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《科学》杂志2018年十大科学突破

    DNA最终协调了细胞的繁殖和特化。

    《科学》杂志最近选出了2018年十大科学突破。DNA,一种单细胞尺度的细胞谱系追踪技术,可以最终协调细胞增殖与分化的过程。现在,正如乐谱表明弦乐、铜管乐器、打击乐器和木管乐器将产生交响乐一样,当单个细胞中的基因被激活时,技术组合出现了,表明细胞发挥着特殊的作用。其结果是能够以惊人的细节跟踪生物体和器官的发展,逐个细胞和时间。科学界正在认识到,技术的结合及其促进基础研究和医学进步的潜力是2018年的一项年度突破。2。DOM是埋藏在南极冰层下的遥远星系的“信使”,能够探测到遥远恒星释放的中微子-原子碰撞事件,并观测到碰撞过程中释放的微弱光爆炸。以前很少有来自遥远宇宙的“信使”用望远镜观测到的光子组合来揭示光不能存在的现象。近年来,天文学家利用宇宙射线和重力波的高速粒子来观测宇宙。这些粒子是空间和时间的涟漪。它们在2015年首次被发现。在2016年的年度科学杂志上,它们被列为主要的科学突破之一。2018年,另一个“信使”加入了中微子的行列,中微子是一种微小的、几乎无质量的粒子。这很难发现。三。这两个研究小组在10月同时发表了论文,揭示了在几分钟内测定小有机化合物分子结构的新方法,而不是传统方法所需的天、周或月。几十年来,用于分子作图的金标准被称为X射线晶体学,它涉及在含有数百万个以共同取向排列的分子的晶体上发射X射线束。然后,研究人员跟踪X射线从晶体反射的方式,以识别单个原子,并分配它们在分子中的位置。这些结构对于理解生物分子的行为以及药物如何与它们相互作用是非常宝贵的。但是,这项技术需要生长一粒沙子大小的晶体,这可能是某些物质的主要障碍。近年来,研究人员用电子束代替X射线,从而改进了衍射技术。电子束瞄准目标生物分子的片状2D晶体,通常是蛋白质。然而,在某些情况下,这些片层叠在一起,导致3D晶体不适合普通电子衍射,并且对于X射线衍射来说太小。两个研究小组——一个在美国,另一个在德国和瑞士——发现他们终究可以使用偶然结晶。它们发射电子束在旋转台上的微小三维晶体上,并跟踪每个微小转弯处的衍射图案变化。这项技术能在几分钟内从显微镜晶体中产生分子结构,而这些晶体的尺寸仅为X射线研究所需的十亿分之一。这项新技术非常适合于定位小分子,如激素和潜在的药物,应该对新药物的合成和发现、分子探针的设计以及疾病的研究和跟踪具有深远的影响。4。在冰河时期,这颗行星像核弹一样与格陵兰西北部相撞,立即蒸发了岩石,并在北极上空发出了冲击波。它留下了疤痕——一个31公里宽的陨石坑,叫做Hiawatha——足够容纳华盛顿特区的科学家。11月,在空中雷达发现埋藏在一公里厚的冰层下面的陨石坑后,华盛顿特区的科学家报告了惊人的发现。Hiawatha火山口是地球上最大的25座火山之一。Hiawatha的影响可能对全球气候产生巨大影响,尽管不如6600万年前恐龙杀死Chicxulub造成的灾难,Chicxulub在墨西哥刻出了一个200公里宽的陨石坑。来自冲击的融水流入北大西洋,可能通过停止给西北欧带来温暖的当前传送带而导致温度急剧下降。5。女性性骚扰现象有所改善。性骚扰被低估了,在很大程度上被忽视了。但是今年带来了变化的迹象。6月,美国国家科学院、工程学院和医学院发布了一份关于女性性骚扰的里程碑式的报告。根据两所大学系统的最新数据,超过50%的女性教职员工和20%至50%的学生根据舞台和地点受到性骚扰。今年,一些机构已经采取行动。一些知名科学家在调查支持不法行为的指控后被解雇或强迫,其动机是新闻曝光或受到骚扰的学生和工作人员的正式投诉。其他人宣布了政策变化。6。古代人类“混血女孩”科学家在西伯利亚发现了一个古代人类的骨头。根据DNA分析,他们的父母是丹尼索万和尼安德特人。7。法医家谱学的发展。法医家谱学的迅速发展。8。基因沉默药物已经被FDA批准上市,以宣布市场上第一种小干扰RNA(siRNA)药物Onpattro(patisiran)。该药物已获得FDA的突破性治疗认可,优先资格,快速通道资格和孤儿药物资格。9。今年,科学家们发现了生活在5亿年前的生物分子的踪迹:狄金森动物是已知的最古老的动物之一。研究小组分析了狄更森海蜇的脂类残渣,并检测了化石中甾醇残渣的信号,表明它们确实是真核生物。10。科学家们发现,蛋白质和RNA小滴正在成为一种新的细胞组织形式。数以千计的蛋白质和其他分子聚集在细胞质中,细胞质是细胞核周围的稠密液体,经常相互推动,相互反应,以完成生命任务,从分解营养物到释放能量再循环废物。自2009年以来,研究人员发现,许多蛋白质被分离或浓缩成离散的液滴,这些液滴浓缩它们的内容,特别是当细胞对压力作出反应时。这种“液-液分离”类似于油醋沙拉酱中酱油和醋的“分层”,并且现在是细胞生物学中最热门的话题之一,因为证据表明它促进关键的生化反应,并且似乎是细胞的基本组织原理。《自然》杂志的2篇2017年论文表明,细胞核中的液体蛋白滴有助于基因组的紧凑区域,使基因内基因沉默。在今年的《科学》杂志上,三篇论文指出了分居的巨大作用。他们指出,将遗传密码从DNA驱动到RNA的蛋白质——制造新蛋白的第一步——可以浓缩成附着在DNA上的小滴。细节还有待解决,但是这些研究揭示了相分离在基因的选择性表达中的作用,基因是生命的基本奥秘之一。

欢迎阅读本文章: 王文家

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