《科學》雜志評出2024年度十大科學突破

「編者按」

在這個信息爆炸的時代，我們追求的不僅是知識的積累，更重要的是對科學精神的深刻理解以及對探索未知的無限熱情。讓我們一起在科學的世界里，遇見更廣闊的天地，遇見更深刻的自己。

近日，美國《科學》雜志網站公布了2024年度十大科學突破評選結果。其中，中國科學家發現迄今最古老的多細胞真核生物化石榮登榜單。這十大突破如下。

最早多細胞真核生物“現身”

今年1月，中國科學院南京地質古生物研究所研究員朱茂炎團隊在華北燕山地區16.3億年前地層中發現迄今最早多細胞真核生物化石。這一發現將多細胞真核生物出現的時間進一步提前了7000萬年。

這些保存精美細胞結構的微體化石被認為是迄今全球發現最早的多細胞真核生物化石記錄。這是繼2016年在燕山地區發現15.6億年前全球最早的宏體多細胞真核生物化石之后，該團隊在早期生命演化領域中的又一項重要突破，將多細胞真核生物出現的時間進一步提前了7000萬年。該成果1月24日在學術期刊《科學進展》（Science Advances）發表。

當今地球上我們熟知的所有復雜生命，包括形態各異的動物、陸生植物、真菌和宏體藻類都是多細胞真核生物，因此真核生物的多細胞化是生命向復雜化和大型化演化的必備條件，被認為是生命演化史上的重大關鍵事件之一。然而，真核生物最早何時發生多細胞化？多細胞真核生物何時在地球上開始出現？截至目前，學界對這一重大科學問題并無明確的答案和證據。

已知化石證據表明，簡單的微體多細胞真核生物在距今10億年左右的地層中已經出現，并開始多樣化，包括紅藻、綠藻和真菌化石等。而在更古老地層中曾經報道過的“多細胞真核化石”，因缺乏可靠的生物學證據（如多細胞結構和復雜形態），它們的多細胞特征和真核生物屬性均存在很大的不確定性，受到普遍懷疑。

2016年，朱茂炎團隊聯合中國地質調查局天津地質調查中心研究員朱士興等國內外同行，在《自然通訊》（Nature Communications）上報道了燕山地區15.6億年前的宏體多細胞真核生物化石的發現（Zhu et al., 2016）。這一發現突破了學界以往的認知，不僅將地球上大型多細胞真核生物的出現時間從以前認為的6億年前提前了將近10億年，并由此推斷真核生物發生多細胞化的時間應該更早。

為了論證這一推斷，團隊成員苗蘭云自在燕山地區早于16億年前的古元古代晚期“長城系”地層中尋找多細胞真核化石。在長達近8年的時間內，對燕山地區多個剖面點上采集了數百件長城系頁巖樣品。通過氫氟酸和鹽酸等實驗處理，獲得大量微體化石標本。在發現大量多種類型單細胞真核生物化石的同時，最終在河北省寬城縣翁家莊剖面長城系串嶺溝組上部，發現了微體多細胞真核生物化石。含本次報道化石的地層頂部曾報道有一層火山凝灰巖，其中的鋯石鈾鉛同位素定年結果為16.35億年，為新發現的化石提供了直接的年齡約束。

一針管半年的艾滋病預防藥問世

艾滋病是由人類免疫缺陷病毒（HIV）感染引起的疾病。一種名為來那卡帕韋（即Lenacapavir）的注射藥物，每次注射可保護人體長達6個月。6月，一項針對非洲青少年女性和年輕女性的大型有效性試驗報告稱，這種注射藥物將HIV感染率降至零，有效性高達驚人的100%。

地幔“巨浪”推動大陸高地崛起

長久以來，科學家們一直認為懸崖和高原是兩種截然不同的地質現象，分別由不同的過程驅動。但今年英國南安普頓大學地球科學家的一項研究表明，陡峭的懸崖和高原是由大陸分離時在地球中層引發的同一“巨浪”造成的。當構造板塊斷裂時，會在地球深處引發強大而緩慢的地幔波，進而導致大陸表面上升一千米以上。

第三種磁性材料發現

鐵磁性和反鐵磁性一直被認為是材料的兩種主要磁序。2019年，研究人員預測，第三種磁性類型，即交變磁性，能兼具鐵磁性和反鐵磁性兩者的特性。今年，多個研究小組證明了存在這一磁性材料。而擁有該特性的交變磁體未來可用于制造自旋電子計算機。

“星艦”實現“筷子夾火箭”

10月13日，SpaceX“星艦”第五次試飛成功。升空7分鐘后，其助推器在降落時由發射塔上被稱作“筷子”的機械臂“夾住”，首次實現了在半空中捕獲回收。這一壯舉是SpaceX向完全可重復使用火箭系統邁進的重要里程碑。

藻類固氮“神器”首次發現

教科書告訴我們，生物固氮只發生于細菌和古菌中。而今年4月，美國研究人員發現了第一種固氮真核生物，其通過一種名為“硝基質體”（Nitroplast）的新型細胞器來固定氮氣，這顛覆了以往真核生物（如動植物）無法直接從大氣中固定氮氣的認知。

靶向農作物害蟲的RNAi殺蟲劑上市

今年，美國環境保護局批準可噴灑RNAi生物農藥Calantha上市，專門用于防治馬鈴薯頭號害蟲——馬鈴薯甲蟲。這種新的、精確的方法將比現有的化學物質更安全。

詹姆斯·韋布空間望遠鏡探索宇宙黎明

自2022年詹姆斯·韋布空間望遠鏡“睜眼”以來，其觀測到的宇宙黎明時期星系數量遠超預期。今年，對這些星系古老光線的詳細研究進一步揭示了其背后的原因。

古代DNA揭示千年前家族關系

今年，利用從古代骨骼和牙齒中提取的DNA，一系列研究為數千年前的家庭重建了“家族樹”，為人們提供了有關遠古時期人口遷徙和親屬關系等新見解。

CART療法用于自身免疫性疾病

今年，一系列新的臨床試驗測試了CART療法在自身免疫性疾病中對抗B細胞的能力。例如，2月，德國研究人員報告，15名接受CART療法的嚴重自身免疫性疾病患者在中位隨訪15個月的時間內（最短隨訪時間為4個月，最長為29個月），疾病均得到緩解或癥狀大幅減輕，并已停止使用所有免疫抑制劑和抗炎藥物。

轉自：北京科協

來源： 西城科普進行時