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两院院士评选出2007年世界十大科技进展新闻
2008-01-14 | 编辑: | 【】  【打印】  【关闭
1 .利用人体皮肤细胞“仿制”出胚胎干细胞
 

美国和日本两个独立研究小组11月20日分别宣布,他们成功地将人体皮肤细胞改造成了几乎可以和胚胎干细胞相媲美的干细胞。这一成果有望使胚胎干细胞研究避开一直以来面临的伦理争议,从而大大推动与干细胞有关的疾病疗法研究。美国威斯康星大学麦迪逊分校一个研究小组和日本京都大学一个研究小组都利用了相同的技术——基因重新编排技术,即向皮肤细胞中植入一组4个基因,通过基因重新编排,使皮肤细胞具备胚胎干细胞的功能。这种被改造过的细胞被称作“iPS细胞”。两个研究小组选择的植入基因组合略有不同,另外它们选用了不同类型的人体皮肤细胞为“底版”。美国研究小组选用的是成纤维细胞,而日本研究小组选择的是面部皮肤细胞。科学界给予高度评价,称这一成果相当于生物学领域“莱特兄弟的第一架飞机”。美国研究小组和日本研究小组的论文分别发表在《科学》和《细胞》杂志上。
 
2.发现类似地球的太阳系外行星
 

欧洲天文学家4月24日宣布,他们首次发现了一颗大小和表面温度与地球相似的太阳系外行星。这为探索地外生命提供了新参考。
 
这一代号为“581C”的行星距离地球约190万亿公里,正围绕一颗比太阳小、温度比太阳低的红矮星运行。它的质量约是地球的6倍,表面温度估计在零摄氏度至40摄氏度之间,与地球表面温度相当。
 
发现这一行星的科研小组由来自瑞士日内瓦大学等机构的11名欧洲天文学家组成,他们利用设在智利的欧洲南方天文台的设备获得了这项成果。《天文学与天体物理学》杂志刊登了这项成果。
 
在此之前科学家发现的约220颗太阳系外行星均没有与地球相似者,它们要么太大,与质量为地球318倍的木星相当,要么温度太高或太低,根据目前的理论很难适合生命生存。
 
3.全球气候变暖已是不争事实
 

全球气候变暖已经是“毫无争议”的事实,人为活动“很可能”是导致气候变暖的主要原因。这是联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2月2日发表的第四份气候变化评估报告梗概得出的主要结论。上述结论为全世界的决策者尽快确定保护环境的有效措施提供了理论依据。
 
专家们在报告梗概中指出,对全球大气平均温度、海洋平均温度、冰川和积雪融化的观测以及对全球海平面的测量等已证实,全球气候正在变暖。专家们预测说,从现在开始到2100年,全球平均气温的“最可能升高幅度”是1.8摄氏度至4摄氏度,海平面升高幅度是18厘米至59厘米,而造成这一趋势的原因至少有90%的可能是人类活动。
 
第四份报告综合了全世界科学家6年多来的科学研究成果。报告共包括四部分内容,主题分别为“自然科学基础”、“影响、适应和脆弱性”、“减缓气候变化”和“为决策者提供建议”。
 
4.为宇宙暗物质绘图
 

欧洲和美国的科学家在《自然》杂志上发表了首次为宇宙暗物质绘出的三维图。三维图显示,正如科学家原先所料,暗物质在可见物质聚集的基础上形成了一种丝状的“骨骼”,最终产生了天体。但这张图和科学家原先所想的情况也有一些差异:在图中的一些区域,堆积着的暗物质并没有可见物质相伴随。科学家分析说,这些差异可能是因“哈勃”太空望远镜提供的数据有问题造成的。但如果这些差异是真的,那将给人们的认识带来很大改变。
 
科学家这次绘图所利用的原理是:以可见光波段观测这个区域时,可以发现明显的“引力透镜”现象,也就是更遥远地方恒星发出的光在“路过”这个区域时,被大质量物质吸引而发生了扭曲。这个现象可以证明两个星系团周围存在大量的暗物质。
 
所谓暗物质是指宇宙中存在的一种不明性质的物质粒子,它的电磁放射和折射非常微弱,所以不能被直接探测到。
 
5.成功追踪到光子活动
 

捕捉到光子是爱因斯坦的梦想之一。法国科学家3月14日宣布,他们已经上百次地成功追踪到光子从产生到消失的整个过程,最长时间甚至达到半秒钟,并表示这项成果向实现爱因斯坦的梦想迈进了一大步。参加这项研究的雷蒙教授解释说,发现光子并不难,但捕捉到光子就费劲了。他们研究成果的惊人之处是追踪到“活”的光子并对它进行了“活体”研究。这是他们在光子研究方面的重大突破。
 
为了追踪到光子的活动过程,法国研究人员首先将铷原子束导入一个“光子盒”。每个穿过 “光子盒”的铷原子的活动就像一个挂钟的活动,其钟摆是由电子组成的,光子产生的电磁场尽管很微弱,但足以减缓钟摆的频率。因此,只要利用非常精确的原子钟对穿过“光子盒”的铷原子的钟摆频率与参照原子的钟摆频率进行比较,即可确定光子的存在,并进行分析研究。这是他们在光子研究方面的重大突破。法国科学家的成果向实现依靠光子进行信息存储和运动迈进了一步。
 
