美國政府關門、致命病毒、臺風和隕石——2013年的許多科學新聞直逼好萊塢災難電影，但同時也有大量美好時刻。空間探索攀上了一個新高峰，神秘人類器官研究獲豐厚投資，干細胞療法和艾滋病治療有了長足進步。《自然》雜志盤點了2013年人們應該知道的那些科學事件。

宇宙的奧秘

本年度zui大的宇宙學發(fā)現(xiàn)之一是“沒有發(fā)現(xiàn)"。位于美國南達科他州里德市桑福德地下研究設施的大型地下氙實驗（LUX）沒有發(fā)現(xiàn)任何飛落地球的暗物質粒子。但是，它對暗物質粒子的質量及與可見物質相互作用的特性作了嚴格限制。美國羅格斯大學理論物理學家Matthew Strassler表示，現(xiàn)在人們正在達成這樣一個共識：過去3年的實驗中發(fā)現(xiàn)的暗物質線索，可能只是統(tǒng)計波動。

3月發(fā)布的歐洲空間局普朗克衛(wèi)星收集的宇宙微波背景（CMB）結果顯示，無論暗物質是什么，它都占宇宙總物質的84%。普朗克的圖像也強有力地支持了宇宙膨脹假設。該理論認為在大爆炸后，宇宙迅速擴大。

探測宇宙膨脹的一個更好的方法可能是研究其對CMB光子極化變化的預計影響。這種微妙的信號尚未被探測到，但是南極望遠鏡7月捕捉到的*相關的極化信號，讓天文學家滿懷希望。另一架南極望遠鏡——冰立方探測器，今年則從宇宙射線中探測到了高能中微子，揭開了中微子天文學新紀元。

政府關門

美國政府科研經費的下滑幅度在10月達到了新高（從2010年起，美國科研經費已經下降了約16.3%）。當時，政治緊急政策致使美國政府“關門"16天。撥款停止；大型望遠鏡、美國南極站和大部分聯(lián)邦實驗室關閉；由政府維護的重要數(shù)據庫脫線。許多政府研究人員被宣布為“不重要"，并且法律禁止他們回到自己的辦公室和實驗室，甚至查閱賬號。關門事件結束后，積壓的撥款工作和錯失的截止日期讓政府各機構應接不暇。

除了美國的痛苦外，其他國家的消息則讓人振奮。歐盟對2014~2020年研究預算（大約800億歐元，約合1100億美元）進行了協(xié)商。扣除物價因素外，這一數(shù)字比2007~2013年間的相關預算增加了27%。韓國、中國、德國和日本的科研經費在持續(xù)增長（英國和法國幾乎沒有變化）。其中，日本對科研的慷慨投入是因為它清楚地知道，科學投入將帶來快速的商業(yè)增長。無*偶，美國共和黨政客也要求國家科學基金會調整資助方向，以實現(xiàn)“國家利益"。

大腦的十年

4月，美國總統(tǒng)巴拉克·奧巴馬公布了腦創(chuàng)新計劃，這讓該國神經系統(tǒng)科學家既興奮又困惑。現(xiàn)在，這些感覺依然洶涌澎湃：盡管還沒有明確的方向和資金目標，繪制大腦圖譜的提議迅速演變成一個破譯大腦新技術的大發(fā)展。

連同歐盟斥資10億歐元的用超級計算機模擬人腦的10年期項目，奧巴馬的項目反映出，神經系統(tǒng)科學已經逐漸從分子和細胞研究，轉向研究神經元網絡如何產生思想、記憶和行動。“現(xiàn)在開始能做一些有關更大范圍腦循環(huán)的精細、機械分析，這在10年前是不可思議的。"美國布蘭迪斯大學神經學家Eve Marder說。

在幫助實現(xiàn)這些夢想的技術進步中，鈣敏感染料是其中之一。研究人員使用這種染料在一個脊椎動物完整的大腦中捕捉到了神經細胞激活的*圖像。這個大腦來自透明的斑馬魚幼魚。

另外，CLARITY極大推動了繪制大腦結構圖的努力，CLARITY是一種化學處理方式，能讓不透明組織更清晰，且能不需要大量腦片就顯示出神經回路。傳統(tǒng)的神經解剖學方法也被用于BigBrain項目。BigBrain是*人類大腦圖集，研究人員利用3D打印技術建成人類大腦的3D模型，顯示出了腦細胞結構的細節(jié)。而且，科學家能通過使用光刺激經基因改良的海馬神經細胞為老鼠引入虛假記憶，這表明地控制神經信號不再遙遠。

