美《国家地理》杂志预测09年8大科学突破

顾汉现

美《国家地理》杂志预测09年8大科学突破


来源:世界科技报道   


日期: 2009-01-28


　　据国外媒体报道，2009年全球经济受经济危机影响将延缓增长速度，但是科学研究的步伐却并不会因此而停滞。目前，美国《国家地理》杂志征求了专家小组意见，预测了2009年的重大科学突破，这些科学突破涉及各个领域，比如动物学、天文学、生物学、地球科学等。



　　1、动物学：对野生动物的基因跟踪



　　世界科技报道[tech.icxo.com/]：快速进化DNA序列技术越来越多地应用于野生动物研究之中，这项技术能够更加智能化地进行野生动物管理。美国《生物科学》杂志主编蒂莫西·比尔兹利(Timothy  Beardsley)称，这项最新技术使得科学家能够很快、成本很低廉地探测到野生动物基因频率的变化。



　　通过监控基因的变化因素，研究人员可以发现动物数量如何随着栖息环境的改变而变迁。比尔兹利说：“通过这项技术，科学家能够发现动物的无法生存的最大自然物理限制。由于气候环境的变化，我们能够看到动物进化的改变和环境的变化，进而使我们更清晰地关注野生动物数量。”使用快速进化DNA序列技术，我们可以实现对基因流动的跟踪，从而揭示是否邻近的两栖动物数量混合成为一个大型的健康生态系统，或者它们是否在一个临界状态下被阻塞。



　　2、考古学：海底考古和前哥伦布时期探险



　　美国《考古学》杂志资深编辑埃瑞克·鲍威尔(Eric  Powell)称，2009年最令人兴奋刺激的考古挖掘位于海下。他说：“在水底世界里有旧石器时代的器物，也有铜器时代海难失事的船只，这里蕴藏着重大的考古发现。目前，考古学家已日益关注水下考古研究，这并不仅仅是出于自然历史因素，而且他们也考虑到了当被水完全淹没的冰川时期和海平面很低的时候，那时的远古环境中保存的极具考古价值的物品很可能随着历史的变迁，仍完好地保存在海底环境中。”



　　鲍威尔认为，前哥伦布时期的考古研究将震撼考古学界。他说：“我认为在未来的几年里，人们应当更多地关注在哥伦布探险之前新大陆和旧大陆时期之间的关联性。我认为这一时期的考古研究价值远超过之前科学家所预想的。”



　　3、天文学：新型研究更关注太空飞行



　　联合国将2009年指定为国际天文年学，以此来纪念伽利略，400年前他是第一位使用望远镜进行天文学观测的科学家。科学家大胆预言，2009年将出现伽利略所无法想像的重大天文学突破。



　　今年春天，欧洲宇航局将发射“普朗克”太空飞船，该飞船将研究宇宙微波背景射线。联合国《物理学世界》杂志编辑马汀·杜兰尼(Matin  Durrani)说：“宇宙微波背景射线来自于宇宙大爆炸的残骸，它弥漫在整个宇宙之中。”



　　哈勃太空望远镜资深项目科学家大卫·莱克龙(David  Leckrone)称，今年5月份进行的哈勃太空勘测任务，是哈勃升空18年以来该望远镜功能最强大的时候。近年来，哈勃望远镜上的摄像仪所拍摄的精美宇宙图片不仅成为科学家们的主要研究目标，而且也成为许多天文学爱好者电脑桌面的精美壁纸图片。莱克龙指出，哈勃望远镜上的宇宙起源声谱仪将让人们更深入地研究宇宙，更及时地回馈遥远星系的宇宙构成物质信息。



　　宇宙起源声谱仪通过研究遥远类星体的光线变化，可以分析星际间中介物质——星系之间的气体，类星体非常强大，能够紧密结合天体喷射出像整个银河系一样多的能量。莱克龙说：“星系形成于气体之中，当你跟随星系的形成过程，你将发现气体随着时间的推移而发生的变化，进而揭示星系是如何形成和进化的。”



　　4、生物学：揭示污染物质在细胞内的影响变化



　　目前，一套正在研制中的分子技术更进一步地观测细胞内基本的演变过程，以及细胞分子如何受化学物质严重影响和改变。《生物科学》杂志编辑比尔兹利说：“我们的研究发现显示，具有污染性的化学物质能以非常微小的等级浓度作用于细胞分子，这一等级浓度远远超出了人们的想像程度。”



　　比尔兹利引用近期的研究暗示丁基化合物作为一种常见的污染物质，常被用于防腐剂和杀虫剂，非常微小浓度等级的该物质可对细胞分子构成影响，并能促使人体肥胖。这项最新研究表明，丁基化合物可以改变细胞接受体，细胞接受体能够控制促使肥胖细胞生长和调节身体新陈代谢的基因。



　　比尔兹利说：“它并不仅仅是一种令人讨厌的化学物质，它还对细胞接受体产生特殊的影响。如果没有这项分子技术，我们就不知道该物质对细胞的这种影响作用。”



　　5、进化生物学：再现群选择理论?



