關(guān)毅 (本刊特約記者)

2019年10月23日，英國(guó)《自然》雜志正式發(fā)表了谷歌公司一篇聲稱首次實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的論文，可謂“一石激起千層浪”。“量子霸權(quán)”是量子計(jì)算研究中的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。如果量子計(jì)算機(jī)在某個(gè)特定問(wèn)題上的計(jì)算能力超過(guò)了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，那么就被認(rèn)為實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”。谷歌公司首席執(zhí)行官孫達(dá)爾·皮柴在接受媒體采訪時(shí)說(shuō)，此次成果在量子計(jì)算發(fā)展史上的地位，可媲美飛行史上萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)時(shí)成功的12秒首次試飛。有專家指出，“量子霸權(quán)”這一概念本身并不具有太大意義，怎樣利用量子計(jì)算機(jī)幫助人類解決金融、物流、醫(yī)藥等行業(yè)實(shí)實(shí)在在的問(wèn)題，才是量子計(jì)算真正的發(fā)展方向。然而很多重要技術(shù)誕生之初都離實(shí)用較遠(yuǎn)。就像萊特兄弟發(fā)明的第一架飛機(jī)并不能解決運(yùn)輸?shù)热魏螌?shí)際問(wèn)題，但打開了一個(gè)新時(shí)代的大門。對(duì)于量子計(jì)算還有多久才能投入實(shí)用？有專家預(yù)計(jì)可能還需十年。然而無(wú)論如何，在谷歌展示“量子霸權(quán)”后，在量子計(jì)算的賽道上，包括中國(guó)研究人員在內(nèi)的各國(guó)科學(xué)家都將奮起直追。真正實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的日子或已不再遙遠(yuǎn)。

科學(xué)家首次重建丹尼索瓦人容貌

以色列和西班牙科學(xué)家在美國(guó)《細(xì)胞》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們根據(jù)丹尼索瓦人的表觀遺傳信息重建了這種早期智人的容貌，這是對(duì)丹尼索瓦人骨骼解剖學(xué)特征的首次復(fù)原。

丹尼索瓦人是一支神秘的早期智人，因發(fā)現(xiàn)于西伯利亞的丹尼索瓦洞而得名，生活在距今約20多萬(wàn)年至5萬(wàn)年前，被認(rèn)為是同時(shí)期廣泛分布于歐洲的尼安德特人的近親。丹尼索瓦人的化石極為罕見，因此科學(xué)家對(duì)這種古人類的樣貌所知甚少。

最新研究顯示，丹尼索瓦人擁有56處不同于現(xiàn)代人和尼安德特人的解剖學(xué)特征，其中34處位于顱骨。整體來(lái)看，丹尼索瓦人可能具有與尼安德特人相似的骨骼特征，如長(zhǎng)臉和寬闊的骨盆等，但丹尼索瓦人的顱骨比尼安德特人和現(xiàn)代人更寬，牙弓也更長(zhǎng)。

研究人員從丹尼索瓦人化石中提取了古DNA(脫氧核糖核酸)信息，將丹尼索瓦人DNA甲基化數(shù)據(jù)與尼安德特人和現(xiàn)代人的DNA甲基化數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)得出上述結(jié)論。

DNA甲基化是DNA化學(xué)修飾的一種形式，能夠在不改變DNA序列的前提下改變遺傳表現(xiàn)。根據(jù)已知的人類DNA甲基化的不同所帶來(lái)的影響，研究人員進(jìn)一步判斷，丹尼索瓦人基因組中不同的DNA甲基化區(qū)域在骨骼解剖學(xué)上可能體現(xiàn)為哪些特征。

為了驗(yàn)證這種方法，研究人員還對(duì)已知樣貌的尼安德特人和黑猩猩的骨骼形態(tài)進(jìn)行了重建，結(jié)果顯示準(zhǔn)確率達(dá)85%，表明這種技術(shù)可用于重建滅絕物種的解剖學(xué)特征。

丹尼索瓦人容貌重建(圖片來(lái)源：MAAYAN HAREL)

論文通信作者、以色列希伯來(lái)大學(xué)研究人員利蘭·卡梅爾介紹說(shuō)，當(dāng)他們的論文還在接受審議時(shí)，另一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)在英國(guó)《自然》雜志上描述了在中國(guó)甘肅省一處洞穴內(nèi)發(fā)現(xiàn)的丹尼索瓦人下頜骨化石的特征，與他們的預(yù)測(cè)十分吻合。

卡梅爾表示，研究丹尼索瓦人的解剖學(xué)特征將提供有關(guān)人類適應(yīng)性、發(fā)育、基因與環(huán)境互動(dòng)，以及疾病機(jī)理等相關(guān)信息。

