2024年九大最非凡的科学发现

随着一年接近尾声，我们回顾一下2024年一些最重要的科学发现。从突破性的医学进展、重大的太空探索到古代遗传学，以下是今年一些最令人兴奋的进展。

1. HIV预防药物 Lenacapavir 取得惊人成果

2022年，包括美国食品药品监督管理局（FDA）在内的全球卫生组织批准了Lenacapavir作为HIV/AIDS的治疗药物。2024年，由Lenacapavir的制造商Gilead Sciences赞助的两项药物试验结果显示，其中一项试验的成功率为96%，而另一项试验的成功率为100%。

Lenacapavir可用作暴露前预防（PrEP），并以每年两次的皮下注射方式给药。这类似于Truvada——一种每日一次的口服药，有助于预防HIV/AIDS。服用药物有时效果不佳，因为并非每个人都能记住每天服用，因此注射是一种不错的选择。

Lenacapavir靶向HIV的衣壳蛋白，这是保护病毒遗传物质的“外壳”。随着对这种药物的研究不断深入，未来可能会出现攻击其他病毒衣壳蛋白的其他疫苗。

《科学》（Science）杂志将这项发现命名为2024年的“年度突破”。

2. 完成果蝇大脑图谱绘制

2024年10月，研究人员发布了对果蝇（Drosophila melanogaster）大脑中近14万个神经元的完整图谱。这张连接组图谱（connectome）可能有助于专家理解人类大脑如何处理思想、做出决策和存储记忆。

这项绘图工作由一个国际研究团队耗时10年完成。除了计数神经元外，该团队还绘制了数百万个突触连接。

为了完整绘制果蝇大脑图谱，研究团队取出了果蝇的脑，果蝇脑大小约等于一个罂粟籽，将其浸入树脂中，使其硬化成块。然后，该团队将该块切成极薄的薄片——比头发丝还细——并用超高分辨率显微镜拍摄每一片。

研究团队利用超过一百万张图像，识别了神经元和突触，然后使用计算机程序创建了大脑的三维模型。

阅读更多： 科学家通过绘制果蝇大脑图谱分享关于人类记忆的惊人见解

3. 在宜居带发现新的超级地球

2024年1月，NASA宣布发现了一颗距离我们约137光年的“超级地球”。这颗行星——TOI-715 b——可能适宜居住。

根据NASA的数据，TOI-715 b的宽度约为地球的1.5倍，并位于“保守宜居带”内，围绕一颗小型红矮星运行。宜居带描述的是行星与恒星之间的理想距离，在这个距离上，水可以在其表面保持液态，而不是结冰或蒸发。

这颗恒星的轨道上也可能存在一颗类地行星。虽然尚未证实，但这颗较小的行星TIC 271971130.02将是已知最小的位于宜居带内的系外行星。

研究人员使用凌日系外行星巡天卫星（TESS）发现了这两颗行星。

4. 尼安德特人和人类繁殖时间线

人类（Homo Sapiens）和尼安德特人曾经发生过杂交，这并非秘密，因为在人类基因组中发现了尼安德特人的DNA。一些研究帮助我们了解了人类和尼安德特人相遇的地点，但《科学》（Science）杂志上的新发现有助于精确确定这两物种在尼安德特人时间线上的杂交开始时间。

研究人员比较了不同时期的人类和尼安德特人的历史片段。在分析了生活在欧亚大陆、距今2000年至45000年前的59个古代人类基因组和275个现代人类基因组后，研究团队确定了人类和尼安德特人在欧亚大陆共同生活的时期。结果表明，这两个物种并存了约7000年——从50500年前到43500年前。

研究人员就47000年前这个中等时间点达成了一致。

阅读更多： 重构智人与尼安德特人初次相遇的世界

5. CRISPR与AI联手

规律间隔的短回文重复序列（CRISPR）技术允许遗传学家切割和编辑DNA链的特定部分。这有助于治疗基因疾病患者。

Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna因创造CRISPR/Cas9基因剪刀而获得2020年诺贝尔化学奖，这是一种可以改变无数生命的工具。现在，这项技术可能获得了人工智能的助力。

研究人员希望引入类似于ChatGPT背后的人工智能（AI）的大型语言模型（LLM）。Profluent的研究团队将这项新技术称为OpenCRISPR-1，并使其成为开源的基因编辑器，以便全球其他研究团队都能访问。他们还强调，他们的创造仅用于道德用途。AI可以帮助基因编辑更加准确和安全。