6.发现多种疾病的致病基因
 

一个国际研究小组在一项人类基因组研究计划中,又发现了约120种基因的变异与癌症有关。这一发现使已知的与癌症相关的基因从350种增加到约470种。导致癌症的基因数量远远超过人们的预想。这类基因被发现得越多,越有利于癌症治疗方面的研究。他们希望通过进一步研究,为设计和开发治疗癌症的基因药物开辟新途径。
 
英国科学家在一项大规模基因与疾病研究中,鉴别出了与7种常见疾病有关的24个基因,这一成果有望用于了解和治疗相关疾病。这项研究由50个研究机构的200多名科学家共同完成。研究主要针对抑郁症、慢性心脏病、高血压、风湿性关节炎、节段性回肠炎以及Ⅰ型、Ⅱ型糖尿病这7种常见病展开。此次研究还首次确定了一个与Ⅰ型糖尿病和节段性回肠炎都相关的基因,显示这两种病有相似的机理。另外,研究人员还确定了一个会增加Ⅰ型糖尿病发病可能性的基因片断。
 
7.首次对活有机体实施“基因组移植”
 

美国科学家通过“基因组移植”,成功地使一种细菌变成了另外一种细菌。科学家计划下一步借助类似技术,利用人工合成的基因组制造新型物种。若试验成功,将标志着人造生命形式的创造取得突破性进展。
 
美国马里兰州克雷格·文特尔研究所的科学家在实验室中将一种细菌的基因组成功移植入另一种关系密切的细菌内,而且新植入的基因组开始取代原基因组运作。这一成果被《科学》杂志称为生物工程领域一项“里程碑式”的进展。
 
科学家近年来已多次成功将单个基因甚至大段染色体从一个生物体移植入另一生物体,但像这样在一个活有机体中一次性移植入其他物种的完整基因组还是首次。科学家计划利用人工合成基因组进行类似试验。如果试验成功,将标志着一种人工合成生物的诞生。科学家希望利用这种方法制造出新的细菌种类,并使这些细菌执行消化有毒废料、吸收大气中的二氧化碳和其他温室气体等任务。
 
8.发明DNA制动器
 

欧洲科学家开发出一种基于脱氧核糖核酸(DNA)的转换器,名为DNA制动器或分子发电机。科学家认为,作为世界上第一个生物纳米技术制动器,它的研制成功为在活的生物有机体和计算机之间建立联系架设了桥梁。这个DNA制动器的大小只有一根头发的千分之一。这个DNA制动器的组成包括一组固定在极小芯片上的DNA、一个带有磁性的珠子、一个提供动力的生物发动机——通过活的生物细胞三磷酸腺苷(ATP)所发出的能量提供动力。
 
该项目是一项多国合作的结晶——英国、荷兰、法国、葡萄牙、瑞士等国科学家参与了该项研究。
 
科学家相信,DNA制动器的未来应用前景十分可观——从用于界面连接的分子尺寸的机械装置,到由计算机控制的机器手,在这些装置中都可以找到DNA制动器的影子。
 
9.能源新技术研发获新进展
 

美国卡内基-梅隆大学化学工程专家设计出一种新工艺,可以大幅提高以玉米为原料生产乙醇的效率。这一成果将有助于推广使用新型燃料乙醇汽油。新工艺的关键在于重新设计蒸馏过程,采用了一种“多柱系统”以及能量回收网络,最终使得乙醇生产过程中的耗能“大户”——蒸汽的消耗量大幅降低。新工艺将使乙醇生产成本从原来的每加仑1.61美元降到1.43美元。专家们的测算显示,以玉米为原料的乙醇生产整个运行成本能够降低60%以上。
 
氢气可被用作清洁能源,但它的制取、存储和对它的运输都很困难。美国弗吉尼亚理工大学、橡树岭国家实验室和佐治亚大学的科学家开发出一种用多糖制取氢的新技术,有望一举解决这几大问题。以这项技术为基础,未来的氢动力汽车将携带易于存储的碳水化合物,如淀粉。碳水化合物和水在特殊的酶作用下分解产生氢气,然后通过燃料电池产生电力,驱动汽车前进。
 
10.量子通信距离创下新纪录
 

一个由奥地利、英国、德国研究人员组成的小组在量子通信研究中创下了通信距离达144公里的最新纪录,并认为利用这种方法有望在未来通过卫星网络实现信息的太空绝密传输。
 
《自然—物理》报道,这种方法是利用了光子等粒子的量子纠缠原理。量子信息学告诉人们,在微观世界里,不论两个粒子间距离多远,一个粒子的变化都会影响另一个粒子的现象叫量子纠缠,被爱因斯坦称为“诡异的互动性”。科学家认为,这是一种“神奇的力量”,可成为具有超级计算能力的量子计算机和量子保密系统的基础。
 
在实验中,研究小组首先在西班牙加那利群岛的拉帕尔马岛上制造出偏振纠缠光子对,然后将光子对中的一个光子留在拉帕尔马岛,另一个光子则通过光学线路传送到144公里外的特内里费岛上。与先前类似实验达到的距离相比,此次实验有了巨大进展, “朝未来的卫星量子通信和量子物理的太空实验迈出了重要的一步”。