谷歌研究人員宣布成功演示“量子霸權(quán)”

量子計(jì)算已被熱議多年，但它究竟能帶來(lái)哪些價(jià)值？谷歌公司研究人員領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)試圖展示出來(lái)。他們?cè)?019年10月23日英國(guó)《自然》雜志發(fā)表論文說(shuō)已成功演示了“量子霸權(quán)”，讓量子系統(tǒng)花費(fèi)約200 s完成傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)要1萬(wàn)年才能完成的任務(wù)。

“量子霸權(quán)”被用于描述量子計(jì)算機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，指量子計(jì)算機(jī)能解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在合理時(shí)間范圍內(nèi)無(wú)法解決的復(fù)雜難題。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要克服很多挑戰(zhàn)，在產(chǎn)生較大計(jì)算空間的同時(shí)要保證較低錯(cuò)誤率，以及設(shè)計(jì)一種傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)難以處理，但量子計(jì)算機(jī)可以輕松完成的基準(zhǔn)測(cè)試。

研究團(tuán)隊(duì)研制了一個(gè)由54個(gè)量子比特組成的處理器“西克莫”，與傳統(tǒng)比特相比，該處理器利用量子疊加和量子糾纏使計(jì)算空間指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。由于有1個(gè)量子比特?zé)o法有效工作，處理器實(shí)際只用了53個(gè)量子比特。

為了測(cè)試該系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一項(xiàng)對(duì)量子電路產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)字進(jìn)行采樣的任務(wù)。對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，這一任務(wù)的難度會(huì)隨量子電路中量子比特?cái)?shù)的增加而增加。實(shí)驗(yàn)中，量子處理器在約200 s的時(shí)間內(nèi)從量子電路中采集了100萬(wàn)個(gè)樣本，而一臺(tái)尖端的超級(jí)計(jì)算機(jī)要約1萬(wàn)年才能完成這項(xiàng)任務(wù)。

論文通信作者、谷歌量子計(jì)算理論首席科學(xué)家約翰·馬丁尼斯在博客上說(shuō)：“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是為了給團(tuán)隊(duì)提供一個(gè)方向來(lái)克服量子系統(tǒng)工程中固有的許多技術(shù)挑戰(zhàn)，從而制造出一臺(tái)具有可編程能力并且性能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)?！?/p>

據(jù)馬丁尼斯介紹，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃下一步把能實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”的處理器提供給合作者、科研人員以及那些有興趣開發(fā)相關(guān)算法和應(yīng)用的公司使用，同時(shí)將投入資源盡快開發(fā)出具有容錯(cuò)能力的量子計(jì)算機(jī)。

此前美國(guó)IBM公司科研人員對(duì)這一成果有異議，認(rèn)為其低估了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的能力，這篇論文被全文公布于《自然》雜志網(wǎng)站上?！蹲匀弧冯s志還配發(fā)了美國(guó)麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授威廉·奧利佛的評(píng)論，認(rèn)為這一成果是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的“里程碑”，其意義相當(dāng)于萊特兄弟的早期飛行。

谷歌公司(圖片來(lái)源：ISTOCK.COM/JHVEPHOTO)

人工智能晉級(jí)“星際爭(zhēng)霸2”玩家最高等級(jí)

人工智能打游戲的水平又精進(jìn)了。一項(xiàng)在“星際爭(zhēng)霸2”歐洲服務(wù)器上開展的“盲測(cè)”顯示，谷歌旗下“深層思維”公司開發(fā)的人工智能程序“阿爾法星”在游戲中超越99.8%的人類玩家，在游戲的人族、神族和蟲族排名中均達(dá)到最高的“宗師”級(jí)別。

“深層思維”研發(fā)團(tuán)隊(duì)在英國(guó)《自然》雜志上報(bào)告了這項(xiàng)成果。團(tuán)隊(duì)表示，雖然“阿爾法星”未能像前輩“阿爾法圍棋”那樣擊敗人類最強(qiáng)選手，但它已實(shí)現(xiàn)對(duì)“星際爭(zhēng)霸2”的挑戰(zhàn)并且能力達(dá)到了預(yù)期，向通用人工智能目標(biāo)又邁進(jìn)一步。

“星際爭(zhēng)霸2”是一款全球流行的即時(shí)戰(zhàn)略游戲。此類游戲有“戰(zhàn)爭(zhēng)迷霧”，一方需要猜測(cè)和偵察對(duì)方的行動(dòng)，屬于“不完美信息博弈”，玩家在任何一個(gè)情景中都面臨海量選擇。這是一個(gè)更接近現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜虛擬環(huán)境。

