年终盘点｜2024年科学“精华”指路未来

世界两大权威科学期刊《自然》和《科学》日前分别发布了2024年年度“十大人物”和“十大科学突破”。前者聚焦于影响今年一些最重要科学事件的个人，或探索月球背面，或预测猴痘病毒人际传播，这些开拓者作出了显著贡献；后者评选出重大科学突破事件，如研发CAR-T疗法破解自身免疫性疾病难题、靶向害虫的RNA杀虫剂应用于农业等。今天，我们请知名科普作者张田勘从中选择一些为大家介绍。

（1）嫦娥六号登月研究取得重大成果

2024年，中国在探索月球领域取得突出成果。嫦娥六号返回舱带回了从月背最古老、最大的撞击坑之一南极-艾特肯盆地收集的近2000克月球岩石和土壤，对其进行研究能帮助人类了解月背的境况，包括月壤中的成分、水分以及是否存在微生物等。

指挥这项研究任务的是中国地质学家、中国国家天文台研究员、嫦娥六号副总设计师李春来，他负责监督选择着陆地点、分析样本以及协调70多名科学家团队的艰巨任务。李春来由此入选《自然》期刊2024年年度“十大人物”。

2024年9月，李春来和同事在科学期刊《National Science Review》上发表了嫦娥六号返回样品的首篇研究论文，揭秘了嫦娥六号样品的物理、矿物和地球化学特征。11月，他们将进一步的研究成果发表在《自然》和《科学》期刊上，指出嫦娥六号样品记录了月球背面火山活动延续至28亿年前的证据，这一发现引发全球科学界的广泛关注。

2024年11月13日，嫦娥六号从月背采回的月球样品亮相第十五届 中国航展。

（2）发现猴痘病毒变体能在人际间持续传播

2024年，中非出现了一种新的猴痘病毒株，刚果民主共和国的流行病学家姆巴拉领导识别和遏制了这种病毒，因而入选《自然》期刊年度“十大人物”。

猴痘病毒于1958年首次被发现，2021年之前主要在中非和西非国家传播，但如今已波及全球121个国家和地区，累计确诊病例超10万例。姆巴拉团队的最大贡献是在2024年对金沙萨地区感染猴痘者的病毒样本进行了测序。他们在演化枝Ⅰa和Ⅰb病毒的样本中，发现了一种特定的单字母基因突变模式，这种突变导致Ⅰa这种变体能在人际间持续传播（通过性接触）。此前，已知这种病毒变体主要在中非从动物传播给人类。

姆巴拉团队拉响了致命猴痘疫情的警报，准确预测猴痘病毒会跨越刚果民主共和国的边境传播，并呼吁全球增加对这类疫情的关注，以支持快速响应并拯救生命。

（3）中国CAR-T疗法破解免疫性疾病难题

相较而言，《自然》期刊评选的“十大人物”看重的是对科学界的影响，《科学》期刊评选的“十大科学突破”则更看重对人类科学边界的挑战。而一位中国医生——中国人民解放军海军军医大学的风湿病专家徐沪济，成了这两份全球榜单唯一的交集，他和他的研究同时登上了《自然》期刊“十大人物”和《科学》“十大科学突破”两个榜单。他利用由捐赠者细胞制造的嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法，成功使3位严重自身免疫性疾病患者的病情得以缓解。他是这一疗法的尝试者和开拓者。

徐沪济团队使用健康供者来源的T细胞，通过CRISPR/Cas9基因编辑技术精准敲除HLA-A、HLA-B和TRAC等关键免疫相关基因，制备了针对B淋巴细胞CD19的通用型靶向CAR-T细胞药物（TyU19）。未来，该疗法有望在临床广泛使用，以治疗多种类型的免疫疾病。

（4）RNA杀虫剂可靶向害虫不伤及无辜

粮食安全是全球所有国家的要务，阻止害虫对粮食作物的破坏是保证粮食安全的一个重要路径。其中，有针对性地杀灭害虫，又不伤及无辜是对杀虫剂的刚性需求。

2024年，一种新技术达到了这种标准——RNA杀虫剂，其机理是RNA干扰（RNAi）。2024年1月，美国环境保护局批准基于RNA的杀虫喷雾剂可针对特定害虫的基因进行精准设计和杀灭。这种杀虫喷雾剂针对的是科罗拉多马铃薯甲虫的一个重要基因，其基因靶点仅为该甲虫及近亲所具有。该甲虫原产于落基山脉，现已遍布北半球，不仅破坏马铃薯，还破坏番茄、茄子和甜椒，每年造成超5亿美元的作物损失，且成虫和幼虫均已演化出对大多数杀虫剂的抗性。

RNA杀虫剂成为2024年“十大科学突破”的原因还在于，其在未来有较大的发展和应用潜力。目前，有不少RNA杀虫剂正在研发中，如果它能对付多种害虫又具有安全性，在农业发展上的前景将十分光明。

（5）古代DNA揭示千年前家族关系

2024年5月3日的《自然》期刊发表了一项研究，揭示古代阿瓦尔人的来源和他们如何统治中欧东部，这项持续多年的研究被列入今年《科学》期刊“十大科学突破”。

公元7世纪，一名男子被埋葬在匈牙利。如今，研究人员从他的骨骼和牙齿中提取出DNA，再联系到其他一系列古代遗骸的DNA研究，为一个庞大的家族重建了“家族树”，这一关于远古时期人口迁徙和亲属关系的新发现，有助于理解人类不同民族的演化。

源自中亚东部的阿瓦尔人在公元6世纪到9世纪统治了中欧东部的大部分地区，他们的墓地中留下了欧洲历史上最丰富的考古遗产之一，其中包括迄今已发掘的约10万座坟墓。在匈牙利Rákóczifalva遗址有大量保护完好的古代人遗骸DNA，研究人员对424人的DNA进行分析发现，约有300人为近亲关系（包括一级和二级亲属关系），并埋葬在同一墓地，其血缘关系达9代之多，时间跨度约为250年。他们确认，古代阿瓦尔人并非母系社会，而是按严格的父系血统制度形成社区，并在这种社区和制度下生活。

（6）人工智能60秒内预测未来10天天气

由于研发出一种人工智能天气预报系统，深层思维（DeepMind）公司的科学家雷米·拉姆被《自然》期刊评选为2024年“十大人物”之一。

拉姆团队研发的是一个高度精确的人工智能天气预报系统，名为GraphCast，它能在60秒内预测未来10天的天气，包括确定气压、温度、湿度和风力等。在1380个验证目标中，GraphCast预测的结果90%以上明显优于当前最准确的天气预报系统。

现有和过去的天气预报系统主要是依赖数值天气预报公式，这是一种复杂的基于物理方程的预报，涵盖了大量变量。而研究人员用过去39年的天气数据训练GraphCast后发现，它处理历史数据的速度比传统天气预报系统快1000倍到10000倍，并且无需物理方程。相比之下，传统天气预报系统需要耗费数小时进行计算，且预测结果的准确性明显不如GraphCast。

业界认为，拉姆团队研发的GraphCast人工智能天气预报系统代表了2025年甚至未来几年科学影响和改变人们生活的一个重要方面。它的出现是人工智能应用于生活的一种体现，但目前还不会替代现有天气预报系统，可以作为辅助工具。因为，无论什么样的人工智能工具应用于实践，都需要经过更多验证，而且需要在人类的掌控之下。