征服病毒

雖然小兒麻痹癥現(xiàn)在只是3個國家的地方性疾病，但是，2013年的現(xiàn)實表明，消滅這種疾病的努力并非一帆風順。盡管在兩個發(fā)病國家——巴基斯坦和尼日利亞，該病毒的地理范圍在縮減，但是更進一步的努力面臨一系列困難，這兩個國家的小兒麻痹癥疫苗工作人員遭到刺殺。第三個發(fā)病地區(qū)——阿富汗南部地區(qū)——則沒有出現(xiàn)新的病例。

但是小兒麻痹癥病毒繼續(xù)導致病例的零星暴發(fā)，索馬里地區(qū)報告了超過180個病例。受到戰(zhàn)爭破壞的敘利亞也開始暴發(fā)小兒麻痹癥，并且野生脊髓灰質炎病毒在以色列南部徘徊不去，致使中東地區(qū)大范圍接種疫苗，以試圖阻止病毒扎根該地區(qū)。

另外，今年還出現(xiàn)了一個新敵人：H7N9禽流感病毒。4月，中國暴發(fā)的H7N9疫情被迅速控制，在這次事件中，共有143例確診病例，其中45人死亡。科學家一直在密切監(jiān)督，以防冬季再次暴發(fā)——這項工作十分困難，因為這種病毒不會引起家禽出現(xiàn)明顯癥狀，因此該病毒的宿主尚未全部知曉。

人們也沒能征服中東呼吸系統(tǒng)綜合征（MERS）冠狀病毒。該病毒被報道于2012年9月。之后出現(xiàn)了一個穩(wěn)定的疾病發(fā)生率，到12月12日，185例確診或疑似病例，其中74人死亡，且患者出現(xiàn)在中東和歐洲。研究人員批評沙特阿拉伯在追蹤感染路徑和動物源方面缺乏進展，病例數(shù)量似乎仍在增加。

*任務

作為美國宇航局（NASA）歷*zui成功的項目之一，開普勒空間望遠鏡走向終結。行星獵人開普勒在5月出現(xiàn)故障前產生的結果將讓人們銘記：它定位了超過3500顆太陽系外行星。但是，當開普勒第二個金屬反作用輪停止運轉后，科學家放棄了擴大其任務的夢想。

其他太空任務表現(xiàn)更好。NASA“好奇"號火星車繼續(xù)在火星漫步，并超過了4.5公里。如果對于這顆紅色星球而言，這些探查還遠遠不夠的話，印度和美國在11月發(fā)射了火星軌道飛行器。12月，中國首輛月球車“玉兔"號成功登陸月球。

NASA的“旅行者"號全部歸于塵埃。在經歷了36年、190億公里的旅行后，旅行者1號zui終穿過了星際空間邊界。這一過程可能發(fā)生在2012年8月，但是直到今年，項目科學家才表示該探測器已經穿越日球層。旅行者1號下一步將漂向鹿豹座中的一顆恒星附近，大約需要4萬年時間。

基因

近20年的美國操作在6月調轉了方向。該國zui高法院宣稱，“自然存在"的人類基因不能申請。該決定的余波顯然依然能夠感受到。zui高法院于6月13日作出終審判決，剝奪醫(yī)療診斷公司Myriad遺傳公司所持有的BRCA1和BRCA2基因的權。提起訴訟一方的患者、醫(yī)生和研究人員認為，該中聲稱被分離的BRCA1和BRCA2基因，包含一種自然產物，因此無效。

法院判決下達后不久，數(shù)家公司以低價啟動了BRCA1/2測試。但是總部位于猶他州鹽湖城的Myriad公司起訴了6家公司，聲稱它還持有保護該測試技術的其他。相關影響還在擴大。10月，一家聯(lián)邦法院援引Myriad公司的判例，剝奪了美國希格諾公司的一項。立法者要求美國審查員拒絕比以往更多的基因和細胞等天然產品的。

波動的大氣

除了一個已有超過90個國家簽署的減少汞排放的標志性條約外，大型環(huán)境協(xié)議在今年的政治議程中分量很低。沒有人希望看到各國出現(xiàn)倒退。然而，日本宣布放棄減少碳排放的近期承諾。加拿大退出聯(lián)合國防治荒漠化公約，9月新上臺的澳大利亞政府決定撤銷環(huán)境變化相關機構和碳稅。不過，并非全是壞消息。至少歐盟同意結束過度捕撈，將捕撈限制在科學家認為可持續(xù)的水平上。

5月，二氧化碳的大氣濃度暫時超過400ppm（百萬分之一），這在人類歷*大約是*次。政府間氣候變化專門委員會在9月發(fā)布的報告中警告稱，氣候變化“在過去數(shù)十年到1000年中"正改變著自然環(huán)境，將影響數(shù)十億人口。臺風海燕以破紀錄的風速展示著大氣的破壞性力量，盡管人們還未證實變暖在這里扮演了怎樣的角色。