“阿爾法星”采用基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。最終版本的“阿爾法星”參加線上測(cè)試前累計(jì)接受了44天的監(jiān)督學(xué)習(xí)，并在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下頻繁與職業(yè)選手交戰(zhàn)。

據(jù)介紹，在“星際爭(zhēng)霸2”官網(wǎng)歐洲服務(wù)器上，“阿爾法星”使用與人類玩家相同的地圖和條件匿名參與游戲，并能在無(wú)人干預(yù)情況下持續(xù)自我改進(jìn)。為了讓測(cè)試更公平，團(tuán)隊(duì)還根據(jù)人類玩家的水平限制了機(jī)器的某些能力，比如將“阿爾法星”的動(dòng)作頻率降低到與熟練人類玩家接近，并把它的視野限制在攝像頭范圍內(nèi)。

“深層思維”研發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，訓(xùn)練“阿爾法星”的先進(jìn)方法以及算法架構(gòu)未來(lái)有望用于解決復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題，包括天氣預(yù)測(cè)、氣候模型計(jì)算以及語(yǔ)言理解等。但也有學(xué)者對(duì)現(xiàn)階段人工智能挑戰(zhàn)戰(zhàn)略游戲的能力持保守態(tài)度。加拿大紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)人工智能學(xué)者戴夫·丘吉爾認(rèn)為，“阿爾法星”仍有許多弱點(diǎn)，比如無(wú)法抵御以前從未見過(guò)的戰(zhàn)略等。

人工智能晉級(jí)“星際爭(zhēng)霸2”(圖片來(lái)源：SeongJoon Cho/Bloomberg/Getty)

美藥管局首次批準(zhǔn)中國(guó)藥企自主研發(fā)的抗癌新藥

美國(guó)食品和藥物管理局2019年11月14日批準(zhǔn)藥物澤布替尼用于治療套細(xì)胞淋巴瘤。這是首款由中國(guó)藥企自主研發(fā)、獲得美藥管局批準(zhǔn)上市的抗癌新藥。

澤布替尼由中國(guó)公司百濟(jì)神州自主研發(fā)。主持相關(guān)臨床研究的中國(guó)北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院大內(nèi)科主任、淋巴瘤科主任朱軍在百濟(jì)神州發(fā)布的新聞稿中說(shuō)，中國(guó)生物醫(yī)藥公司自主研發(fā)的創(chuàng)新抗癌藥首次獲得美藥管局批準(zhǔn)，是中國(guó)生物醫(yī)藥行業(yè)和臨床腫瘤研究的一個(gè)重要里程碑。

套細(xì)胞淋巴瘤是一種侵襲性非霍奇金淋巴瘤，在美國(guó)占非霍奇金淋巴瘤的3%～10%。澤布替尼是一種布魯頓氏酪氨酸激酶小分子抑制劑，獲批用于治療既往接受過(guò)至少一項(xiàng)療法的成年套細(xì)胞淋巴瘤患者。

美藥管局藥品評(píng)估和研究中心官員理查德·帕茲杜爾在一份聲明中說(shuō)，套細(xì)胞淋巴瘤通常對(duì)初步治療反應(yīng)良好，但最終會(huì)出現(xiàn)反復(fù)或不再響應(yīng)治療，從而危及生命。新獲批療法的臨床試驗(yàn)顯示，84%的患者腫瘤會(huì)縮小。對(duì)于復(fù)發(fā)或難治性患者而言，這種療法提供了另一種治療選擇。

美藥管局說(shuō)，在一項(xiàng)包括86名套細(xì)胞淋巴瘤患者的臨床試驗(yàn)研究中，84%的患者腫瘤縮小，中位持續(xù)緩解時(shí)間為19.5月。在另一項(xiàng)包括32名套細(xì)胞淋巴瘤患者的臨床試驗(yàn)中，同樣有84%的患者腫瘤縮小，中位持續(xù)緩解時(shí)間為18.5月。

“讓埃博拉疫情成為歷史”全球首支埃博拉疫苗獲批

全世界終于有了一種埃博拉疫苗。2019年11月12日，歐洲監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)了一種疫苗，這種疫苗已經(jīng)幫助控制了埃博拉病毒的致命暴發(fā)。這是針對(duì)埃博拉病毒的免疫接疫苗種首次通過(guò)這項(xiàng)審查。

歐洲藥品管理局(EMA)允許美國(guó)默克制藥公司銷售其疫苗的決定，意味著該疫苗現(xiàn)在可以儲(chǔ)存起來(lái)，并可能更廣泛地分發(fā)，特別是在非洲地區(qū)。

