮细胞克隆成转基因猪，向用于器官捐献的来源的发展又迈进了一步。另一组科学家将一种原产于印度和东南亚而濒临灭绝的白肢野牛的细胞核注射到本地母牛的卵细胞，并把这个胚胎植入母牛的子宫里，从而成功地培育出一个白肢野牛胎儿，这是拯救濒危动物的努力之一。

科学家们对克隆动物的细胞寿命可能比正常细胞寿命短而产生的焦虑已被缓和了，因为至少有3组研究成果显示了这些克隆出来的副本具有与非克隆动物一样或是比之更长的端粒。端粒即为染色体末端的DNA，当每次细胞分裂时，它们会变短以决定一个细胞及其后代的寿命。

水，无孔不入的水

2000年，行星学家们确定了木星的卫星——欧罗巴上存在海洋。火星上的迹象则更能表明火星极有可能现在仍然是由水组成的，哪里有水，哪里就有关于外星生命的话题。

当伽利略宇宙飞船快速飞过欧罗巴这个被冰覆盖的月球时，人们期待已久的猜测就要得到证实。伽利略飞船在欧罗巴附近发现了一个微弱的磁场，随着木星本身强大得多的磁场的方向不断变化而变化着。欧罗巴观察者们可以想象到只有一种物质，即威的海水，才能产生这样一个变化无穷的磁场。

科学家对于过去是否有海洋冲涌着火星而激烈争论。但千百万年来关于水是如何在这颗行星表层下蜿蜒流淌的报告却更令人激动不已。从环绕火星的勘测者号上传递过来的引人注目的图像，显示了火星上的环形山壁上有小泉眼。过去百万年里不断有水从里面渗漏出来，现在仍有可能还在流淌。很明显，各种形式的水，如冰、海水或甲烷-水、冰的复合物仍然存在于地表下。从勘测者号传来的其他图像以及对火星陨石的分析也提示，最近的火山活动使这些千百万年以来沉寂的地表下的水活动起来。2000年11月初，勘测者号的小组成员根据最近的图像，报道了在火星赤道区有迹象表明大约40亿年前可能是一片泽国。这就揭示了当时的气候更为温暖而潮湿。

宇宙飞镖

当1999年按近尾声时，宇宙学家们几乎是怀着某种颤栗期待着奇迹的到来。一架安装在气球上的名叫“飞镖"的望远镜，传送来的初步天体图给予了我们极具诱惑力的证据，说明宇宙是平坦的。从现在开始直至千万年以后它们会永远膨胀下去，并最终坍缩。到2000年底这项精辟的分析很快又被另一架名为玛克西姆（MAXIMA）的独立的气球望远镜惊人地证实了。虽然这将对宇宙之初状态的几个设想提出了质疑，但还是对“宇宙是平坦的"这个结论扫清了一切怀疑。

根据宇宙大爆炸理论，新生的宇宙在刹那间就像被庞大的消防软管不断充气的气球那样膨胀了起来。作为对该理论的一项试验，天文学家们把眼光转向宇宙中最古老的光，即宇宙微波背景辐射。当宇宙最初形成时，一种密度极高的物质禁锢了所有的辐射，直到30万年后该物质的密度降低了，光才得以释放出来。这最初之光即宇宙微波背景辐射，现仍保留着最初大爆炸时的波动。在平坦的宇宙中，宇宙微波背景辐射中的大多数波动几乎在每一角度交叉处出现，那就正是“飞镖”和“玛克西姆”所见到的。

然而还有一个奇迹潜伏在数据中。当两个气球飞行时发现了附加的宇宙微波背景辐射，但却比理论学家们所预言的小波动要少得多。这一欠缺暗示了关于宇宙最初的原始理论可能是不正确的。正常物质和“暗物质”的比例估算也可能有些偏差。

良好的接收“靶”

核受体是转录因子的一个大家族，它们能连接特定的配体。例如，激素、开关基因、涉及心血管疾病、糖尿病和癌症。2000年对它们在胆固醇和脂肪酸的新陈代谢中的作用有了更进一步的认识。科学家们证实了新的靶基因和随之研制出的药物可阻断或增强这些受体的信号，这将为这些顽症提供有效的治疗。

这样的一些受体也在药物相互作用方面令人棘手。2000年1月，有好几篇文章报道了草本植物——圣约翰，即一种治疗轻度抑郁症的常用草药（会干扰其他药物的药效），包括治疗HIV感染的抗逆转录病毒制剂以及对移植受体至关重要的免疫抑制药物。几个月后，在北卡罗来纳州的一个研究所报道了这种草药是通过所谓的类固醇和异生物系的受体（SXR）来发挥作用的。SXR对特定的药物、激素和其他化学物质包括圣约翰汤剂都有反应，它是通过增加肝脏解毒酶的产量，导致机体衰竭而将其他药物排泄出来。

加利福尼亚的科学家们研制出了转基因鼠，这些鼠的受体PXR被人类的SXR所替代了。这些人化的鼠对在人体内能引起反应的化合物反应强烈，而对那些通常对鼠类起作用的药品却不受影响。这种转基因鼠对将来测试新药的安全性提供了一个非常有潜力和价值的工具。

如此接近.....

探测器在围绕直径约34公里的“爱神”小行星飞行了近半年后，揭开岩石下层最隐秘的秘密：在红色面具下隐藏着一些太阳系里最原始物质的心脏。这个发现解开了几十年以来的一个谜团，即什么样的小行星能形成落到地球上的最普通的陨石？

天文学家们很久以来便为搜索这种他们称之为普通球粒状陨石或陨星的来源而迷惑不解。它们是太阳系中永恒的建筑材料。运用最先进的观测小行星结构的天文望远镜，可看到色彩及红外线波长，却找不到这些球粒状陨石与最普通的类型即S型小行星有任何关联。一些研究人员提出，这些球粒状陨星由于表面暴露在外太空酷寒的环境中而变红了，所以它们像岩石和金属的混合体，这点正像红色的S型小行星。

探测器结束了这场争端，因为它通过表面物质发出的X线而直接测量出其元素组成。“爱神”的元素组成与这些球粒状陨石相当吻合，而并非是富含金属的物质所演变的岩石。很明显被太阳风暴吹红了的“爱神”小行星向天文学家掩盖了其真实的身份。

量子的奇异性

我们从教科书上得知：量子力学统治微观世界；经典力学统治宏观世界。但过去一年中实验室的报告却打破了长期统治量子世界的教义，并帮助物理学家们理解了究竟是什么给予了量子力学的客体以奇异特性？

量子力学的理论看来正向着传统逻辑挑战。举例来说，量子力学中的叠加性允许一个量子客体同时承担着两种表面对立的性质。就像薛定谔小说中那只著名的半死半活的猫（即薛定谔佯谬）。但是猫是大的经典的物体，而量子的客体是非常微小的，真的是这样吗？

2000年3月份，物理学家们宣称已成功地诱导一股电流围绕一个超导线圈同时作顺时针和逆时针方向流动。虽然这些电流线圈的直径只有几毫米，远没有达到猫的大小，但已经比物理学家们原来用原子大小的客体来描述量子的行为大得多了，而且这是有史以来演示量子复合性能的最大客体。

2000年在量子计算领域又出现了新的疑点，科学家们要用量子力学来做一些看似不可能的事情。年初时，科学家们仍深信量子计算机的动力来自某一量子特性，即牵连性，表明两个量子客体的命运是相联系着的。但1月份时一位科学家展示了没有应用牵连性仍能给予量子计算机动力。这一事实令研究员们大伤脑筋。

[Science，2000年12月22日]