6. 通过血液检测发现认知能力下降

阿尔茨海默病对所有相关人员来说都是一种残酷的疾病。看着亲人逐渐失去记忆、身份和独立性是痛苦的。此外，根据NIH的数据，检测该病需要脑脊液样本或PET扫描（脑成像）。这些检查通常不在初级保健诊所提供，不便的障碍可能会阻止患者及时诊断并找到减缓疾病进展的合适药物。

然而，2024年，一项部分由NIH资助的研究表明，一项简单的血液检测可以准确地检测出患者是否患有阿尔茨海默病。研究人员测试了1200多名老年人的血液样本，其中一些在记忆护理机构，一些在初级保健诊所。该团队通过PrecivityAD2检测分析血液，测量了淀粉样蛋白β和p-tau217。淀粉样蛋白β是由于阿尔茨海默病在大脑中积聚的。

研究团队将血液结果与脑脊液和PET结果进行了比较，发现准确率在88%到92%之间。虽然血液检测还需要进一步完善，但从长远来看，这可能会极大地改变患者的生活。

7. 发现已知最古老的爬行动物皮肤

化石遗骸是我们研究地球早期生物的唯一依据。这些遗骸通常是化石骨骼、牙齿、蛋壳，甚至是粪便。当研究人员重建史前生物时，他们通常只以骨骼遗骸为参考。由于软组织不易保存，发现化石组织非常罕见。

然而，2024年，研究人员发现了他们认为是最古老的已知爬行动物皮肤化石。这种生物生活在晚古生代，约2000万年前，可能半水生。据研究人员称，在过去的2000万年里，鳞片演化变化不大。他们还认为该皮肤可能属于Captorhinus aguti，一种鬣鳞蜥大小的爬行动物，但他们不确定。

8. 海王星和天王星的新卫星

像地球一样，天王星和海王星也有自己的卫星。但与我们只有一个月球不同，这些冰巨星拥有多颗卫星。截至2024年，天文学家只知道天王星有27颗卫星，海王星有14颗。然而，根据国际天文学联合会的小行星中心的数据，有三颗新卫星围绕这两颗行星运行。

天文学家利用强大的陆基望远镜——智利的麦哲伦望远镜和夏威夷的昴望远镜——发现了绕海王星运行的两颗卫星和绕天王星运行的一颗卫星。天王星轨道上的新卫星直径仅约5英里，可能是现在28颗卫星中最小的一颗。天文学家还表示，这颗卫星绕天王星运行需要680天。

海王星周围的新卫星稍大一些。一颗直径约14英里，绕海王星运行一周需要9年；另一颗直径约8英里，绕行一周需要27年。

天文学家表示，这些是用陆基望远镜探测到的最暗淡的卫星，并且使用了特殊的图像处理技术才得以识别。

9. 在巴塔哥尼亚发现已知最古老的南美洞穴艺术

我们早期人类祖先的洞穴艺术为我们提供了对过去的独特视角。我们可以了解什么影响了他们的日常生活，以及什么对他们的文化很重要。

2024年，《科学进展》（Science Advances）杂志报道，研究人员在阿根廷巴塔哥尼亚的Cueva Huenul 1洞穴中发现了色素洞穴壁画。壁画近900幅，内容从人脸到几何图形再到骆驼状生物。

最早的壁画可追溯到8200年前，并持续了另外3000年，表明可能超过100代人曾使用该洞穴进行绘画。这些壁画可能具有重要的文化意义，而这个特定的洞穴可能是一个代代相传，用于了解其历史的地方。

文章来源

我们的Discovermagazine.com作家在文章中采用同行评审研究和高质量来源，我们的编辑会审阅科学准确性和编辑标准。请查看本文使用的以下来源

• Science. 长远的希望

• NASA. 发现警报：宜居带中的“超级地球”

• Science. 尼安德特人祖源随时间演变：古代与现代人类基因组的见解

• 诺贝尔奖. 2020年诺贝尔化学奖

• CRISPR Medicine News. OpenCRISPR-1：生成式AI邂逅CRISPR

• NIH. 准确的阿尔茨海默病血液检测

• Current Biology. 古生代洞穴系统保存了已知最古老的羊膜动物皮肤证据

• Carnegie Science. 天王星和海王星的新卫星公布

• Science Advances. 巴塔哥尼亚最古老的直接测年岩画揭示了全新世中期气候下的社会生态韧性