2015年，全球疫苗和免疫聯(lián)盟(一個(gè)在低收入國(guó)家資助疫苗供應(yīng)的全球衛(wèi)生伙伴組織)向埃博拉疫苗制造商承諾，一旦疫苗得到像EMA這樣的“嚴(yán)格的衛(wèi)生機(jī)構(gòu)”的批準(zhǔn)，它將會(huì)購(gòu)買這些產(chǎn)品。

盡管其他幾種針對(duì)埃博拉病毒的疫苗也在研發(fā)中，但默克公司的疫苗是唯一一種在埃博拉疫情暴發(fā)期間進(jìn)行過(guò)測(cè)試的疫苗——在那里，它被證明能夠非常有效地預(yù)防感染。

這種疫苗于2003年首次申請(qǐng)了專利，目前已作為緊急疫苗投入使用，以應(yīng)對(duì)剛果民主共和國(guó)正在暴發(fā)的埃博拉疫情。自2018年暴發(fā)以來(lái)，此次疫情已導(dǎo)致約2 000人死亡。該國(guó)2018年暴發(fā)的疫情和幾內(nèi)亞2015年暴發(fā)的疫情也使用了這種疫苗。在剛果民主共和國(guó)當(dāng)前的疫情中，數(shù)十萬(wàn)人接受了默克公司的疫苗注射，其中包括該國(guó)和幾個(gè)鄰國(guó)的6萬(wàn)多名衛(wèi)生保健工作者。

“這是一種具有巨大潛力的疫苗?！钡弥狤MA的決定后，全球疫苗和免疫聯(lián)盟首席執(zhí)行官Seth Berkley在瑞士日內(nèi)瓦舉行的一次新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)，“它已經(jīng)用于保護(hù)剛果民主共和國(guó)的25萬(wàn)多人，并很可能使重大埃博拉疫情成為歷史。”

該組織一直在支持埃博拉疫苗的儲(chǔ)存和運(yùn)送，并希望能夠建立一個(gè)全球供應(yīng)體系，以便在未來(lái)埃博拉疫情暴發(fā)期間可以迅速開展工作。

英國(guó)倫敦衛(wèi)生和熱帶醫(yī)學(xué)院流行病學(xué)家David Heymann說(shuō)，EMA批準(zhǔn)這種疫苗“產(chǎn)生了很大的影響”。但他強(qiáng)調(diào)，對(duì)默克公司疫苗的研究和進(jìn)一步開發(fā)埃博拉疫苗的工作必須繼續(xù)下去。

“我們得到的信息是，這項(xiàng)研究還沒有完成。它必須繼續(xù)下去?！盚eymann補(bǔ)充道，“繼續(xù)研究疫苗并開發(fā)第二代和第三代疫苗真的很重要。這些疫苗可以提供更持久的免疫力，并且針對(duì)不止一種埃博拉病毒，同時(shí)更容易儲(chǔ)存?！?/p>

默克公司研制的埃博拉疫苗名為Ervebo，研究人員稱其為rVSV-ZEBOV-GP。該疫苗在2014年至2016年西非埃博拉疫情末期，于幾內(nèi)亞進(jìn)行了臨床試驗(yàn)。在那里，疫苗的接種對(duì)象是曾與埃博拉病毒感染者有過(guò)接觸的人，或后來(lái)與他們有過(guò)接觸的人。它被證實(shí)為接種者提供了高水平的保護(hù)。

默克公司的產(chǎn)品可以預(yù)防扎伊爾型埃博拉病毒，該病毒是導(dǎo)致剛果民主共和國(guó)疫情和2014年至2016年西非疫情的罪魁禍?zhǔn)?。英?guó)牛津大學(xué)病毒學(xué)家Adrian Hill說(shuō)，開發(fā)針對(duì)其他種類病毒的疫苗將是重要的，特別是蘇丹病毒。自1976年以來(lái)，蘇丹病毒已導(dǎo)致7次埃博拉疫情。

根據(jù)日內(nèi)瓦世界衛(wèi)生組織(WHO)的數(shù)據(jù)，還有其他7種埃博拉疫苗正處于不同的臨床測(cè)試階段。2019年9月，WHO宣布，強(qiáng)生公司在新澤西州新不倫瑞克生產(chǎn)的一種疫苗將用于當(dāng)前的剛果民主共和國(guó)疫情。目前，該公司已將疫苗提交給EMA審批。

歐洲藥品管理局已經(jīng)批準(zhǔn)了一種埃博拉疫苗(圖片來(lái)源：Pamela Tulizo/AFP/Getty)

