​2005—2006科学突破的表象与隐喻

（文 / 鲁伊）

一年的结束和开始之时，总是最能引发人们回顾和畅想的欲望——虽然明知道，事情的因果其实从来不以某一个固定的时间段为始终。

每年，《科学》杂志总会按惯例推出一个××年十大科学突破的专题。然而，比较一下几年间的十大突破，不难发现，很少有一个突破可以连续出现在榜单上:去年，名列十大突破之首的是火星，今年，它却不见影踪。难道说今年的火星研究不再引人注目？显然不是。在3个月的设计寿命超出近一年后，两辆火星车依然在火星崎岖的表面上探索行进，不断发回令人惊喜的数据和照片，其科学意义和在公众中的影响，比起2004年的任何一项研究都不逞多让。而去年名列2005年有望取得突破领域之首的减肥药物的研制，居然交出了一张白卷:这一年，没有一种新的减肥药获得FDA的许可。

但是，这并不意味着反思与展望的蹩脚和多余。就像《科学》杂志总编辑唐纳德·肯尼迪（Donald Kennedy）说的，所有突破，可能都只是一个个看似彼此无关的点，当它们联系在一起的时候，却构成了一张网。最重要的，是那张网所泄露出的信息:科学，以及与科学密不可分的政治、哲学、社会学和经济学变化的大势所趋。

进 化

上帝的归上帝，布什的归布什，达尔文的归达尔文

“你们用投票把上帝逐出了这个城市。”

讲这话的人，是美国著名的电视牧师派特·罗伯逊（Pat Robertson）。他怒斥的对象，是宾夕法尼亚州多佛市民。背景，是在美国热闹了一年、到2005年底终于画上句号的“进化论审判”。

2004年，多佛地区学校董事会要求所有下属的公立学校在教授9年级科学课前，必须宣布一个声明:进化论并不完善，只是一个理论，而智力设计论是另外一种可能。11名学生家长随后把校董事会告上了法庭。在审判的进行过程中，多佛市民投票决定强制改选地区学校董事会，8位主张智力设计论的校董全部落选。2005年12月20日，宾州法官约翰·琼斯第三（John E. Jones Ⅲ）做出判决，在公立学校科学课上讲授以智力设计论为伪装的神创论，违反了美国宪法第一修正案“政教分离”的原则。

琼斯在他那篇长139页、被认为有可能载入科学史和教育史中的判决里掷地有声地写道:“科学在多佛学生中的定义，不应与其在科学共同体中的定义有异……仅仅因为科学家今天不能解释生物体系演化的过程，并不意味着他们明天不能或是不会做出解释。”

事实上，在2005年，科学共同体中的科学家们在进化领域已经做出了许多具有开创意义的解释:对人类和大猩猩基因组的破解与比较，对自然选择形成的基因的筛选，找出物种分化的分子生物学证据，破译病毒变异的进化密码……只不过，支持永远不如怀疑或否定来得吸引眼球。近代科学的一项原则，是有几分证据，做出几分判断，但每个人从本能上，都更喜欢简单直接的结论，而不是繁复琐碎的求证。

自从17世纪的科学革命以来，在科学共同体中，已经逐渐没有了上帝的位置。但是，这个世界，并不是一个科学的世界。

上帝是否与多佛或美国同在，其实与进化论是否是一种靠得住的科学理论的关系并不大，就像关于进化论的讨论是达尔文和生物学家们的事，但也不可能仅仅是他们的事。与其在细枝末节上纠缠不休，那些行动中的进化论者和科学家们给出了更好的范例:上帝的归上帝，布什的归布什，达尔文的归达尔文。

从猿到人

2005年9月1日，以西雅图华盛顿大学医学院罗伯特·沃特斯顿（Robert Waterston）为首的多国研究小组宣布，他们已经成功破译了人类最近的动物表亲黑猩猩的基因组。大约在600万年前，人类与黑猩猩由一个共同的祖先分化而来，表现在DNA上，两者拥有96%到99%的共同之处——着实惊人。不过，余下的那约4000万个不同的遗传差异，才是最关键的。研究者已经找出，一个名为FOXP2的与语言能力有关的基因，可能暗含着过去25万年中人类进化的秘密。此外，与大脑有关的基因，是人与黑猩猩基因差异最大的地方，这也证实了进化的力量。

