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| 2004年12月17日《科学》杂志封面 |
火星上的水
美国宇航局的火星探测漫游者“机遇号”和“勇气号”敏锐地“嗅”出了火星上曾经有大量水并且可能有过生命存在的证据。
●点评：李荣兴(美国俄亥俄州立大学教授)
火星探测漫游者的发现被《科学》评为年度突破，是个令人兴奋的消息，尤其对我这位参与其中的科学家来说。
在火星探测中，发现火星上曾经有水的证据是非常重要的一步，这表明火星在数十亿年前是个湿润而温暖的星球。在这种环境下，生命是可能存在的。古代中国人将Mars称为火星(FirePlanet)，看来与它目前寒冷的气候条件不符，但与这个星球曾经湿润而温暖的新发现非常一致。科学和技术的发展已经使我们可以直接对遥远的星球表面如火星陨石坑进行机器人探测，然后将信息在十几分钟之内送回地球。曾经只可想象的事情如今变成了现实。
我的研究组为火星登陆器和两个漫游机器人“勇气号”和“机遇号”提供了定位和导航信息，我们为此感到非常自豪。在地球上准实时地绘制火星表面上的山、平原、陨石坑和其他信息，是一种前所未有的刺激和挑战体验，特别是当“机遇号”在鹰坑(Eaglecrater)着陆而它只能看到坑外面的有限场景的时候。两个机器人在古谢夫坑和子午高原穿越数千米之后，所做的工作均远远超过了原先的设计。
●点评：刘振兴(中科院院士、中科院空间中心研究员)
我国尚未正式提出自己的火星探测计划，但早在“863”计划课题“行星探测”中就开展了火星探测的必要性和可行性研究，并提出了我国初期火星探测的科学目标和粗略的探测器方案设想。正在制定中的国家中长期科技发展规划中也对火星探测计划进行了讨论。
未来我国的火星探测计划应与当前实施的“嫦娥”探月工程相配合，尽量利用月球探测发展起来的技术条件和基础，同时考虑火星的要求，加强预研，推动我国深空探测的发展。此外，应坚持独立自主和国际合作相结合的原则。目前火星探测的国际合作还没有形成，但相信以后除了竞争之外也会有合作。
印尼弗洛瑞斯人头骨化石：最小的人
印尼和澳大利亚科学家今年10月在《自然》杂志上报告，他们从印尼弗洛瑞斯(Flores)岛发掘出新的人类物种化石。这种“小矮人”只有约1米高，脑容量仅为约380毫升，生活在距今约18000年前。
●点评：王道还(台湾“中央研究院”历史语言所)
弗洛瑞斯人(Homofloresiensis)化石是个震惊古人类学界的发现。直立人类型的古人类至少在180万年前就出现在世上了，他们是第一种走出非洲、遍布旧世界的“人”。有些古人类学者甚至认为智人的三个主要“人种”(黑、白、黄)都是直立人在各地分别演化出来的。
弗洛瑞斯人化石则提醒我们，直立人并不“注定”会演化成智人。山顶洞人在华北定居时，弗洛瑞斯人还在东南亚存活，而且演化方向与智人完全相反：他们身材缩小了，脑子缩得更小，与黑猩猩相当。从来没有一位古人类学者预见过人类可能朝这个方向演化。然而在形态上，弗洛瑞斯人是不折不扣的直立人后裔。
弗洛瑞斯人化石引发的另一个问题更严重：人的脑子究竟是做什么用的？弗洛瑞斯人制作的石器与北京人类似，而北京人的脑量却是他们的两倍。这个事实进一步迫使学者重新思考脑量与“智力”的关联，以及人类“智力”的本质。
克隆战争
汉城大学黄禹锡等人今年2月在《科学》发表论文，首次提供足够科学证据说明人类胚胎已被成功克隆。伦理和立法方面的“克隆战争”则在继续，由于各国无法就如何对待治疗性克隆的问题取得一致，联合国禁止生殖性克隆国际公约的制定陷入了僵局。
●点评：陈大元(中科院动物所研究员)
韩国科学家采用核移植方法，从16名年轻妇女身上获得242个卵母细胞，成功地构建人类胚胎，并提出了灵长类是可以克隆的观点。他们也强调此项研究只用于人类治疗性克隆、将来在临床上医治疑难疾病，反对人类胚胎用于克隆人。科学不分国界，本人积极支持这项工作及其观点。