“旅行者2號(hào)”星際穿越首批數(shù)據(jù)發(fā)布

《自然-天文學(xué)》雜志發(fā)表了一系列論文，報(bào)道了美國(guó)宇航局(NASA)的“旅行者2號(hào)”探測(cè)器在星際空間發(fā)回的首批數(shù)據(jù)。

這些論文確認(rèn)了“旅行者2號(hào)”探測(cè)器于2018年11月5日進(jìn)入星際空間，其當(dāng)時(shí)與地球的距離是地球和太陽(yáng)距離的119倍。(當(dāng)時(shí)“旅行者1號(hào)”探測(cè)器距離太陽(yáng)216億km，“旅行者2號(hào)”探測(cè)器則距離這顆恒星180億km。)

論文還闡述了日球?qū)禹數(shù)木唧w性質(zhì)——日球?qū)禹斒翘?yáng)系的最外層結(jié)構(gòu)，也是日光層和星際空間之間的邊界。

“旅行者2號(hào)”探測(cè)器是第二個(gè)穿越日光層邊界的探測(cè)器。而“旅行者1號(hào)”探測(cè)器在2012年進(jìn)入星際空間，傳回了非常寶貴的日球?qū)禹敂?shù)據(jù)。但是，由于探測(cè)器上的等離子體設(shè)備損壞，研究人員無(wú)法收集到那次穿越的完整數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在，作為人類最遙遠(yuǎn)的使者，這兩艘旅行者號(hào)探測(cè)器都航行在太陽(yáng)的影響范圍，即日光層之外。日光層猶如宇宙中的一個(gè)巨大氣泡，太陽(yáng)及太陽(yáng)系行星等處于“氣泡”內(nèi)。該探測(cè)任務(wù)也成為NASA運(yùn)行最久的太空探索任務(wù)。

“旅行者2號(hào)”探測(cè)器當(dāng)時(shí)發(fā)回的信號(hào)比“旅行者1號(hào)”探測(cè)器的信號(hào)要清晰得多，后者波動(dòng)的信號(hào)花了幾個(gè)月的時(shí)間才引起了科學(xué)家的注意。

這些信號(hào)以光速?gòu)乃壳拔恢眯枰s16.5 h才能傳回地球，而從地球傳到太陽(yáng)只需約8 min。

此次發(fā)表的這5篇論文報(bào)道了“旅行者2號(hào)”探測(cè)器進(jìn)入星際空間時(shí)的初步測(cè)量數(shù)據(jù)，并重點(diǎn)比較了與“旅行者1號(hào)”穿越的異同之處。

不同于“旅行者1號(hào)”探測(cè)器，“旅行者2號(hào)”探測(cè)器上的設(shè)備數(shù)據(jù)顯示日光層的邊界更薄、更平滑，之后的星際磁場(chǎng)也更強(qiáng)。

在其中的一篇論文中，劍橋市麻省理工學(xué)院天文學(xué)家John Richardson和同事認(rèn)為，穿越日球?qū)禹敯l(fā)生在不到一天的時(shí)間內(nèi)，而最靠近日球?qū)禹數(shù)男请H介質(zhì)比預(yù)期的更熱，也更多變。

在另一項(xiàng)研究中，帕薩迪納市加州理工學(xué)院天文學(xué)家Edward Stone和同事通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，日球?qū)禹敽托请H空間之間有一個(gè)層，而太陽(yáng)風(fēng)和星際風(fēng)會(huì)在這個(gè)層中相互作用。但“旅行者1號(hào)”探測(cè)器并未發(fā)現(xiàn)這個(gè)層。

綜合所有結(jié)果，研究人員認(rèn)為，“旅行者1號(hào)”探測(cè)器和“旅行者2號(hào)”探測(cè)器的部分差異可能來(lái)自于太陽(yáng)活動(dòng)水平的變化，其他差異則可能與探測(cè)器運(yùn)行的不同軌道有關(guān)。

研究人員指出，星際空間的具體性質(zhì)仍有待解答，離太陽(yáng)更遠(yuǎn)、尚未探索過(guò)的空間結(jié)構(gòu)也存在爭(zhēng)議。

R. Du Toit Strauss在一篇同時(shí)發(fā)表的文章中寫道，“隨著旅行者探測(cè)器進(jìn)一步深入星際空間，它們會(huì)探索新的區(qū)域并傳回新的獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)，只有它們的直接觀測(cè)才能讓這些爭(zhēng)論塵埃落定。”