但是，依然有小小的希望：近年美國和歐洲的排放在緩慢下降，可再生能源生物試劑達5000兆瓦——超過了中國電力消費的總預計值。

研究還集中于在過去15年中平均氣溫上升的明顯減緩。今年8月發(fā)布的一項研究認為，“漏掉"的高溫被貯藏在深海中，并且表面加熱將很快開始。但是11月的一項研究則指出，這些明顯的遺漏只是緣于氣溫數(shù)據庫并未*覆蓋北極地區(qū)。

開放科學

讓科學出版物和數(shù)據更開放的驅動力今年繼續(xù)發(fā)展。2月，美國宣布，由政府資助的研究所得到的結果必須公開，但是研究人員可以在結果發(fā)表12個月內公開相關信息。相比之下，英國希望研究論文能夠立刻公開，盡管未來幾年該國將使用兩種策略的混合物。人們還對這種改變的成本，以及有多少可能“公開"的研究能被再利用進行了爭論。

同時，遺傳學家建立了一個聯(lián)盟，以鼓勵更廣泛地分享基因序列數(shù)據和研究信息。在醫(yī)學研究領域，英國政府開始了重大改組：科學家能夠分享患者的醫(yī)療記錄。監(jiān)督部門則恢復了自己開放研究試驗數(shù)據庫的工作。歐洲醫(yī)藥管理局也進行了相關努力，但是制藥公司試圖保護研究數(shù)據的訴訟使得相關工作停滯不前。

打擊艾滋病

預防、治療、治愈：艾滋病研究的3個領域開始越來越多地成為同一個任務的一部分。1月，一項研究指出，早期治療能夠幫助保持免疫系統(tǒng)完整。3月，研究人員報告稱，非常早期的抗逆轉錄病毒治療治愈了一個感染艾滋病病毒的嬰兒。這讓世界衛(wèi)生組織提議，應該比之前的建議更早進行治療。

但是，現(xiàn)實障礙更加可怕。7月，醫(yī)生表示，干細胞移植似乎治愈了兩名艾滋病患者，但是12月，病毒重新歸來。艾滋病病毒關鍵蛋白質的新結構給了疫苗學家方向。研究追蹤了人體內中和抗體的發(fā)展，證明基于這些抗體的疫苗能保護猴子抵御這種病毒。“過去一年或許揭示了艾滋病病毒的秘密。"美國哈佛醫(yī)學院的Bruce Walker說。

干細胞勝利

10年前，韓國科學家黃禹錫獲得了的吹捧，他從克隆人類胚胎中創(chuàng)造了干細胞，但之后該研究被證明存在欺詐。今年春天，美國俄勒岡健康與科學大學使這一壯舉成為現(xiàn)實。但是，它卻沒有引起多少興奮。

黃禹錫偽造其研究結果時，他希望進行治療性克隆：制造能與患者匹配的特殊胚胎干細胞。但是，現(xiàn)在沒有人認為克隆將被廣泛地需要，盡管俄勒岡研究小組負責人Shoukhrat Mitalipov正在進行研究應用方面的研究。但這并非只因為擔心破壞胚胎，而且使用誘導多能干細胞也可能達到相似的結論。

今年，一個日本預備性研究開始招募患有黃斑變性的志愿者，該研究計劃為志愿者移植分離自誘導多能干細胞的視網膜上皮細胞。11月，日本批準了再生醫(yī)學法，加速誘導多能干細胞和相關療法的發(fā)展。

同時，那些提供未經許可的干細胞治療的診所繼續(xù)跟管理部門進行著貓和老鼠的游戲。今年，意大利衛(wèi)生部長宣布，Stamina（一家位于都靈市的非營利性基金會）將不再被允許開展人體試驗。該療法是一種基于骨髓干細胞的治療手段，在特定條件下，此法可以促進新神經元生長，進而治療一些神經退行性疾病，科學家卻認為這種方法沒有科學依據。但zui終法院判決，負責審查此療法的科學委員會存在不公正性。

身份困惑

一個有關監(jiān)視和窺探的研究顯示，匿名DNA捐贈者的身份可能被獲悉，這也成為基因領域的一個議題。1月，美國馬薩諸塞州坎布里奇的懷特海德生物醫(yī)學研究所計算生物學家Yaniv Erlich，揭示了如何將數(shù)據庫中的DNA與公共數(shù)據交叉引用，以識別出研究參與者的身份。

DNA分析繼續(xù)揭示人類祖先的線索。例如，具有2.4萬年歷史的西伯利亞男孩的遺骨表明，1/3的印第安人祖先能追溯到歐洲。尼安德特人和丹尼索瓦人的基因組序列研究顯示，數(shù)萬年前，這些古老人類以及其他未知的古人類出現(xiàn)大量混血。另一個謎題是，距今180萬年頭骨化石顯示，3個獨立的古人類可能只是一個。