我国治疗性克隆研究也有长足进展，在构建人类胚胎、培养胚胎干细胞以及诱导目的细胞等方面取得了显著成果。
费米子凝聚
1995年，三位科学家冷却一种名叫玻色子的粒子，得到了玻色-爱因斯坦凝聚物，并在6年后荣获诺贝尔物理奖。如今，各国科学家又完成一项“不可能完成的任务”，实现了另一种粒子即费米子的凝聚。《科学》提到了该领域有重要影响的一些科学家，其中包括两位华人的名字，一位是奥地利因斯布鲁克(Innsbruck)大学研究小组的重要成员ChengChin，另一位是美国俄亥俄州立大学的何天伦。
●点评：何天伦(美国俄亥俄州立大学教授)
不论从哪个角度讲，稀薄费米气体中费米子对凝聚的发现都是去年物理学最重要进展之一，它是量子气体领域的关键性突破，将对多个学科领域产生深远影响。
费米子对凝聚物的发现是长期激烈国际竞争的结果。2003年1月，随着杜克大学的托马斯(JohnThomas)报告强相互作用下费米气体的普遍性质，这种竞争进入白热化。4个月后，美国实验天体物理联合研究所(JILA)亚裔科学家金(DebbieJin)报告了一种费米子配对或结合成分子的有效方法，令科学界为之惊讶。到当年11月，Innsbruck、JILA和MIT的研究小组分别宣布实现了分子玻色-爱因斯坦凝聚。那时，科学界普遍认为费米子对凝聚很快就可以实现了。果然，2004年1月，金的小组获得实现费米子对凝聚的证据。上述研究进展已经在国际上激发了大量的相关实验和理论工作。
隐藏的珍宝
在人类基因组中，编码蛋白质的基因序列只占不到2%，而不同基因之间和单个基因不同编码区域之间的那些部分被视为无用的垃圾DNA。实际上，垃圾DNA的作用比先前想象的要大得多。
●点评：于军(中科院北京基因组所研究员)
今年，国际人类基因组计划协作组宣布人类基因组精确DNA序列图最终完成，接下来的主要工作之一是深入注释基因和非编码区。随着近20个脊椎动物基因组序列在未来两到三年内的完成，科学家将揭示诸多“潜藏在DNA里的珠宝”。这里不仅包括还未被发现编码蛋白质的基因，还包括会发现许多DNA序列元素与基因表达调节和染色体结构的关系。高等脊椎动物的基因数量和功能非常相似，也许这类物种进化与多样性的分子机理就“藏”在变化多端的DNA序列元素里面。英语里有句俗语，“一个人认作垃圾的东西，可能是另一个人的珠宝”。不过，要找到这些有用的“珠宝”，要独具科学的“慧眼”和翔实的实验验证才行。
一对脉冲星
脉冲星，顾名思义，就是能够发射脉冲的星体。英国曼彻斯特大学的莱因(A.G.Lyne)等人发现了珍贵的一对脉冲星。
●点评：徐仁新(北京大学天文学系教授)
1968年休伊什等公布了他们惊人的发现：脉冲星！这是一种约每秒自转一周、半径约10公里而质量与太阳相当的天体。根据爱因斯坦的广义相对论，这类天体周围的引力场很强，时空明显弯曲。1974年赫尔斯和泰勒发现了正在互相绕转的一对脉冲星中的一颗。广义相对论认为，强引力场中互相绕转的星体将辐射引力波(但至今未直接测得)。泰勒等人通过长达20多年的观测发现，这一对脉冲星因引力辐射而绕转距离逐渐减小的程度与相对论预言完全一致。休伊什、赫尔斯和泰勒分别获得1974、1993年度诺贝尔物理奖。
今年莱因等新发现了一对脉冲星，其特殊之处有二：引力辐射要比赫尔斯和泰勒发现的那对脉冲星强得多；测得了分别来自两颗脉冲星的辐射。显然，该对脉冲星将更有利于人们检验爱因斯坦的理论，且首次提供了研究脉冲星磁层与辐射之间相互作用的机会。此外，这些探索还可能揭示脉冲星内部物质密度分布，展现出极高密度下物质的性质。
记录多样性衰减
从青蛙到蝴蝶，有关生物多样性衰减的大型调查结果不断传来。其中，保护国际和世界自然保护联盟组织500多位科学家，对全球已知的5700种两栖动物进行了调查，发现30%以上的物种濒临灭绝。
●点评：李丕鹏(世界自然保护联盟专家组)
此项研究入选《科学》年度科学突破，充分表明生物多样性衰减已到了非常严峻的程度，需要进一步引起政府、科学界和社会的高度重视。