這兩艘旅行者號(hào)探測(cè)器都在1977年發(fā)射?！奥眯姓?號(hào)”探測(cè)器先發(fā)射16天，但“旅行者1號(hào)”探測(cè)器的軌道更快，因此很快就超過(guò)了它的孿生兄弟。這兩艘旅行者號(hào)探測(cè)器都訪問(wèn)了木星和土星，對(duì)這些巨大的氣體行星進(jìn)行了首次近距離探測(cè)。NASA隨后改變了“旅行者2號(hào)”探測(cè)器的飛行路徑，后者又訪問(wèn)了天王星和海王星，標(biāo)志著人類對(duì)這兩顆行星的首次探索。

“旅行者2號(hào)”探測(cè)器的最初設(shè)計(jì)壽命為5年，到現(xiàn)在已運(yùn)行了42年。

旅行者2號(hào)(圖片來(lái)源：NASA)

IPCC發(fā)布最新海洋與冰特別報(bào)告2100年全球海平面或上升1.1 m

長(zhǎng)期以來(lái)，世界海洋通過(guò)吸收大氣中的熱量和二氧化碳幫助延緩氣候變化。但這種情況正在發(fā)生變化，并將在未來(lái)幾十年給人類帶來(lái)災(zāi)難性的后果?？茖W(xué)家在聯(lián)合國(guó)最新發(fā)布的一份高級(jí)別報(bào)告中這樣警告說(shuō)。

自20世紀(jì)90年代初以來(lái)，海洋變暖的速度已經(jīng)翻了一番，海洋熱浪也變得更加頻繁和強(qiáng)烈——這些趨勢(shì)正在重塑海洋生態(tài)系統(tǒng)，并催生更猛烈的風(fēng)暴。隨著海洋吸收二氧化碳量的增加，其酸性正越來(lái)越強(qiáng)，這威脅到珊瑚礁和漁業(yè)的生存與發(fā)展。

政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)發(fā)布的關(guān)于海洋和冰的特別報(bào)告警告說(shuō)，如果不能大幅削減溫室氣體排放，漁業(yè)將會(huì)衰退，颶風(fēng)的平均強(qiáng)度將會(huì)增加，上升的海平面將增加全球低洼地區(qū)的洪水風(fēng)險(xiǎn)。

IPCC副主席、美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局助理副局長(zhǎng)Ko Barrett說(shuō)，海洋“無(wú)法跟上”人類溫室氣體的排放?！斑@對(duì)自然和人類的后果是全面和嚴(yán)重的?！?/p>

來(lái)自30個(gè)國(guó)家的100多名科學(xué)家參與了這份報(bào)告的撰寫。IPCC于2019年9月25日在摩納哥召開的一次會(huì)議上發(fā)布了一份42頁(yè)的分析摘要。

該報(bào)告預(yù)測(cè)，如果溫室氣體排放繼續(xù)增加，到2100年，全球海平面將上升1.1 m。這比IPCC在2013年發(fā)布的上一份全球氣候綜合報(bào)告所估計(jì)的結(jié)果高出約10 cm。

賓夕法尼亞州立大學(xué)帕克分校地球科學(xué)家Richard Alley認(rèn)為，最新報(bào)告對(duì)全球海平面上升的預(yù)測(cè)是保守的。這是因?yàn)榭茖W(xué)家仍然不能確定氣溫上升何時(shí)會(huì)引發(fā)冰蓋迅速崩塌，尤其是在南極洲西部。如果發(fā)生這種情況，海平面的上升速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)IPCC的最新估計(jì)。

Alley說(shuō)：“海平面上升的幅度可能和最新報(bào)告預(yù)測(cè)的有差異，但絕不會(huì)少很多。”

報(bào)告指出，全球海平面上升將增加暴風(fēng)雨期間發(fā)生洪水的風(fēng)險(xiǎn)，漲潮將變得更加頻繁和嚴(yán)重。到2050年，即使大幅削減了碳排放，許多沿海城市和島嶼仍然可能發(fā)生現(xiàn)在每世紀(jì)發(fā)生一次的洪水事件。

該報(bào)告明確指出，人類可以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)減輕氣候變化的最壞影響。報(bào)告預(yù)測(cè)，到2300年，海平面可能會(huì)上升0.6～5.4 m，這在很大程度上取決于各國(guó)是否以及多快采取行動(dòng)控制溫室氣體排放。

新澤西州普林斯頓大學(xué)氣候科學(xué)家Michael Oppenheimer是該報(bào)告海平面上升一章的主要作者，他說(shuō)：“幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，海平面一直在上升。問(wèn)題是，這是否可控?！?/p>

該特別報(bào)告的一份草案估計(jì)，到2100年，海平面上升可能導(dǎo)致全球2.8億人流離失所。Oppenheimer說(shuō)，IPCC從最終分析中刪除了這一數(shù)字，因?yàn)榭茖W(xué)家認(rèn)為他們誤解了此前一項(xiàng)研究的結(jié)果。

