2021年发生了太多的事，从疫情、火星探索到阿尔茨海默病药物的风暴，从CRISPR技术与伦理道德、AI人工智能发展到极端气候变化引发的灾难，《Nature》新闻编辑在大事记中精选了塑造2021年的科学研究中的10个决定性时刻。

一、冠状病毒变种正威胁着疫苗的保护性

这一年从开始到快要结束，研究人员都在与冠状病毒赛跑，竞相了解更多有关正在全球传播的SARS-CoV-2冠状病毒变种的信息。COVID-19疫苗在很大程度上能防护2020年末和2021年初出现的变种，这些变种后来被命名为Alpha、Beta和Gamma。但随后出现了Delta。今年3月，这种变种开始以惊人的速度和凶猛的速度席卷印度，在一个疫苗接种运动尚未取得很大进展的国家造成死亡和住院人数急剧增加。然后高度传播的变种从印度传播到世界各地，在其传播过程中留下了破坏和更多的封锁。数据再次显示，疫苗通常可以保护感染Delta的人免于遭受COVID-19最严重的后果——但疫苗对Delta的保护作用不如其他变种。11月下旬发生了一个似曾相识的案例：最新的令人担忧的变种Omicron出现了。早期数据表明它严重破坏了疫苗免疫力，但额外的疫苗剂量——加强注射——改善了这种情况。

Figure . 图片来源：Shiraaz Mohamed/AP/Shutterstock

二、探索火星

美国宇航局的毅力号火星车于2月18日降落在这颗红色星球上，开启了火星探索的新时代。在着陆后，毅力号部署了一架小型直升机，完成了在另一个世界的首次动力飞行。9月，在最初的尝试失败后，火星车钻探并储存了许多计划中的火星岩石样本中的第一个。未来的太空任务将取回这些样本，以便地球上的科学家可以分析它们过去生命的迹象。毅力号是2021年抵达这颗红色星球的三项任务之一。中国的祝融探测器于5月15日着陆，作为该国首次火星任务天问一号的一部分。它从地球北半球以前未开发的地区收集了大量地质数据。今年年初，在其第一次行星际任务中，阿拉伯联合酋长国将其希望号航天器送入环绕地球的轨道，最终拍下了火星“极光”的照片——太阳风与地球磁场相互作用产生的紫外线辐射.

Figure . 图片来源：NASA/JPL-加州理工学院

三、里程碑！首个μ介子，或挑战已知物理学原理

4月7日，伊利诺伊州芝加哥附近的费米国家加速器实验室参与Muong-2实验的研究人员报告说，μ介子——大而不稳定的类电子粒子——比最初预测的更具磁性。几十年前，该实验的早期版本暗示介子的行为方式可能与物理学家基于粒子物理学标准模型的计算所暗示的方式不同。根据今年的结果，研究人员现在正在仔细检查这些计算。如果它们成立，并且理论与实验结果之间的差异仍然存在，这可能标志着自50年前发展以来的标准模型第一次未能解释观测结果。因此，科学家们正在探索这一发现如何与他们所知道的关于基本粒子的其他一切相吻合——以及它是否绝对正确。

Figure . 图片来源：Reidar Hahn/费米实验室

四、阿尔茨海默病药物审批掀起了轩然大波

美国食品和药物管理局(FDA)批准了18年来首个治疗阿尔茨海默氏症的新药，这让受到这种毁灭性疾病影响的人们感到兴奋，但也激怒了一些研究人员。这种药物的开发者，马萨诸塞州剑桥市的生物技术公司Biogen表明，这种抗体药物可以清除大脑中的β淀粉样蛋白，一些科学家认为这是阿尔茨海默氏症的根本原因。但是这种治疗在临床试验中并没有直接的认知益处。尽管一个咨询小组以压倒性多数反对这种药物的批准，FDA还是在6月8日批准了，这一举动导致顾问辞职，随后，联邦政府对该决定进行了调查（相关报道：争鸣，一来一回3篇Science！给予厚望的老年痴呆症新型疗法，被质疑出发点就是错的！作者回应）。

五、基因编辑里程碑事件，「CRISPR」首次直接用于人体临床实验

基因编辑技术CRISPR自问世以来，一直被吹捧为治疗疾病的游戏规则改变者。但是，要使这个梦想成为现实，许多疾病将需要研究人员成功地将CRISPR-cas9机器植入人体，并证明它安全有效地编辑了它唯一的目标基因。6月26日，马萨诸塞州剑桥的Intellia Therapeutics和塔里敦的Regeneron公布了临床试验结果，证明了这一点。这些生物技术公司对6名患有一种罕见疾病——转甲状腺素淀粉样变性病(transthyretin amyloidosis)的人进行了试验，这种疾病会导致人体器官和组织中错误折叠的蛋白质异常堆积。所有的参与者都经历了畸形蛋白质水平的下降ーー其中两个接受了高剂量的蛋白质水平平均下降了87%。

