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美國《科學》雜志按慣例在年末一期推出了本年度的十大科學進展,國內外許多媒介都在第一時間對此作了介紹。而在同一期的《科學》上,還有一檔好看的內容就是該刊列出並介紹了剛剛過去的本世紀的第一個十年中的十大科學發現,被《科學》雜志稱之為『洞察力』產物的這十大發現包括:暗基因組、精密宇宙學、古生物分子、火星上的水、細胞重編程、微生物組、外行星、炎癥、超材料和氣候變化。閱讀這些文章,人們可以再一次感受科學改變世界、改變人類世界觀、宇宙觀的力量,所不同的是這種改變的速度正變得越來越快,對以往認知的顛覆性越來越強。限於篇幅,本刊選摘其中兩大科學發現,以饗讀者。
新手段探訪古生命
數百年來,古生物研究必須依靠化石和骨骼作為佐證,藉以揣摩絕種動物是什麼模樣。過去十年間,隨著強效而新穎的X射線掃描和三維計算機模型相繼投入應用,這一領域取得了超乎預期的進展。
2005年,有兩個團隊聯手對古代洞熊的2.7萬對DNA鹼基進行了測序。6個月後,另一個團隊在猛?骨骼上引人注目地探明了2800萬對DNA鹼基,由此證實猛?大約是在600萬年前從非洲象中分離出來的。2008年,該團隊利用購自商業網的猛?毛發,對整個猛?基因組進行了測序——這也是絕種動物中首個獲測序的基因組。同年,尼安德特人首個完整的線粒體基因組發表,另有5個基因組也很快公諸於世。2010年,那項研究工作因尼安德特人基因組的發表而達到高潮。同時,馬克斯·普朗克團隊完成了一項在十年前被許多研究人員認為不可能的壯舉:僅憑DNA就辨認出一個先前未知的人種。他們是通過對發掘自西伯利亞洞穴的一枚小指骨的線粒體基因組測序而得出這一結論的。該手指既不是尼安德特人的,也不是現代人類的,它顯然屬於4萬年前生息在中亞地區的一個新物種。
與此同時,對RNA和膠原蛋白等其他古生物分子的探索也取得了令人矚目的進展。美國北卡羅來納州立大學的研究人員聲稱,他們已離析出提取自距今6800萬年前的霸王龍和距今8000萬年前的鴨嘴龍的膠原蛋白。在不少人看來,膠原蛋白是未被識別的碎片骨骼上的『條形碼』。也有人想通過研究古種子中遠比DNA更為脆弱的RNA,來了解遠古時期作物的基因表達。有人甚至希望利用古生物DNA,使北極熊等瀕臨威脅的種群恢復遺傳多樣性。
系外行星『發現不斷改寫』
過去十年間,天文學家發現了許多位於太陽系外的行星,以致現在只有那些行蹤最詭異的星體纔會見諸主流新聞,比方說2009年8月被發現的繞軌道『返回』或與主恆星反向旋轉的WASP-17巨行星。在美國宇航局於2009年3月發射開普勒太空望遠鏡後的最初數月裡,天文學家開始了對大約700顆候選行星的跟蹤。雖然迄今發現的行星多半是氣體巨星,但對開普勒數據的分析使研究人員確信:宇宙中存在著大量形體更小、酷似地球的行星,因而不能排除它們在未來幾年驟然現身於我們銀河系『後院』的可能性。
系外行星的發現之旅,始於1995年瑞士一個由米歇爾·馬約爾率領的團隊對『51Pegasi b』的探測。翌年,美國天文學家傑弗裡·馬西、保羅·巴特勒等人發現了5顆行星。到2001年,另有不少團隊參與探尋,由此加速了這一領域的進展步伐,包括迄今用凌日法技術發現或確證的100多顆行星。
尋覓行星最悠久、最流行的技術歷來是運用多普勒光譜學——捕捉恆星受到引力牽制時偏藍或偏紅的光。其間除了校正大氣層對地面望遠鏡造成的模糊效應、研制更精良的日冕儀等途徑外,自2001年起投入使用的微引力透鏡發揮了至關重要的作用,它的原理在於通過觀察恆星受到另一顆處於突出地位的恆星的引力而在短時間內斑斕閃爍的光芒,依據其亮度變化來推測繞恆星軌道運行的行星。2004年,英國愛丁堡皇家天文臺的伊恩·邦德率領的研究人員宣布用微引力透鏡首次發現行星。從那時以來,利用這種新興技術已獲取10餘項有價值的發現。
2008年,天文學家公布了首批系外行星的直觀圖像:一束微弱的幽光即將抵達鄰近的恆星。迄今探明的行星系呈現出多樣化的格局,因而迫使天文學家不得不修訂有關這些星系如何形成和發展的理論。『熱木星』以超近的間距繞主恆星軌道運行的事實表明:氣體巨星——被認為是在遠離恆星的地方形成的——有可能會隨著時間推移而發生內向遷移。而行星沿著傾斜甚至逆行的軌道顛簸這一發現昭示:行星可能被趕出最初的出生地,拐入天文學家無法預測的臨時軌道。
天文學家期待在未來幾年能找到若乾類似地球的行星。目前,研究人員已著手部署以地面和太空為基地的新儀器,用於測定那些可居住行星的大氣層光譜。那些大氣層可能承載著鮮明的生命特征,例如研究人員相信只有通過生物過程纔會形成的氧。至於那種前景是否會實現或者說何時實現,這關系到對布魯諾致命預見所蒙受的冤屈的最終洗刷:宇宙中充滿著多元世界。(據《文匯報》何積惠編譯)