IPCC的報(bào)告還研究了全球冰層的命運(yùn)。報(bào)告說(shuō)，未來(lái)幾十年，地球上的冰將繼續(xù)縮小。

在北極，海冰每年夏天融化，冬天結(jié)冰。自1979年以來(lái)，北極每年夏季的海冰最小范圍每10年下降近13%。IPCC表示，這種變化速度可能是至少1000年來(lái)前所未有的。北極約20%的永久凍土易受突然解凍的影響，隨之而來(lái)的是土壤的下沉。

從安第斯山脈到印度尼西亞，擁有小冰川的山區(qū)到2100年可能會(huì)失去80%的冰川。

Barrett說(shuō)，這份報(bào)告的主要信息是，氣候變化正在影響從地球最高峰到海洋深處的水，而生態(tài)系統(tǒng)也在作出反應(yīng)。如果不大幅削減碳排放，到2100年，海洋動(dòng)物的總生物量將減少15%，而漁業(yè)的最大捕獲量將減少24%。

波特蘭緬因?yàn)逞芯克鶟O業(yè)生態(tài)學(xué)家Kathy Mills說(shuō)，這種變化已經(jīng)在許多地方顯現(xiàn)出來(lái)。例如，在北大西洋，不斷上升的氣溫使得露脊鯨向北遷徙，尋找更涼爽的水域。這就增加了這種海洋哺乳動(dòng)物被捕蝦器俘獲的幾率。

俄勒岡州立大學(xué)海洋生態(tài)學(xué)家、美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局前局長(zhǎng)Jane Lubchenco表示：“這些海洋變化對(duì)人類的未來(lái)意味著重大問(wèn)題。”

Lubchenco是可持續(xù)海洋經(jīng)濟(jì)高層小組的顧問(wèn)，該小組于9月23日發(fā)布了自己關(guān)于氣候變化和世界海洋的報(bào)告。這一分析確定了一系列行動(dòng)，包括促進(jìn)可再生能源和可持續(xù)漁業(yè)、遏制海運(yùn)排放和保護(hù)沿海生態(tài)系統(tǒng)，以減少全球碳排放和限制氣候變化的影響。

Lubchenco說(shuō)，這些行動(dòng)還將提振沿海經(jīng)濟(jì)，幫助人們擺脫貧困。“事實(shí)上，海洋是解決許多問(wèn)題的核心?！彼f(shuō)，“形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻，但也不是沒有希望。”

如果溫室氣體排放繼續(xù)增加，到2100年海平面將上升1.1 m(圖片來(lái)源：Ian Forsyth/Getty)

科學(xué)家嘗試?yán)L制人體“谷歌地圖”旨在研究細(xì)胞是如何相互連接和作用的

美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)正在嘗試將新興技術(shù)轉(zhuǎn)化為有用的數(shù)據(jù)集，目的是研究人體數(shù)萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞究竟是如何相互連接和相互作用的。研究人員在《自然》雜志上撰文稱，人類生物分子圖譜計(jì)劃(HuBMAP)旨在描述人體生物化學(xué)環(huán)境以及單個(gè)細(xì)胞在人體主要器官中的位置。相關(guān)研究使用了被《科學(xué)》雜志譽(yù)為2018年年度突破的一項(xiàng)技術(shù)。

HuBMAP負(fù)責(zé)人、印第安納州西拉菲特市普渡大學(xué)分析化學(xué)家Julia Laskin說(shuō)，其目標(biāo)是“建立一個(gè)構(gòu)成健康系統(tǒng)的基線”。她說(shuō)，通過(guò)這種方式，研究人員將能夠發(fā)現(xiàn)疾病中出現(xiàn)的問(wèn)題。

直到最近，生物醫(yī)學(xué)家對(duì)人體器官是如何工作的只有一個(gè)大致的了解。如今，他們成功地在特定組織中獲得了基因活動(dòng)(當(dāng)基因打開和關(guān)閉時(shí))的信息?；蚧顒?dòng)決定了細(xì)胞的功能，但器官由多種細(xì)胞組成，每一種細(xì)胞都有自己的分子結(jié)構(gòu)。

2016年，利用使研究人員能夠?qū)蝹€(gè)細(xì)胞進(jìn)行常規(guī)研究的技術(shù)，來(lái)自全球的90位科學(xué)家推出了人類細(xì)胞圖譜(HCA)，目的是對(duì)細(xì)胞在不同組織中的運(yùn)作方式進(jìn)行分類。

