美国政府关门大吉、干细胞疗法取得新突破……2013年的365天已经充分展示出了科学界的命运多舛。
政府关门，致命病毒，台风，还有陨石――2013年科学界的新闻大部分都似乎取材于好莱坞的一系列灾难片。当然大部分都还是美好时刻。太空探索创下新高，针对最神秘的人体器官――大脑――的研究，政府开始注入大量资金，干细胞的治疗和艾滋病治疗也取得了巨大飞跃。下面，我们为大家盘点一些2013年你应该知道的科学界所发生的大事。
宇宙之谜
大型地下氙暗物质实验,在矿井深处，位于南达科他州
2013年最重要的宇宙学研究成果之一竟然是被实验放了鸽子。在南达科他州桑福德地下的大型氙暗物质实验（LUX，如图）――位于金矿内1.5千米以下的370千克的液态氙气中――没有观测到任何神秘的暗物质粒子穿越。位于美国新泽西州皮斯卡塔韦的罗格斯大学的理论物理学家马修·斯特塞勒（Matthew Strassler）说道：目前一个共识已经形成，那就是在过去三年中的有关暗物质线索的实验可能只是统计波动造成的。
不管暗物质是什么，根据3月由欧洲太空总署发射的普朗克卫星得到的宇宙中宇宙微波背景（CMB）的照片，它都占整个宇宙的84%。普朗克卫星得到的图片也对宇宙膨胀的这个假说提供了强有力的支持，也就是宇宙被认为在大爆炸之后正在加速膨胀扩大。关于膨胀的更好的探测方式可能需要预测出CMB光子在高空中如何进行不同的极化（“B型极化”）的影响。这种微小的信号目前还没有被测量到，但是7月南极望远镜第一次观测到的相关的极化信号已经带给了天文学家们新希望。同时另外一个位于地下冰立方天文台的南极望远镜也因为探测到了来自遥远宇宙的高能中微子而暗示中微子天文学的新世界即将到来。
政府关门
美国工人们出来抗议政府关门
美国联邦政府对于研究与发展的经费持续缓慢下滑――自2010年以来，支出已经下降了16.3%――10月由于政治原因导致政府部门关门16天，更是使科研经费支持到达了最低点。捐赠款停止流动；大型望远镜停止工作；美国南极基地和大多数的联邦实验室以及由政府维护的重点数据库均处于停摆状态。许多政府的研究人员纷纷声称“没必要”，并且禁止访问他们的办公室和实验室,甚至包括检查他们的官方电子邮件帐户。关门结束后，捐款的挤压以及最终期限的错过都大大搅乱了机构的工作运转。
先把美国的烂摊子放一边，欧盟这边协商出了一个2014-2020年的科研预算，大约800亿欧元（1100亿美元），相比于2007-2013年，提升了27%。同时，韩国，中国，德国以及日本也都持续增加了经费支持（英国和法国没有太大变化）。不过日本之所以会如此大方主要是因为它清楚地认识到科学研究能够带来快速的经济回报。与之类似的，美国共和党人士也呼吁国家科学基金会可以从“国家利益”出发来研判每一个支持的项目。
大脑时代
闪光处就是斑马鱼大脑中的独立神经元
4月的美国神经学家真是兴奋与困惑并存，因为美国总统奥巴马揭开了“脑计划”（BRAIN Initiative）的序幕，这项计划可与当年的登月计划相媲美。这个故事让人血脉喷张：最初只是一个有关脑成像的提议却迅速演变成了一个破译大脑的新技术的启动仪式，尽管它还缺乏清晰的愿景和资金的目标。比起一月份欧盟提出的10亿资金的十年计划，用超级电脑模拟人类大脑，奥巴马的计划反映了神经科学逐步从研究分子和细胞转向研究神经元网络产生思想、记忆和行为的机制。兰迪斯大学神经科学家Eve Marder说：“针对较大型的回路进行这种详细的机械学分析开始成为可能，而这在10年前是难以想象的。”
