2021年，知社与你一起关注过的Nature重大科学新闻

又到了年末的盘点时刻，这一年全球的科学界有哪些值得关注的重大话题？几乎每个平台都推出了自己的版本，有许多不谋而合的默契，也有一些失之交臂的遗憾。在今天的推文里，我们将与各位读者分享2021年度Nature重大科学新闻中知社曾报道过的话题。

　　01变异毒株持续“上新”疫苗能否跑赢

　　南非医护人员认为，新的Omicron变异毒株导致COVID-19病例激增。图源: Shiraaz Mohamed/AP/Shutterstock 202I年，全球科研人员都以竞赛般的速度，尽可能多地去了解在全球传播的SARS-CoV-2冠状病毒的变种。新冠病毒大量变异的爆发主要集中在2020年底至2021年初。这些变异毒株被陆续命名为阿尔法(Alpha)、贝塔(Beta)、伽马(Gamma)，并持续不断“上新”。

　　今年3月，德尔塔(Delta)变异毒株以惊人的速度横扫并重创了印度，导致医疗体系几近崩溃，大量患者死亡。这种变异株的“超能力”让全世界目瞪口呆。

　　从那开始，这种高传染性的病毒变种迅速传播到全世界，不仅给各国卫生健康体系造成巨大压力，并导致了更广泛的经济和国际交往的封锁。

　　数据显示，接种疫苗仍是当前最有效的预防措施之一。疫苗减少了感染德尔塔病毒的重症患者和死亡病例的数量，但是对其防护的有效性要比之前几种变异毒株要小。11月下旬，令人担忧的最新变异毒株奥密克戎(Omicron)出现了。早期数据显示，它能显著地破坏疫苗免疫。这时，疫苗加强针的上市缓解了这次新危机。

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　　02新目的地：火星

　　“毅力”号火星车降落到火星表面图源: NASA/JPL-Caltech)

　　2月18日,美国宇航局“毅力号”火星车降落在这颗红色星球上，开启了火星探索的新纪元。着陆后，“毅力号”部署了一架小型直升机，完成了在火星上的第一次动力飞行。

　　在首次尝试失败后，9月，火星车成功开采到了第一个火星岩石样本。未来，人们将通过太空任务取回这些样本，从中寻找生命的迹象。“毅力号”是2021年人类抵达火星的三项任务之一。5月15日，中国的“祝融号”探测器着陆，这是中国首次火星任务“天问一号”的一部分，从火星北半球未经勘探的地区收集了大量的地质数据。

　　此外，今年早些时候，阿拉伯联合酋长国在首次星际飞行任务中，将“希望号”宇宙飞船送入火星轨道，并拍摄到了火星“极光”——太阳风与火星磁场相互作用产生紫外线辐射的照片。

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　　火星旅行劝退手册

　　03首个μ介子挑战现有物理学原理

　　费米实验室使用储存环磁铁开展Muong-2实验(Credit: Reidar Hahn/Fermilab) 4月7日，费米国家加速器实验室参与Muong-2实验的研究人员报告称， 大而不稳定的类电子粒子μ 介 子比最初预测的更具磁性。

　　早在几十年前，该实验暗示介子的行为方式可能与物理学家基于粒子物理学标准模型的计算所暗示的方式不同。目前，研究人员现在正在仔细检查这些计算。如果它们成立，并且理论和实验结果之间的差异持续存在，这可能标志着标准模型近50年来首次未能解释观测结果。

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　　04AI在各个领域开花

　　AlphaFold等机器学习工具可以预测3D结构，包括描述与其受体结合的人类白细胞介素-12蛋白的3D结构图源: IanHaydon UW Medicine Institute for Protein Design 今年7月，谷歌在伦敦的姊妹公司DeepMind宣布，其使用人工智能(AI)系统预测了人类表达的几乎所有蛋白质的结构，以及其他20种生物的几乎完整的蛋白质组。这种被称为Alpha Fold的算法在2020年一场预测蛋白质结构的比赛中获胜。DeepMind认为，这是迄今为止人工智能系统对推进科学知识做出的最大贡献。

　　以往，研究人员通过各种显微技术，或者不够准确的模拟模型来了解蛋白质结构。在这项新技术的帮助下，2021年，超过35万种蛋白质结构的释放(其中许多结构从未被形象化)有可能引发生命科学的革命。因为这些结构掌握着疾病的秘密，并将成为药物的靶标。

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　　05 极端天气频频造访，人类能否应付自然的挑战

　　联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)8年来首次对全球气候科学进行综合评估，结果相当不妙： 如果再不采取行动制止温室气体排放，破纪录的干旱、野火和洪水只会变得越来越频繁。

　　报告称，与1850年至1900年的平均水平相比，地球已经升温了1.1°C。如果按照目前的碳排放水平，可能会在十年内超过1.5°C。如果升温达到巴黎协定中的上限——2°C，那么50年一遇的极端灾难将每隔几年就会发生一次，将给人类社会造成巨大的破坏。

　　现在，研究人员已经确定，北美太平洋西北部的超级热浪和德国的大洪水都是人为造成的气候变化。归因研究越来越多出现在新的气候研究中。

　　在《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会(COP26)上，各国宣布了限制温室气体排放的新承诺，并在11月初的谈判后，同意进一步减排，以避免气候变化的最坏影响。196国政府签署了格拉斯哥气候公约——到2030年全球二氧化碳排放量比2010年减少45%。

　　在峰会的早期，与会的各国领导人做出了停止森林砍伐、减少甲烷排放和逐步淘汰煤炭发电等重大承诺。不过，有研究人员表示，即便这些承诺得到全面实施，全球温度仍将比工业化之前的水平升高2.4摄氏度。人类否能够应对自然的挑战，尚未可知。