进化论的一个观点认为，当一个现存物种中的小群体开始适应不同的生活方式并停止杂交繁殖时，新的物种就可能形成并分化出来。2005年10月21日，贝尔法斯特皇后大学的动物生态学家斯图亚特·比尔霍普（Stuart Bearhop）撰文指出，两种欧洲黑顶山雀由于飞行路线和到达繁殖地的时间有先后之分，正在分化为两个物种。其他研究小组也纷纷证实，这种现象在欧洲玉米螟、夏威夷蟋蟀等昆虫身上也在发生。

自然选择的证据

2005年，多家研究机构公布了他们测定的人类基因组数据库。这就使科学家有可能通过比较不同个体之间的遗传变异，来寻找自然选择的证据。2005年10月26日，由美国、日本、中国、尼日利亚、加拿大和英国共同参与的国际人类基因组单体型图计划（International HapMap Project）初步绘就。HapMap测出了400万个常见的DNA序列变异（单碱基多态位点，SNP），对哮喘、癌症、肥胖的遗传原因有了更深入地了解。此外，它也为人类进化历史的研究提供了原材料。

病毒的进化

2005年10月，一组美国分子生物学家破译了曾经夺走2000万到5000万性命的1918流感病毒，结论是，它是一种完全的禽流感病毒。病毒进化中的某些目前尚不为人所知的变异让原本很难在人与人之间传播的禽流感突然在人群中爆发，造成20世纪初的惨剧。一项应用基因组测序结果进行的最新研究则显示，在进化中，1918流感病毒失去了对胰岛素的依赖性，转为另一种自有的酶，如此，才得以在人群中肆虐。这项研究，很可能给如今迫在眉睫的禽流感疫情防治指出一个新的方向。

行 星

发现与接触永远比义理之争更有意义

2005年，在对地球以外的宇宙的探索方面，最值得称道的成就是什么？在普通公众和天文学家那里，得到的答案可能是截然不同的。“太阳系第10大行星”的发现让人印象深刻，但在《科学》杂志编辑的眼中，它可能是一种混淆视听的哗众取宠。毕竟，这件事的技术含量从本质上与发现任何一个小行星、双子星、白矮星或外太阳系行星并无区别，都不过是在各种探测器拍摄到的照片中大海捞针，然后计算轨道，确定身份，命名。这项工作很重要，但缺乏创新性。给一个苹果起名叫做红富士、黄香蕉或绿吉娜，并没有了解它为什么会长成这样更具挑战。

幸好，在这一年里，我们并不缺乏挑战与创新的例子:更多的行星探测器，更多国家和研究团体的参与，百折不挠的努力。即将于2006年1月11日发射升空的冥王星探测器“新视线”（New Horizons），更让我们看到了这种努力年复一年的延续。这个项目从上个世纪90年代起就开始筹划，几经周折，对我们所处的这个太阳系的好奇终于战胜了种种算计与比较。

在冥王星被发现后，天文学界中很多人认为，太阳系大局已定，剩下的不过是补充细节的水磨工夫。但事实上，近20年来，对太阳及其行星的定义，正经受着翻天覆地的变化。再没有一种理论是坚不可破绝对正确的了:2004年和2005年，科学家为火星上的水欢欣雀跃，火星车提供的证据似乎无可辩驳，但不久前，两个美国研究小组同时对此提出了质疑，而且，的确给出了合理的解释。知道的东西越多，我们越会发现，我们对这个宇宙的了解如此少得可怜，仓促的下结论、给定义，反而是一种无知的表现。在过去的一年和未来的许多年中，科学界太空探索最重要的指标，将不再是以往的定义之辩，而是走近和走进。离我们最近的太阳系，就是最好的观测对象。

水星

哥白尼临终前最大的遗憾，就是毕生未能一见水星。“信使号”水星探测器正行进在弥补这一遗憾的路上。2005年，人类首次发射的这颗环水星轨道探测器一路平安。2月，它顺利地完成了地球轨道变轨飞行，12月，探测器上的推进器成功点火，将其送入金星轨道。在那里，它将一直停留到2006年10月。如果不出意外，“信使号”将于2011年初抵达水星。“信使号”之外，日本和欧洲共同开发的水星探测器也进入了最后的冲刺阶段，预计于2010年或2011年发射升空。