2013年让一些梦想成真的技术进展包括有，研究人员利用一种钙传感染料在整个脊椎动物（斑马鱼幼仔）大脑中捕获了首个神经细胞放电图像（如图）。一种叫做CLARITY的化学处理可使不透明的组织变得清晰，无需大脑切片可以显示神经回路，大大推动了对大脑构造的绘制。采用常规的神经解剖学方法完成了BigBrain，第一个3D人脑高清图谱。采用光线刺激海马中的遗传修饰神经元，对小鼠导入错误记忆，表明能够精细控制神经信号并不遥远。
打败病毒
一位阿富汗健康工作者正在为儿童接种脊髓灰质炎疫苗
尽管破坏性的疾病小儿麻痹症现只在三个国家局部流行，但2013年的经历告诫我们根除这种病毒之路并不会平坦。虽然病毒最为流行的两个国家，巴基斯坦和尼日利亚,发病率已经在减少了，但取得进一步进展的努力却因为在这两个国家工作的骨髓灰质炎――牛痘疫苗工作者被暗杀，而遭遇到了强烈的阻碍。没有新的病例出现在阿富汗南部的第三流行区。但是病毒却在其他地方时不时出现，仅索马里就报道过多于180个病例。脊髓灰质炎开始在饱受战争蹂躏的叙利亚暴发,野生脊髓灰质炎病毒持续在以色列南部肆虐,导致整个中东地区通过大规模接种疫苗来防止病毒在该地区变得根深蒂固。
2013年还涌现出了新的敌人：H7N9禽流感病毒。4月在中国爆发后得益于相关城市关闭家禽市场，疫情很快得到了遏制；通过实验室总共确诊了143个病例，造成45人死亡。科学家们现在正密切关注冬季病毒复苏情况。此外，在2012年9月首次报道的“MERS”冠状病毒并未得到很好地控制。至2013年12月12日实验室确诊或怀疑病例达185例，造成74人死亡――大多数存在于沙特阿拉伯，但更加广泛地发生于中东和欧洲。研究者批评沙特阿拉伯在追踪感染途径和动物来源方面缺乏进展――案件数量将持续上升。
航天边界
车里雅宾斯克的一大块陨石从俄罗斯库尔湖的河床中打捞出来
星球追踪航天器“开普勒”在五月份结束使命，人们将会记得它曾提供过一份诱人的成绩单：可能存在超过3500个太阳系外行星。但是当开普勒的第二个金属反应车轮停止转动的时候，科学家们不得不放弃他们想要扩展美国宇航局飞船的梦想。当然其他的太空任务则都表现的很好。一直致力于建造第二个空间站的中国已经成功实现了三名宇航员将轨道实验室模块对接的任务。美国宇航局的“好奇号”也在火星上继续工作，里程计上显示在通向它的最终目的地的路上，操纵杆已加速操作了超过4.5公里。对于这个红色的星球，这还远远不够，印度和美国在11月都分别发射了火星探测器。在12月，中国也成为了第三个成功发射月球探测器的国家。
美国宇航局的“旅行者”号飞船被留在了尘埃中。在结束了36年，190亿公里的旅行之后，“旅行者”1号探测器最终越过边界进入了恒星间的空间。其实真正的转变发生在2012年的8月，但是直到今年，相关的项目科学家才信心满满地宣布它确实进入到了恒星之间的空隙中。“旅行者”1号的下一站是邂逅鹿豹座中的一颗恒星。
基因专利
美国专利实施办法已经执行了近20年，而6月美国最高法院却突然裁定，自然存在的人类基因不能获得专利。不过它的影响才刚刚开始。这一法规宣布后首当其冲给医疗诊断公司Myriad Genetics带来了冲击，这一公司因拥有两个与癌症相关的基因BRCA1和BRCA2的专利而可以提供专有的乳腺癌易感性的专业检测，然而随着法规的颁布，很快就有其他公司推出了更低价格的检测服务。所以Myriad公司向另外6家公司提出了诉讼。这项规定的影响正在逐步蔓延。10月，一家联邦法院推翻了加州圣地亚哥Sequenom公司所持有的通过妊娠妇女血液检测胎儿DNA产前筛查专利。律师们报告说，除了天然存在的产品如基因和细胞，美国的专利审查员在很多其他方面也正在拒绝给予更多的专利。
