盘点2012年最具影响力的十大科学突破

　　HPTN 052的艾滋病病毒(HIV)临床研究

　　对于HPTN 052的艾滋病病毒(HIV)临床研究显示，如果HIV携带者服用抗逆转录病毒药物(ARVs)，那么其将HIV传染给自己伴侣的几率将减少96%。

　　该研究结果结束了长期以来人们存在的关于抗逆转录病毒药物是否同时具有治疗艾滋病患者和减少HIV传播双重功效的争论。现在，研究人员认同，很显然，抗逆转录病毒药物在应对HIV时，既能治疗又具有预防作用。

　　美国北卡教堂山大学医学院研究人员麦伦·科恩等多国研究人员于2007年开始了关于HPTN 052的研究。接受研究的对象为来自巴西、印度、泰国、美国、博茨瓦纳、肯尼亚、马拉维、南非和津巴布韦的1763对异性夫妇，每对异性夫妇中有一人为HIV感染者。

　　在早期的研究中，对感染了HIV的人中，一半立即提供ARVs；另一半则等待其CD4计数低于250时再服药。如果CD4计数低于250，表明免疫功能受到严重的损害，罹患了艾滋病。

　　今年早些时候，在为期4年的研究计划正式结束前，一个独立的监督委员会决定所有的研究参与者都应该立刻接受ARVs。该委员会成员已经看到早期给予ARVs治疗对HIV传播率所产生的巨大影响；他们建议该试验的发现应该尽早公布。随后，HPTN 052的结果登载于8月11日刊的《新英格兰医学杂志》上。

　　为《科学—年度突破》专题撰写该试验报道的《科学》新闻通讯员乔恩·科恩说：“这一(HPTN 052)试验并不意味着仅仅治疗病人就能终止一种传染病。但是，当这种方法结合自2005年以来开展的大型临床研究中被证明有价值的3种其他重要生物医学的预防措施，许多研究人员如今相信，人们有可能用正确的成套干预措施来解决某些特定区域内该疾病流行中的最艰难部分。”

　　人们已知用ARVs治疗可降低病毒载量，或在某个被感染的人中减少其HIV的实际数量。许多HIV/AIDS的研究人员因此推断，得到治疗的人的感染性也应该较小。但是，在开展HPTN 052之前，持怀疑态度者声称这种理论并未得到证实——且病毒载量可能并不能够反映生殖器官分泌液中的病毒浓度。

　　这些发现为某个已经在开展中的一个运动增添了动能，该运动提倡对HIV做持续治疗以降低人群中的病毒载量，而这种方法可能有助于在某些国家中消除HIV/AIDS的流行。但研究人员说，向前推进这一运动并非易事。

　　乔恩·科恩说：“要将这一临床试验的证据应用于人群存在着巨大的障碍。大约52%的现在就立刻需要ARVs以保持其健康的人无法获得这些药物，而该人群有760万人。更何况，还有人们试图增大治疗规模的各种障碍，这些障碍与基础设施的关系要比与药品购买价格的关系更大。”

　　即使这样，某些研究人员还是将HPTN 052看作是会“改变游戏规则”的因素，因为它在降低HIV传播率上有着近100%(约96%)的功效，而且事实上，它已经使许多临床医生和决策者立刻行动起来。鉴于所有这些原因，《科学》杂志以2011年度的最大科学突破来重点推介HPTN 052研究。

其它九大突破

　　古代DNA研究的全垒打

　　两年前，古遗传学家发布了尼安德特人（Neandertal）的完整核基因组，从而成功入选了“年度突破”的榜单；去年，同一个实验室组合出了5万年前生活在西伯利亚古老人类——丹尼索瓦人（Denisovan）的基因组，因此再度当选。今年，一个执着的博士后——马蒂亚斯·迈耶（Matthias Meyer）摸索出了一个聪明绝顶的新方法，这个方法帮助他的团队重新审视丹尼索瓦人的DNA，并将其重新排序了31次。他们从这个生活在丹尼索瓦山洞的西伯利亚女孩儿身上得到的DNA细节，清晰、丰富的程度已经不逊于从活人身上提取的DNA。很明显，科学家对这项技术的应用将会促进古代DNA研究的飞速发展。

