2021年世界十大科技進展新聞是：
1.全球首個“自我複制”的活體機器人誕生
美國佛蒙特大學、塔夫茨大學和哈佛大學威斯生物啟發工程研究所的科學家發現了一種全新的生物繁殖方式，並利用其創造了有史以來第一個可進行自我複制多代的活體機器人——Xenobots 3.0。它僅有毫米大小，既不是傳統的機器人，也不是已知的動物物種，而是一種從未在地球上出現過的、活的、可編程的全新有機體。據悉，該活體機器人或許可以有助於醫學的全新突破——除了有望用於精准的藥物遞送之外，它的自我複制能力也使得再生醫學有了新的幫手，或可為出生缺陷、對抗創傷、癌症與衰老提供開創性的解決思路。11月29日，相關研究成果發表於美國《國家科學院院刊》。
2.核聚變向“點火”邁進一大步
我們在地球上之所以能看到陽光、感受到溫暖，都是源自於發生在太陽核心的核聚變。核聚變指的是當原子合併在一起時，釋放出巨大能量的過程，這個過程可以在碳排放幾乎為零的情況下，源源不斷地提供綠色能源。但是，想在實驗室裡實現核聚變並非易事，一個重大的挑戰就是“點火”（即聚變反應所產生的能量等於或超過輸入能量的時刻）。8月8日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的國家點火裝置（NIF）進行了一項新的實驗。NIF的科學家團隊重現了存在於太陽核心的極端溫度和壓力，NIF的強大的激光脈衝引發了燃料丸的核聚變爆炸，產生了1.35兆焦耳（MJ）能量——大約相當於一輛時速160公里的汽車的動能。這一能量達到觸發該過程的激光脈衝能量的70%，意味著接近核聚變“點火”，即反應產生的能量足以使反應持續下去，在無限聚變能源的道路上邁出了一大步。
3.科學家借助AI技術破解蛋白質結構預測難題
科學家們一直希望通過基因序列簡單地預測蛋白質形狀——如果能夠成功，這將開啟一個洞察生命運作機理的新世界。美國華盛頓大學和英國DeepMind公司分別公布了多年工作的成果：先進的建模程序，可以預測蛋白質和一些分子複合物的精確三維原子結構，並將這些結構放入公開的數據庫免費供全球科研人員使用。據DeepMind公司報告顯示，其人工智能程序AlphaFold預測出98.5%的人類蛋白質結構，有助於深入理解一些關鍵生物學信息，從而更好開展藥物研發。而美國華盛頓大學創建的高精確的蛋白質結構預測程序名叫RoseTTAFold，基於深度學習，它不僅能預測蛋白質的結構，還能預測蛋白質之間的結合形式。僅需十分鐘，RoseTTAFold就能用一台遊戲電腦準確計算出蛋白質結構。相關論文於7月15日分別刊登於《自然》和《科學》。
4.“基因剪刀”首次治療遺傳病
一直以來，人們若要使用被稱為“基因剪刀”的CRISPR基因編輯技術治療遺傳疾病，需要清除一個巨大的障礙：將分子剪刀工具直接注射到受影響的細胞中，從而實現DNA切割。英國倫敦大學研究人員發現CRISPR技術能使一種突變基因失活。研究首次將CRISPR藥物注射到一種罕見遺傳病（轉甲狀腺素蛋白澱粉樣變性病）患者的血液中，並發現其中3人的肝臟幾乎停止產生有毒的蛋白質。雖然目前還不能確定CRISPR治療是否能緩解該疾病的症狀，但初步數據讓人們對這種一次性治療的效果感到興奮。相關研究結果5月28日發表於《新英格蘭醫學雜誌》。據悉，這項新工作在能夠滅活、修復或替換身體任何部位的致病基因方面，邁出了關鍵的第一步。
5.史上最冷反物質問世
加拿大國家粒子加速器中心的Makoto Fujiwara團隊與合作者在瑞士日內瓦附近的歐洲核子研究組織粒子物理實驗室進行了一項名為ALPHA－2的反氫捕獲實驗，演示了反氫原子的激光冷卻，將樣品冷卻到了接近絕對零度。激光冷卻經常被用來測量常規原子的能量躍遷——電子運動到不同能級。該團隊開發了一種激光，它能以適當的波長發射被稱為光子的光粒子，從而降低正在直接朝向激光移動的反原子的速度。研究人員將反原子的速度降低到1／10以下。對於冷卻的反氫原子，該團隊獲得的測量精度幾乎是未冷卻的反原子的3倍。該研究產生了比以往任何時候都更冷的反物質，並使一種全新的實驗成為可能，有助於科學家在未來更多地了解反物質。相關研究成果3月31日刊登於《自然》。 |