六、破解生物界50年重大挑战！DeepMind用AI精准预测蛋白质结构

谷歌在伦敦的姊妹公司DeepMind今年7月宣布，它已经使用人工智能(AI)系统预测了人类表达的几乎所有蛋白质的结构，以及其他20种生物的几乎完整的蛋白质组。这种被称为Alpha Fold的算法在2020年赢得了一场比赛，比以往任何时候都更准确地预测蛋白质的结构。在过去，研究人员通过使用各种显微技术煞费苦心地解释蛋白质结构，或者使用不那么精确的模型模拟蛋白质结构，来了解蛋白质结构。研究人员表示，2021年，超过35万种蛋白质结构的释放(其中许多结构从未被形象化)有可能引发生命科学的革命，因为这些结构掌握着疾病的秘密，并成为药物的靶标。“这是迄今为止人工智能系统对推进科学知识做出的最大贡献,”DeepMind联合创始人兼首席执行官戴米斯·哈萨比斯(Demis Hassabis)告诉《自然》杂志。

Figure . 图片来源：Ian Haydon，华盛顿大学蛋白质设计医学研究所

七、是否提高接种加强针——这是 COVID 的问题

随着富裕国家从2021年年中开始认真考虑向已经完全接种疫苗的人群注射加强剂(通常是第三剂2019冠状病毒疾病疫苗)，研究人员开始质疑是否有必要采取这一步骤。当然，有证据表明疫苗免疫力在高传染性Delta变异面前正在下降，但是疫苗注射通常仍然可以保护人们免于住院和死亡。尽管世界卫生组织(World Health Organization)呼吁富裕国家暂时不要为更广泛的人口提供疫苗支持，直到低收入国家有更多的人能够接种第一剂疫苗，但一些国家还是采取了行动。现在，随着最新的担忧变体Omicron的传播ーー以色列和其他地方的现实数据显示，2019冠状病毒疾病疫苗的支持者降低了人们患病的机会ーー许多公共卫生研究人员正在敦促成年人接种更多的疫苗。但他们指出，当低收入国家只有7%的人接受单剂量疫苗时，变异体将在受感染个体中继续演变。他们支持知识产权豁免和其他机制，以增加全球疫苗供应，因此不需要在支持者和公平之间进行权衡。

八、IPCC气候报告警告：50年一遇的极端天气将来得更频繁！

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)八年来首次对气候科学进行综合评估，描绘了一幅残酷但清晰的地球健康状况图景：如果政府不采取行动制止温室气体排放，已经对全世界社区造成破坏的创纪录的干旱、野火和洪水只会变得更糟。报告称，与1850年至1900年的平均水平相比，地球已经升温了1.1°C，并且按照目前的排放水平可能会在十年内超过1.5°C。如果升温达到2°C——政府在2015年巴黎协议中承诺避免的上限——以前每50年才发生一次的极端温度事件将每隔几年发生一次，增加死亡和破坏的可能性。与此同时，研究人员能够将北美太平洋西北部破纪录的热浪与德国的史诗般的洪水直接联系起来今年是人为造成的气候变化——最新研究增加了越来越多的气候归因研究。

Figure . 图片来源：Aly Song/路透社/Alamy

九、阿富汗的研究人员正在努力应对新政权

8月15日，塔利班占领了阿富汗首都喀布尔，在美国撤出最后一批军队的同时重新控制了阿富汗。由于塔利班在1996年至2001年统治期间发生了系统性的侵犯人权行为，全国各地的许多人——尤其是妇女和那些与美国支持的政府有联系的人——对塔利班的回归感到绝望。学者们担心她们的安全，因为她们的国际关系，在某些领域的专业知识和教育妇女的意愿。他们担心研究项目的未来，以及在新体制下他们是否会失去学术自由。现在，在塔利班占领阿富汗三个多月后，国际社会仍未承认塔利班领导的政府，阿富汗的大学和研究机构基本上仍处于关闭状态。许多研究人员试图离开，如果他们还没有离开的话，因为他们觉得没有被塔利班重视，或者受到他们的威胁。

Figure . 图片来源：Marcus Yam/洛杉矶时报/Shutterstock

十、里程碑意义的气候峰会以协议和怀疑结束

在第26届联合国气候变化缔约方会议(COP26)上，政治家们宣布了限制温室气体排放的新承诺，同时在11月初经过几天的谈判后，同意需要进一步减排，以避免气候变化的最坏影响。196个政府签署了格拉斯哥气候公约，要求到2030年全球二氧化碳排放量比2010年减少45%。在峰会的早期，与会的各国领导人做出了结束森林砍伐、减少甲烷排放和逐步淘汰煤炭发电的重大承诺。不过，研究人员表示，总体而言，如果这些承诺得到全面实施，全球温度仍将比工业化前水平升高2.4摄氏度。许多人质疑，各国政府是否能够应对未来的挑战。

来源：高分子科学前沿