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2021年重大科技突破,你了解多少?

发布时间:2022/1/12
  《科学》杂志公布了2021年度十大科技突破,其中包括蛋白质3D显示技术。
    
  诺贝尔奖是至高无上的荣誉,获奖者大多是老者,获奖原因也大多是他们在几十年前做出的重大发现。
  《科学》杂志每年罗列的科学大事件,反映的则是当前的重大科研项目及其进展,当然其中也包括科技界的重大负面消息。
  被《科学》杂志评为2021年"重大科技突破"的是一项革命性技术,对当前的防疫也有帮助:这项基于人工智能的新技术能够帮助我们看清蛋白质的形状及其运作机制。借助这项新技术,我们终于能够对蛋白质进行3D展示,并进行详尽分析。
  《科学》称这项技术的革命性可以同此前的基因编辑技术CRISPR/Cas9相媲美。借助基因编辑技术可以轻易而精准地进行基因改变,目前已成为分子生物学中的标准工具。
  蛋白质由长链条组成,经过折叠形成复杂的立体结构,并具备某种特定的功能。例如酶蛋白可以分解糖分子,而氨基酸则确定长链条的构造。人体中的大约两万个基因则决定了氨基酸的排序。
  新冠病毒棘突蛋白的局部结构图。
  迄今为止,科学家只对大约三分之一的人体蛋白质进行了分析。因为借助X射线晶体仪和低温电子显微镜技术来确定蛋白质构造,既费时耗力,又非常昂贵。
  美国的“洞察号”探测器正在对火星地表下层进行勘测。
  而借助人工智能的 AlphaFold和 RoseTTAFold技术,蛋白质分析变得既快捷又便宜。研究者只需将蛋白质的氨基酸线性序列输入电脑,就可获得相应的3D模型。
  AlphaFold开发者 John Jumper领导的团队已经解码了人体的几乎所有蛋白质,因为借助人工智能,系统可以对数据库中存贮的所有蛋白质结构进行自动分析。
  迄今为止,获取古人类DNA的唯一可能途径就是找到相关的骨骼化石。
  只有当研究者掌握了某种蛋白的具体结构和功能,才能理解它在人体中所发挥的作用。因此这项技术也有助于研发专门针对特定蛋白质的药物。
  在当前的新冠疫情中,研究者可以借助这项新技术,模拟分析变异毒株的棘突蛋白。目前科学家们正在研究奥密克戎变异毒株是否不能同人类抗体的很好结合,从而使免疫努力有所下降。
  除了上述人工智能技术之外,《科学》杂志还列举了一些2021年的重大科技进展。比如无需遗骨,即可从地层土壤中即可获取古人体DNA的技术,这将给考古学和远古历史带来一场革命。此外对迷幻药物的研究也取得重大突破,从而有望对一些心理疾病的治疗带来福音。
  将气候升温幅度限制在1.5摄氏度的目标,似乎在变得越来越渺茫。2021年天灾造成2800亿美元损失
  除了"年度科技突破"之外,《科学》杂志也总结了本年度负面的科技发展,其中包括限制1.5度升温幅度的希望已经变得越来越渺茫。