　　在生物学领域，一项新的辩论在群选择理论之间点燃，在著名科学家伊奥·威尔逊(E.O.  Wilson)新书《超个体现象》中，他指出曾经盛行的群选择理论在十年前错误地被抛弃。比尔兹利说：“群选择理论将帮助解释动物群体某些社会行为，尤其是我们在昆虫群体中看到的一些不同寻常的怪异现象。”



　　威尔逊引用蚂蚁群居现象作为“超个体”典型，它们在一起生活并不是为了个体利益，而是出于整个群体的利益。由于蚂蚁群体持续对于生存资源发生争夺冲突，个体的基因幸存性可能更好地确保并推动整个群体生存的适应性。如果群选择理论占据生存主流观点，适应性基因将确保下一代的繁衍。



　　然而这种理论未得到许多进化生物学家的认可，他们认为个体通过繁殖或相应的帮助使得该基因得以繁衍。目前，科学家提出一种观点：是否群选择理论将揭示“种族对种族”行为的进化根源现象?比如人类历史上始终持续的人类之间的战争。虽然威尔逊的新书和相应的理论观点并未超出昆虫物种范畴，但是比尔兹利认为科学家已再次点燃这场具有争议的进化生物学辩论。



　　6、地球科学：岩石揭示奇特的早期地球环境



　　古生物学家道格拉斯·欧文(Douglas  Erwin)目前着重研究同位素地球化学，科学家在该领域将进一步测量岩石中化学元素等级。该技术将揭示远古地球环境的巨大变化，并为地球生命的早期起源提供新的线索。美国国家历史博物馆史密森学会的欧文指出，地球的同位素化学成份将揭示有机生物如何在地球上改良进化和生存的。这种变化很大程度上是由于不同有机生物的活动性产生的。



　　欧文指出，地球在进化历程中共经历了三个重要阶段。大约在24亿年前，我们缺乏氧气的地球环境仅能生存着蓝细菌(cyanobacteria)等单细胞有机物，这种青绿色的水藻以废物形式生成氧气，却显著地改变了地球生态环境，以上是地球进化的第一阶段;第二阶段是地球海洋中富含大量的铁和硫磺，随着海洋中氧气含量的增多，也逐渐出现更为复杂的生命形式，大约在6亿年前首次出现多细胞生命体;在地球进化的第三阶段，海洋和大气层中富含大量的氧气。



　　欧文在研究中提出了置疑：究竟是什么因素导致地球进化发生显著变化?新的同位素系统使我们理解硫磺和碳元素的重要作用，并为我们提供新的工具进行深化理解。目前，科学家很清晰地明白一点：无论目前地球气候如何变化，人类都不会是受地球环境变化影响的第一个物种。



　　7、医学：个性化药物



　　美国麻省理工学院《科技评论》杂志编辑詹森·庞廷(Jason  Pontin)说：“目前生物医药学一项重大主题是个性化医学，也就是说医学适应于我们的个体基因，将具有实际的可行性。”他指出，这项技术的研制将很快地使基因序列研究成本降低下来。



　　目前，美国一些医药公司可以解读个别患者在有效医学范畴的数十组基因组，这可以确定是否患者的癌症处于危险状态。这项个性化医学诊断的价格不到500美元，预计在未来几年后，该项医学诊断的成本将只有几千美元。在未来，个性化的基因信息将用于个性化定制特殊药物，但在目前这项技术仅用于指示个人的健康状况。庞廷指出，这项研究将使人们能够深刻理解当患有糖尿病和心脏病紧要关头时的生命选择了。如果清楚地了解其间的差异性，可以针对患者“对症下药”，也许我们要做的事情非常简单，很可能只是让患者吃少量的药物，就会出现显著的治疗效果。因此  2009年医学领域最大的研究项目是如何针对患者的个性化基因研制出更有疗效的药物。



　　8、物理学：强子对撞机



　　《物理学世界》杂志编辑杜兰尼称，科学家们对于欧洲核子研究中心的大型强子对撞机在2009年的再度重启产生很大的置疑，去年对撞机在开启仅仅9天的时间就出现了故障，预计它将于今年6月份再次启动运行。



　　这个17英里长的大型强子对撞机用于探测神秘的宇宙大爆炸，并解释令人迷惑的暗物质等现象，暗物质是一种无形物质，即不喷射出不反射光线，但却占据着宇宙空间很大比例的质量。杜兰尼说：“我们非常期待着2009年夏季大型强子对撞机开启后所带给人们的惊人科学发现!”