HCA創(chuàng)始成員之一、馬薩諸塞州劍橋市布羅德研究所計(jì)算系統(tǒng)生物學(xué)家Aviv Regev說(shuō)，這項(xiàng)工作目前涉及來(lái)自65個(gè)國(guó)家的1 500名科學(xué)家，獲得了許多機(jī)構(gòu)的支持，包括維康基金會(huì)和歐盟的地平線2020計(jì)劃。

這篇10月9日發(fā)表在《自然》雜志上的論文的通信作者、加利福尼亞州帕洛阿爾托市斯坦福大學(xué)基因?qū)W家Michael Snyder說(shuō)，HuBMAP代表了美國(guó)政府對(duì)這一國(guó)際項(xiàng)目的承諾。

“希望HuBMAP能夠在領(lǐng)導(dǎo)能力和構(gòu)建框架方面發(fā)揮重要作用”，這將有助于HCA與其他十幾個(gè)專注于特定器官(如大腦、肺、腎臟以及癌前組織)單細(xì)胞分析的項(xiàng)目結(jié)合起來(lái)。

這是一張正在發(fā)育的肝臟圖，單個(gè)細(xì)胞在圖中顯示為圓點(diǎn)(圖片來(lái)源：紐卡斯?fàn)柎髮W(xué))

這種融合將涉及建立通用的標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)表示方法。“我們希望能夠盡可能多地比較‘蘋果和蘋果’‘橘子和橘子’?！盨nyder說(shuō)。

總的來(lái)說(shuō)，NIH預(yù)計(jì)未來(lái)8年將在HuBMAP上花費(fèi)2億美元。到目前為止，NIH已經(jīng)在未來(lái)4年里向大約120名研究人員提供了5 400萬(wàn)美元的資助。

一些團(tuán)隊(duì)將研究細(xì)胞本身——除了確定基因活性和使用其他組學(xué)方法外，他們還將使用熒光顯微鏡和成像方法收集關(guān)于蛋白質(zhì)、脫氧核糖核酸修飾、脂質(zhì)、核糖核酸和其他關(guān)鍵分子的空間信息，以構(gòu)建細(xì)胞的三維地圖。

另一些團(tuán)隊(duì)的任務(wù)是開發(fā)計(jì)算機(jī)工具，以一種連貫的方式呈現(xiàn)這些數(shù)據(jù)，并允許研究人員探索地圖集。

第三組團(tuán)隊(duì)，包括Laskin在內(nèi)，正在開發(fā)更好的技術(shù)來(lái)研究這些細(xì)胞。Laskin說(shuō)，這樣的發(fā)展是必要的，因?yàn)閷?duì)于單細(xì)胞，“你只需要非常少量的材料進(jìn)行分析”。

《自然》雜志同時(shí)也發(fā)表了兩篇利用HCA新數(shù)據(jù)的論文。在一項(xiàng)研究中，英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)皮膚科醫(yī)生Muzlifah Haniffa和她的同事研究了來(lái)自發(fā)育中的肝臟的14萬(wàn)個(gè)細(xì)胞，以及7.4萬(wàn)個(gè)皮膚、腎臟和卵黃囊細(xì)胞，并描述了血液和免疫系統(tǒng)是如何形成的。他們報(bào)告說(shuō)，懷孕7到17周后，肝臟產(chǎn)生這些血液和免疫細(xì)胞的能力發(fā)生了變化。

在第二篇論文中，英國(guó)愛丁堡大學(xué)臨床科學(xué)家Prakash Ramachandran及其同事使用單細(xì)胞技術(shù)描述了所有參與形成病變肝臟疤痕組織的細(xì)胞。這些細(xì)胞包括3個(gè)關(guān)鍵細(xì)胞的亞型——被稱為巨噬細(xì)胞的白細(xì)胞、排列在血管上的內(nèi)皮細(xì)胞和被稱為肌成纖維細(xì)胞的瘢痕形成細(xì)胞。Ramachandran說(shuō)，了解這些細(xì)胞以及它們?nèi)绾闻c每個(gè)細(xì)胞交流，可以找到阻止疤痕形成的方法。

來(lái)自這兩篇論文的數(shù)據(jù)將成為正在開發(fā)的圖譜的一部分，NIH的Richard Conroy將其描述為身體的“谷歌圖譜”，在那里你可以深入到每個(gè)細(xì)胞的分子細(xì)節(jié)。最近，HCA在西班牙巴塞羅那市召開了一次會(huì)議，以了解這項(xiàng)努力的進(jìn)展情況并討論如何向前推進(jìn)。NIH將在2020年春季與之共同主辦另一次會(huì)議?！傲钊伺d奮的是，”Regev說(shuō)，“所有這些部件是如何組合在一起的?！?/p>