金星

2005年11月9日，多次延迟发射的“金星快车”探测器终于在拜科努尔发射基地顺利升空。作为火星快车的孪生姐妹，金星快车是欧盟宇航局发射的第二颗行星探测卫星。它将于2006年4月到达金星，对这颗行星的表面结构、化学成分和运动状况进行探测。

火星

从来没有哪颗行星享受过像火星这样高的关注，目前，有3个探测器——火星全球勘测者、火星2001奥德赛、火星快车——每日凝视着这个红色星球的动态，2005年8月12日发射升空的火星侦察轨道飞行器正在高速向火星飞去，更不用说两架立下辉煌战功的火星车。尽管没有被列入2005年的10大科学突破，但火星的观测与研究毫无疑问会继续火上若干年。

木星

木星的辉煌，似乎属于昨日而非现时。如今，所有那些曾经大名鼎鼎的木星探测器——伽利略号、尤利西斯号、卡西尼号——都已成明日黄花。不过，NASA正着手进行新的探测计划。据说，一个预计于2010年发射升空的木星极点探测器Juno 2005年已经多次被提交审议。不过，由于白宫削减太空经费，以木星卫星欧罗巴为探测目标的JIMO任务被迫推迟到2018年。

天王星/海王星/冥王星

烈士暮年，壮心不已，这句话用来形容已经服役28年之久的“航海家1号”、“2号”探测器最恰当不过了。目前，这两个探测器已经旅行到了太阳系的边缘，正在向浩渺无垠的星际空间飞去。不过，它们可以去得很安心，因为“新视线”很快就将填补它们留下的空白。

土星

2005年太阳系探测最激动人心的时间，当推1月14日，“惠更斯号”探测器登陆在土卫六泰坦上的那一刻。这是人类有史以来第一次把一个探测器放到了如此遥远的星球上。从“惠更斯号”发回的照片上，人类第一次发现，泰坦与地球竟是如此之相似，而这个世界，对于我们来说，又是如此的奇诡与神秘。

小行星

11月26日，日本发射的“隼鸟号”小行星探测器在几次失败尝试后，终于成功登陆距地球2.9亿公里的小行星丝川，采集了岩石碎片样本。这是世界上首次从小行星上采集获取岩石样本。“隼鸟号”预计将于2007年6月返回地球。

彗星

2005年7月4日，“深度撞击号”探测器冲向“坦普尔1号”彗星，在美国国庆日上演了一幕真实的太空大片。这是人类第一次获得关于彗星的第一手证据。通过分析收集到的彗星尘埃物质，科学家对太阳系形成初期的情况有了更深入的了解。

柯伊伯带

如果说7月29日“太阳系第10大行星”被发现真的有什么科学意义的话，一位NASA科学家在自己的博客中说，那可能是让更多的人知道原来还有柯伊伯带这么个东西。这个距离太阳约97天文单位的星体带，让许多传统的天文学定义都遭到了挑战，其中，就包括行星。我们对这个遥远的世界的了解还太少，无论是冥王星的行星地位、太阳系的行星数目、大行星的定义标准，现在要想做出判断都为时过早。最佳的对策，是等待“新视线”，或许，它能为我们指明观测太阳系的新视线。

