《Nature》评选年度十大科学发现：中国女博士入选

　　2020年，注定是不同寻常的一年，突如其来的新冠疫情给全世界带来沉重打击，如今疫情已经持续一年，却仍未见停止的趋势，面对疫情，我们既感受到了人类身体的渺小，也感受到了科学精神的伟大。荀子曰：君子生非异也，善假于物也。如今，我们最能凭借的力量便是科学。

　　在2020年的尾声，Nature 盘点了2020年度十大科学发现，这其中即包括新冠病毒研究、冷冻电镜突破、压力导致白发的原因、HIV治疗、银河系中的快速射电暴，以及古代陵墓中发现的乱伦等等。

　　这十大科学发现，包括了14篇研究论文，其中2篇发表在 Science 杂志，其余均发表在 Nature 杂志。

　　1、压力是如何让头发变白的

　　2020年1月22日，哈佛大学许雅捷团队在 Nature 杂志发表了题为：Hyperactivation of sympathetic nerves drives depletion of melanocyte stem cells 的研究论文【1】。论文第一作者为张兵博士。

　　该研究首次揭示了压力引起白发这一现象的具体机制：压力启动了作为战或逃反应一部分的交感神经系统，对毛囊中的色素干细胞造成了永久性损害。

　　这些发现有助于研究压力对各种器官和组织的广泛影响，也为寻找阻止和逆转压力破坏性作用的方法指出方向。

张兵博士（左）和许雅捷教授（右）

　　2、银河中的快速射电暴

　　2020年11月4日，Nature 杂志同期发表了三篇论文，首次在银河中观测到快速射电暴【2、3、4】。

　　快速射电暴（FRB）是已知宇宙中射电波段最强的爆发现象。它们持续时间极短，释放能量巨大，起源众说纷纭，是现代天文学一大谜题。目前该领域最紧迫的任务是寻找快速射电暴的对应天体。

　　这三项最新观测证实极强磁场中子星（磁星）是快速射电暴的来源之一。这是天文学家第一次观测到位于银河系内的快速射电暴。也是目前唯一被观测验证的可以产生快速射电暴的天体。

中国天眼

　　值得一提的，第三篇论文来自中国团队，第一作者为北京师范大学林琳博士，观测结果来自中国的射电望远镜（FAST）——天眼。这也说明了中国的天文学家可以凭借中国的望远镜做出世界一流的研究成果。

林琳

　　3、在史前贵族陵墓中发现的乱伦证据

陵墓外部

　　2020年6月17日，爱尔兰都柏林三一学院的研究团队在 Nature 发表了题为：A dynastic elite in monumental Neolithic society 的研究论文【5】。

陵墓内部

　　研究团队对爱尔兰一座大约5000年前的史前陵墓中埋葬的人类遗骸进行了基因测序，发现了这个恢弘的陵墓的惊人秘密——墓中所埋葬之人是乱伦所生，他的父母要么是亲兄弟姐妹，要么是父母与子女。

　　研究团队推测，这座恢弘的陵墓中所埋葬的贵族，是把乱伦作为维持贵族血统的方式。

　　4、激活并杀死潜伏的HIV病毒

　　2020年1月22日，美国埃默里大学的研究人员在 Nature 发表了题为：Robust and persistent reactivation of SIV and HIV by N-803 and depletion of CD8+ cells 的研究论文【6】。

　　HIV病毒可以“潜伏”在人类细胞中，几乎不转录，因此无法被人体免疫系统检测到。研究团队通过“激活并杀死”（shock and kill）的方法，通过药物激活这些潜伏的HIV病毒转录，从而让免疫系统更好地识别和清除HIV病毒。

　　5、冷冻电镜突破原子分辨率

　　2020年10月21日，Nature 杂志同期发表了两项冷冻电镜领域突破性研究论文【7、8】，Nature 称之为“打开全新宇宙”。

　　这两项研究，将冷冻电镜分辨率提高到单个原子水平，这一里程碑式的突破，巩固了冷冻电镜在绘制蛋白质结构图谱中的主导工具地位。有助于研究人员了解蛋白质的生理和病理机制，并有助于开发出副作用更少，效果更好的药物，而这些是其他成像技术（如X射线）无法做到的。