我国是一个资源大国，仅两栖动物已知就有321种，并且许多是我国的特有物种。但我国的两栖动物中，极危、濒危和易危种类已达到40.2%，大大超过了全球32.5%的平均比例。我国特有物种———滇池蝾螈已经灭绝，其他一些物种也因为生态环境破坏及人为过度捕食等而处于不断衰减状态。另外，还有8.7%的物种缺乏确切评估数据，种群状态不明。其他动植物的现状与两栖动物相类似。
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| 水世界 |
水的新篇章
水，似乎是一种人们再熟悉不过的东西，但在科学家看来，水里依然有乾坤，有不少未解之谜。多国科学家在液态水结构研究上取得的重要进展向化学教科书中一些传统说法发起了挑战。
●点评：赵林(天津大学环境学院教授)
水有许多被探知的特性，诸如融化时体积减小、多种结晶形态等，这些特性决定了水在物理、化学以及生命活动中发挥着不同的作用与功能，一百年来科学家们一直在探索研究其原因之所在。以往研究表明，水是以分子簇存在的，由不同个数的水分子组成的分子簇具有不同的物理、化学和生物学性质和功能。《科学》公布的年度进展中提到，有研究认为很多水分子只与其周围两个水分子有联系，而不是原先认为的四个，这无疑是一种新的结论，但是否完全是事实还有待于多方面研究证实。
为穷人研制药物
在卫生领域，“公私伙伴关系”成为一股不可抗拒的力量，它影响到药物研制和发展中国家分发药物的方式。
●点评：邵一鸣(中国疾病预防控制中心教授)
卫生伙伴关系是近年来世界医学领域的大趋势。
伙伴计划的缺乏已造成不少教训，突出案例是艾滋病从非洲丛林的星星之火蔓延为感染全球6000多万人的燎原之势。2001年联合国设立全球防治艾滋病、结核和疟疾基金(全球基金)。该基金30多亿美元中有各国政府捐助的30亿美元，其余来自盖茨等私人基金会。2003年启动的150亿美元美国总统艾滋病紧急救援计划则是当前资金最大的援助发展中国家的卫生防病项目。
在科研领域，美国NIH改变了半个世纪来以资助本国科学家为主的方式，设立专门资助发展中国家科学家的国际综合性艾滋病研究计划(CIPRA)，欧盟则建立了发展中国家临床试验平台(EDCTP)。以盖茨基金会为首的私人基金会也在推动与各界合作中发挥着重要作用。
国际卫生伙伴计划既需要国际社会的远见和发达国家的支持，也需要发展中国家的参与；发展中国家只有加强自身的组织能力和科研实力，才能不仅仅成为被动的受益者，而是积极的参与者、继承者和发展者。
到处都是基因
从海洋或地下深处取水，发现里面的DNA，进行基因测序，可以识别出那些极小而且距离我们非常之远的生物。借助这种技术，科学家们在藻海(SargassoSea)的1500升水中已经发现了100多万种新基因。
●点评：肖湘(国家海洋局第三海洋所研究员)
目前能够从自然环境中分离培养的微生物只占全部微生物种类的1%或者更少。在早期的工作中，科学家只能获取环境样品中的单个基因或仅仅对这些未培养微生物进行分类鉴定。随着技术的进步，科学界已初步具备分析研究这些未培养微生物基因组的能力。我国科学家在深海和深部(如地壳)生物圈研究中也部分采用了这方面的技术。上述工作对研究生命起源、生物进化、生物与环境相互关系及基因资源的开发利用等具有重要意义。
不过，由于克隆技术及分析手段的限制，目前还只能研究单一环境下的简单微生物系统或复杂系统中一类特定微生物基因，我们期待在技术与认识上能有进一步的突破，深入探索复杂环境下未培养微生物的奥秘。
除了上述十项进展以外，《科学》还评出了一项“年度科学倒退”：在美国和欧洲，科学界与政界发生明显冲突。美国科学家批评布什政府将意识形态凌驾于科学之上，而法国和意大利的科学家抗议政府削减科学预算，等等。(驻京记者李虎军采访整理)
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