摇摆中的环境
从国际空间站上拍摄到的台风“海燕”正在亚洲的部分地区肆虐横行
之前的汞减排条约迄今已超过90个国家签署，开启了一个里程碑。2013年，大量的环境协议被安排在政治议题后面。虽然没有人希望看到自己的国家真正倒退，但是还是有一些不妙的倾向。日本宣布放弃任何短期的减少碳排放的承诺,加拿大从联合国的防治荒漠化公约中退了出来，9月上任的澳大利亚新政府决定取消气候变化机构和碳排放税。不过好在欧盟同意了结束过度捕捞、将捕捞限额降低,正如科学家所提出的可持续方案那样。
5月，大气中二氧化碳的浓度短暂地超过了400 ppm，这可能在人类的历史上还是第一次。不出所料，政府间气候变化专业委员会在其9月发表的最新报告中警告道：“前所未有的几十年，甚至几千年”的气候变化会改变自然环境，而这将影响数十亿人。台风海燕破纪录的风速所带来的超级破坏力正表明大气是不守约束的――虽然就全球变暖所带来的影响是否对其有影响以及影响多大仍然众说纷纭莫衷一是。
还是看到了一些小希望：最近几年美国和欧盟的排放量已经出现了小幅下降，全球可再生能源的发电量达到了5000太瓦小时――远远超过了估算的中国年总电力消耗量。
研究显示，在过去的15年左右，全球平均气温的上升已出现明显放缓的趋势。8月发表的一项研究也支持了这一说法，“失踪的热量”被存储在了深海中，使得表面温度的升高得以很快恢复。但是11月的一项研究则表明，由于全球温度数据库中没有完全覆盖北极地区，因此人工数据统计中出现了一个明显的缺失。有关研究报道请继续关注。
开放科学
科学出版物和数据的开放在2013年继续持续下去。二月，美国宣称所有得到政府资助的研究结果都必须可以公开获取（而不是被付费墙阻隔住），但是研究者有发表成果后12个月的时间来应允。另一方面，英国则期望科研文献能够马上实现免费获取，尽管在接下来的几年，我们将看到两种政策的混合体。（一项调查已经显示，2011年发表的科研论文已经有一半可以通过互联网免费阅读――当然大部分都不是通过其出版商的网站获得的。）在这场争辩中，革新需要花费的代价，以及到底会有多少“开放”的研究成果可以被再次利用，始终是关注的焦点。
与此同时，遗传学家建立了一个全球联盟，鼓吹更广泛地分享有关DNA序列的资料和临床信息。在医学研究领域，英国政府进行了一个重大改变：科学家们将也可以得到病人的医疗记录。同时，监管机构也在继续努力实现从临床试验得到的数据库的开放。欧洲药品局一直都在坚持推动这项政策，可是由于一些制药公司通过诉讼极力阻碍他们的一些试验数据的公开，导致此事一直停滞不前。
HIV研究进展
预防、治疗和治愈：HIV研究的三个分支看起来越来越像一个任务的组成部分。继1月一项研究发现早期治疗可以帮助防止免疫系统受损后，3月研究人员报告称非常早期的抗逆转录病毒疗法治愈了一名HIV婴儿。这促使世界卫生组织推荐比以往更早启动治疗。但治愈艾滋病仍是个艰难的任务。7月，医生们说，接受干细胞移植明显治愈了两名HIV感染男性，但12月时他们发现HIV病毒复发。发现一个重要HIV蛋白的新结构、第一次在人类个体中追踪一种广泛中和抗体形成、证实基于这些抗体的疫苗可以保护猴子对抗病毒，这些成果均让疫苗学家们感到振奋。“过去的一年或许是迄今最有成绩的揭示HIV秘密之年，”哈佛医学院的布鲁斯·沃克（Bruce Walker）说。