　　基因组的巡航导弹

　　今年，基因工程师开始利用一些十分有利用潜力的强大新工具，以便生物学家在研究从酵母到人类的各种有机体之时，可以轻松修改DNA。转录激活因子样效应物核酸酶（transcription activator–like effector nucleases，简称TALEN）便是这些工具中的一个，它可以破坏或改变斑马鱼、爪蟾以及其他牲畜的特定基因。TALEN是一种蛋白质，它可以切除特定位置的DNA，并随之修复修改目标基因。一组研究人员利用该技术制造了一只迷你猪，并将其应用到心脏病的研究中去。其他人正在忙于修改老鼠、蟋蟀甚至人类的病变细胞中。仅仅在几年前，这些进展还都是难以想象的。TALEN相对于过去所用的锌指蛋白（zinc finger protein）更加便于使用，成本也更低。而同时，还有另一种利用细菌细胞里的CRISPR效应酶蛋白Cas9因子的新技术应运而生，如今的工程师们对该项技术的发展前景十分看好，他们正在对其进行细菌之外的尝试，或许它有一天可以取代锌指蛋白与TALEN，成为核基因组工程技术的新霸主。

　　中微子物理学的大门被开启

　　有时，结果之所以重要，并不一定是因为它代表着事件的完结。今年，物理学家测量出了中微子在以近乎光速的速度进行变幻莫测的相互转换过程中的最后一个参数。结果表明，在未来的几十年里，中微子物理学将会像每一位物理学家所预想过的那样，变得繁复起来。甚至对于解答类似“包含了如此多物质与如此之少的反物质的宇宙是如何演变的”这种问题，它都有可能提供帮助。

　　基因之外的基因组

　　今年，一项耗时十年之久、耗资288万美元、发表论文30余篇的研究，表明了人类的基因组从生化的角度来看，着实是一个相当繁华之地。这项被称为DNA元素百科全书计划（ENCODE）的工作，以人类基因组计划（Human Genome Project）为基础，旨在标出人类基因组中所有的功能元素。该计划已经进行了9年，获得了迄今最详细的人类基因组分析数据，译解了我们DNA碱基的序列，发现只有2%不到的碱基定义着基因。

　　驯服恐怖火星

　　它看起来像一场有待发生的坠毁事故，但新的“天空起重机”着陆系统专为发送“好奇号”（Curiosity）而设计。好奇号在太平洋夏令时8月5日成功着陆于火星赤道附近的盖尔撞击坑（Gale Crater），尽管火星的条件使得工程师从头至尾都无法检测好奇号的“进入减速着陆系统”（entry, descent, and landing，EDL），但它的表现仍旧堪称完美。

　　X射线首次分析蛋白质结构

　　一百年前的物理学家发现，通过晶体弹射的X射线可以揭示晶体的原子足度结构（atomic-scale structure）。今年，在科学家使用X射线激光以分析一种蛋白质的结构之时，首次运用了“X射线的衍射”，将X射线使用到了登峰造极的程度。这一进展使得X射线激光在研究蛋白质中的应用史无前例地进入到了传统X射线所不能及的领域。

　　赛博人类不再遥远

　　在宾夕法尼亚州的研究人员报告说，一名由于一种遗传性神经变性状况而导致高位截瘫的53岁女子，已经学会了通过她的想法操纵一个机器手臂。医生通过手术在她的大脑内植入了两个4×4毫米的网格，细如发丝的电极从负责手部动作的区域捕捉信号。一台计算机将这些信号翻译成控制机器手臂的指令，机器手臂的运用几乎可以媲美真实的手臂。

　　马约拉纳费米子，掀起你的盖头来

　　纳米科技不只是一个时髦的流行语而已，它已经制造了价值数十亿美元的产品，其中包括更优质的电池和棒球棍。今年，在该领域的研究人员又赋予了其另一种不同的价值：他们的首个可能是粒子的发现，马约拉纳费米子（Majorana fermions）。

　　不过，目前的量子比特技术实在太难计算。温度或其他外界最轻微的影响都会抹掉一个标准的量子比特所存储的信息。理论计算表明，马约拉纳费米子即使在受到外部力量的冲击时，都能够“记住”量子态。所以，现在的荷兰科研团队以及其他的科学家都十分希望证实这个理论，如果该理论被证实的话，纳米科技大概很快就有吹牛的资本了。

　　干细胞里造卵子

　　研究人员在实验室中制造卵细胞的尝试已经超过了10年。今年，他们又朝着这一目标迈出了重要一步：实验室里老鼠生下的幼鼠，首次由胚胎干细胞（ES细胞）转化而来的卵子孕育而成。该项技术由日本研究人员开发，目前在育熟卵细胞之时仍旧需要一个老鼠提供母体，因此它还没有达到它的最终目标：完全在体外获得卵细胞。但这项技术确实表明，ES细胞可以转化为可育的卵母细胞，它为科学家们提供了一种方法，以了解这些复杂强大的细胞是如何发展的。