当气体和尘埃组成的星云内部某一区域发生坍缩时，恒星开始形成

经过10万年的时间，构成恒星的物质积聚成一个圆盘，新生的恒星就孕育在其中

从100万年到1000万年间，原恒星的重量不断增加，体积不断缩小，周围的盘状星云开始变薄，行星开始在其中产生

3000万年，原恒星已经缩小到一个临界点，从而引发氢聚变反应，现在，它可以被称为一颗真正的恒星了

行星

行星在环绕恒星的盘状星云中逐渐增大，但它永远无法增大到可以触发氢核聚变反应的地步。在此后的漫长时间里，它将逐渐消失。

大 脑

一切从承认我们并不那么全知全能开始

2005年最轰动的科学新闻，法国医生让-米歇尔·杜伯纳德（Jean Michel Dubernard）进行的世界第一例部分面部移植手术当属其一。当有“世界上最困难的移植手术”之称的面部移植难题也被解决后，有人开始动起大脑移植的主意。这一奇思妙想的理论依据是12月13日加利福尼亚索克生物学研究所公布的一项成果:在把人类胚胎干细胞注射到尚未出生的老鼠大脑内部后，这些干细胞中的一部分成功发育成为功能人体脑细胞，并且与周围的老鼠脑细胞结合得很好。于是，一条熟悉的论断出现在我们面前——帕金森症和阿兹海默症有救了。

几乎每一年，我们都能在不同的报道中看到那些似曾相识的说法:科学家已经找出了大脑中与某某疾病相关的基因或区域，很快就可以攻克这种世纪顽疾云云。你不能说这种逻辑判断不对，但跳跃的幅度却让事情变得有点儿荒谬。古埃及人相信，大脑在思维中的作用是如此之小，以至于当人死后，他们会把大脑取出，在头骨中填入织物。这些永远见不到下文的豪言壮语看多了，你会怀疑，有些人的大脑中是不是也被塞满了织物。

这一两年，脑科学研究领域的突破似乎乏善可陈。一些看似突飞猛进开宗立派的发现，多半有如儿戏，经不起推敲。但是，与此同时，另外一些原本容易被人轻视的基础研究手段的改进，为未来的研究提供了强有力地推动。最突出的例子，是大脑扫描技术。从正电子放射X线断层摄影术，到功能性核磁共振成像仪，再到近红外线分光镜，一点点技术上的细微进步，都可以让我们对大脑两个半球中的秘密有更深入的了解。

人类对大脑的关注，源于对一个我们每日与之共生、不可或缺但却知之甚微的世界的微妙感情。即使生物学家和脑神经学家已经窥测到了这么多大脑的秘密，距离这些秘密转化为可以有益于人类的治疗手段或药物，我们的路还有很远。2005年，越来越多的研究者开始在论文中采用一种较为谦逊的口气，承认自己掌握的或许只是部分真相，承认与其他研究者的合作与传承。一个个过去以点的方式存在的发现，正在结成一张大网。与大脑功能有关的基因绝不是闯五关斩六将的孤胆英雄，它们需要协作，研究它们的人，也需要协作。

芬芳的脑地图

君子好兰麝之香而恶鲍肆之臭，起决定作用的是身体中哪个部位？2005年5月，一个研究小组给出了结论:是大脑颞叶的嗅觉皮质。神奇的是，当用不同的气味——苹果、香草、鱼和尿液——刺激实验室小鼠时，它们的嗅觉皮质的反应也出现细微的差异，这种差异，在不同的小鼠之间却是类似的。

科学家们几十年前就已经成功地测出了与手指、嘴唇、躯干活动相对应的大脑神经细胞，对触觉、听觉、视觉、味觉与大脑相关部位联系的研究也已经相当深入，然而，嗅觉一直以来还是个甚少人涉及的领域。如今，五感终于都在大脑中寻找到了自己的位置。

读脑术

2005年4月，两个研究小组在《自然·神经科学》杂志上分别发表论文称，使用最新的核磁共振成像（MRI）技术，他们已经找出了人在观察不同图像时大脑中发生变化的相应刺激部位。应用这一原理，通过记录大脑的反应，就可以倒推出眼睛所看到的图像属于哪种类型。更神奇的是另一个试验结果。即使接受试验者自己根本记不起来看过某一幅图像，但只要这幅图像曾经在他面前闪现过，大脑中就会留下相应的痕迹。

事实上，随着新型大脑成像技术的不断进步，读出一个人大脑深处的想法已经不再是遥不可及的未来。2005年3月11日出版的《科学》杂志上，史蒂夫·奥尔森（Steve Olson）已经开始探讨大脑扫描的隐私权保护问题。他很担心，技术的进步并不会主要用于造福人类，而成为催生新一代测谎仪的原动力。