　　6、揭秘挑食行为

　　2020年3月4日，瑞士洛桑大学的研究人员在 Nature 发表了题为：Olfactory receptor and circuit evolution promote host specialization 的研究论文【9】。

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　　Drosophila sechellia 是黑腹果蝇的近亲，与黑腹果蝇不同的是，它们相当挑食，仅以有毒的诺丽果为食。它们为何如此挑食呢？

　　研究团队通过CRISPR-Cas9基因编辑技术，破解了这一谜题，研究团队发现一种气味受体蛋白Or22a在Drosophila sechellia 的感觉神经元中表达的比在其他果蝇中更丰富，导致了这种果蝇的挑食行为。

　　这项研究表明，小小的果蝇也可以为大脑如何进化以塑造复杂行为提供有力见解。

　　7、干扰素缺乏会导致新冠重症

　　2020年10月23日，Science 杂志同期发表了两项新冠研究论文，揭示了I型干扰素（IFN）缺失在重症COVID-19患者中扮演的重要角色【10、11】。

　　这两篇论文分别从两个角度报道了I型干扰素（IFN）缺失在重症COVID-19患者中扮演的重要角色：至少3.5%重症COVID-19患者存在与I型干扰素相关的常染色体遗传的基因位点突变；至少10％重症COVID-19肺炎患者体内存在针对I型干扰素自身中和性抗体。

　　这两项研究发现非常重要，首先，对于新冠病毒感染的患者可以进行筛查，通过检测I型IFN相关基因及自身中和性抗体水平，预测患者发展成重症肺炎的倾向。其次，这一发现为治疗干预提供了一条选择，包括血浆置换等。

　　8、物质与反物质的镜像对称性被打破

日本超级神冈探测器

　　2020年4月15日，日本T2K中微子合作组在 Nature 发表了题为：Constraint on the matter–antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations 的研究论文【12】。

　　T2K合作组收集了2009年到2018年间中微子和反中微子的数据。通过结合其他的中微子振荡实验，研究人员已经理清了转换概率对于不同参数的依赖性并给出了CP破缺证据。实验结果以95%的置信度排除了CP守恒（这意味着发生了CP破缺），同时还显示CP破缺参数很可能很大。这些结果可能是宇宙中物质-反物质不对称性起源的最早标志。

　　9、臭氧层空洞的恢复

　　2020年3月25日，美国科罗拉多大学博尔德分校的 Antara Banerjee 等人在 Nature 发表了题为：A pause in Southern Hemisphere circulation trends due to the Montreal Protocol 的研究论文【13】。

　　1980年代中期，科学家发现在南极上空的臭氧层中出现了空洞，这揭示了人造臭氧消耗物质（ODS）对臭氧层的威胁。南极的臭氧层空洞也一直影响着南半球的大气环流。1987年《蒙特利尔议定书》及其后续修正案禁止了消耗臭氧层物质的生产和使用。

　　该论文研究了大气环流的变化与南半球臭氧层恢复之间的关系，研究结果显示，南半球臭氧层的恢复是履行《蒙特利尔议定书》的直接结果。

　　10、用卫星绘制地球树木地图

　　2020年10月14日，丹麦哥本哈根大学和美国NASA合作，在 Nature 发表了题为：An unexpectedly large count of trees in the West African Sahara and Sahel 的研究论文【14】。

　　研究团队通过对覆盖西撒哈拉和西非萨赫勒地区超过130万平方公里的高分辨率卫星图像的分析，绘制了超过18亿棵树木的位置和大小。

　　毫无疑问，这一进步将推动人类对全球陆地生态系统的思考，监测，建模和管理方式的根本变化。

　　论文链接：

　　1、https://www.nature.com/articles/s41586-020-1935-3

　　2、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2863-y

　　3、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2872-x

　　4、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2839-y

　　5、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2378-6

　　6、https://www.nature.com/articles/s41586-020-1946-0

　　7、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2833-4

　　8、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2829-0

　　9、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2073-7

　　10、https://science.sciencemag.org/content/370/6515/eabd4570

　　11、https://science.sciencemag.org/content/370/6515/eabd4585

　　12、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2177-0

　　13、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2120-4

　　14、https://www.nature.com/articles/s41586-020-2824-5

　　参考资料：

　　https://www.nature.com/articles/d41586-020-03514-8