干细胞胜利
10年前，韩国研究员黄禹锡称成功克隆出人类胚胎，并从中提取出胚胎干细胞，吹响了干细胞研究的喇叭，但后来证实他涉嫌欺诈。2013年春天，来自俄勒冈健康与科学大学的研究人员真正完成了这一壮举，但并没有给科学界带来多大的兴奋。
当黄禹锡伪造他的结果时，人们对通过生成特异匹配患者胚胎干细胞的治疗性克隆寄予了很高的期望，但现在很少有人认为克隆是广泛需要的（虽然俄勒冈州的米塔李波夫（Shoukhrat Mitalipov）正在进行临床应用）。不仅仅出于对于破坏胚胎的担忧，利用人类成体细胞获得的诱导多能干(iPS)细胞有可能也是相同的结局。2013年，一项日本的试点研究正在招募罹患黄斑变性眼病的患者。这一计划将把源自iPS细胞的视网膜细胞层移植到患者眼中。在11月，日本批准了一项再生医学法律，加速批准iPS细胞和相关治疗。
同时，一些提供未经批准的干细胞治疗的诊所还在继续与监管机构玩猫和老鼠的游戏。年内，意大利首次批准了一项从前禁止和未经证实的治疗用于绝症患者（基于再注射来自骨髓的干细胞），随后向一项临床试验提供了资金。在最后的关头,该委员会却被裁定为非法偏见――导致问题处于进退两难的境地。
身份谜题
在格鲁吉亚，德鲁马西发现的物种头骨遗迹，表明了不同的古人类化石可能来自相同的物种
在这个全年都布满间谍和窥探的时代里，从所谓的匿名DNA数据中获得特性信息成为了遗传学的新问题。1月美国科学家雅尼夫·埃里克（Yaniv Erlich）领导的研究团队利用公开获取的遗传信息和新开发的一种计算程序，确定了千人基因组计划5位DNA捐赠者的身份。7月，埃里克的技术引发了保护个人遗传信息的讨论。11月，Erlich团队创建了迄今为止最大的家谱。研究团队计划利用这些数据，通过能够回溯到15世纪的1300万名个体构成的超级谱系来分析复杂基因特质的遗传。
此外，一些DNA分析继续揭示了关于人类祖先的一些线索。例如一个24 000年的西伯利亚男孩的残骸揭示至少三分之一的美国原住民具有欧洲血统。追溯到成千上万年以前，有关尼安德特人和丹尼索瓦人的基因组序列的检测显示大量的人类群体之间的杂交，甚至还有与现代人类和另一个未知的古老人群。而另一项研究表明，一个一千八百万年的化石头骨预示着三种独立的古人类物种事实上可能是同一种而已。
资料来源Nature
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名言佳句
“人类粪便的低成本和可用性是无可匹敌的。”堪萨斯州威奇托的汤姆·摩尔（Tom Moore），目前正在研制一种利用粪便中的细菌合成药物，用于治疗肠道感染。
“这简直就是高射炮打蚊子。”基因组政策分析师米莎·安格瑞斯特（Misha Angrist）在美国食品药品管理局要求个人基因公司23andMe停止销售其产品之后说。
“我们大部分人都缺乏社会责任感。”菲利普·罗格伟（Phillip Rogaway），加利福尼亚大学的一名计算机科学家，发誓绝不接受来自美国国家安全局的资金，其他研究人员的沉默是至关重要的。
“我从来没有在欧洲核子研究中心中见过这么多衣着光鲜的物理学家。”欧洲核子研究中心的法比奥拉·吉亚诺蒂（Fabiola Gianotti）说道。因互联网亿万富翁尤里·米尔纳（Yuri Milner）赞助了300万美金，该中心举办了一场奢华的庆祝仪式。
“我们已经到达那里了吗？是的！”空间物理学家斯通（Ed Stone）确认了“旅行者”1号太空飞船已经穿越了边界进入到了恒星之间的空间。