精神分裂症的秘密

2005年11月17日，《科学》杂志刊登了两篇关于DISC1基因的论文。这个基因被认为与精神分裂症和抑郁症密切相关。在实验室小鼠身上，抑制DISC1的活性会导致消暑大脑皮质的轻微异变，与精神分裂症患者尸检结果现实的症状非常相似。另一篇论文则把DISC1和分子信号通道联系了起来。值得关注的是，这篇论文的作者之一是服务于制药业巨头默克公司的彼得·哈特森（Peter Hutson）。这意味着，在DISC1和精神分裂症研究方向一旦取得成果，可能会更快地转化为有益于人的药物。

此外，2005年10月，研究人员找出了可能导致图雷特综合症（Tourette Syndrome）的一个遗传缺陷，发现了与之有关的基因SLITRK1。引发诵读障碍症的3个基因——KIAA0319，DCDC2和ROBO1——也几乎在同时被发现。更多分子靶点的发现和深入了解，就如同为与精神疾病作战的医生武装了新的武器。

国际热核实验反应堆(ITER)

2005年6月28日，欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国和中国在莫斯科达成协议，将代表世界未来能源科技最高水平的国际热核实验反应堆(ITER)建在法国南部普罗旺斯的卡达拉什，从而结束了长时间的争执，使这项价值不亚于人类基因组计划和国际空间站的国际合作项目终于得以开始实际建设。

ITER还不能发电，它的任务是实验关键技术，成为世界第一个产出能量大于输入能量的核聚变装置，从而证明核聚变发电的技术可行性。根据计划，ITER将于2015年建成，运行21年。2035年左右，各国将建造试验反应堆，2050年建造第一个商业化示范反应堆，2060年增加到10个，2100年增加到1500个，可望满足全球20%的电力需求。

自上世纪50年代以来，受控核聚变的实用化遇到不小的技术困难，各国上百个托卡马克装置始终没有达到能量“收支平衡”的状态。1985年11月的日内瓦峰会，美国总统里根和苏联领导人戈尔巴乔夫接受了国际原子能机构关于美、苏、欧、日共同实施ITER工程的建议。由于环境的变化，美国1998年退出ITER计划。到2003年，ITER完成了缩小的详细设计，美国重新参加，中国和韩国也加入进来，但各国在选址问题上又陷入僵局，美、韩支持建在日本本州岛东北的青森县六所村，俄、中支持法国。在事关人类未来的重大科技问题上，纠缠最终的往往不是技术而是政治因素。

2006年初，负责运行ITER的组织即将成立，工程也将正式开始，30～50年以后，或许人类将实现热核聚变发电。虽然在技术上并没有绝对把握，但不管还有什么困难，2005年启动的能源问题终结之役又燃起了人类的新一轮期待。■

个人的飞行

2005年岁末，美国豪华商品零售商内曼·马库斯公布的2005圣诞“梦想礼物”目录中，赫然出现了加拿大人保罗·莫勒设计的“天车”M400飞行汽车的原型车。花350万美元，就可以收藏这款世界第一种单人垂直起降飞机。至于生产型，要等到2008年，售价大约50万美元。更具个性的是9月30日在科罗拉多首飞的“标枪”，这是世界上第一种民用双座喷气式个人飞机，可以达到0.925倍音速，现在订单已接近100架。279.5万美元的售价只有同类军用机的1/3，意味着普通人也能玩上战斗机。

2005年初次露面的还有《星球大战》中才能一见的“航天娱乐”。10月4日，前宇航员里克·希尔弗斯上校完成了EZ火箭飞机的首次验证飞行。到2006年春夏，竞赛专用的X-Racer火箭飞机试飞后，将于10月在新墨西哥开展“空中一级方程式赛车”——火箭联盟竞赛。届时，数架以液氧和煤油为燃料的火箭飞机将在高度1500米，长约3.2公里，宽1.5公里的空域，拖着长达6米的喷焰，伴着比赛车高10倍的轰鸣展开角逐。12月3日，EZ火箭飞机用9分钟时间完成了莫哈韦机场至加利福尼亚市16公里的航程，这是火箭飞机点对点飞行最远距离，也是它首次完成城镇间的飞行，以它为基础的Xerus能乘坐3个人完成亚轨道飞行。■