【我們為什麼挑選這篇文章】到了年末，許多企業會盤點一整年的使用者數據，分析年度市場趨勢，提出產業洞見，科學界當然也不易外，作為全球指標性的科學期刊 ，《Nature》也評選出「2020 年度 10 項最重大發現」，看看有哪些讓你跌破眼鏡的研究。（責任編輯：賴佩萱）
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作者：量子位
這是 Nature 評選出來的「2020 年度 10 項最重大發現」：壓力使人白頭、果蠅為何挑食、史前精英亂倫……
就這？我不信。
細看研究後才發現，這些評選出來的科學成果並不如想像中那麼簡單。
1. 來自宇宙深處的訊號——「快速射電暴」
時下最受關注，但尚未得到解釋的新現象，當屬「快速射電暴」了。幾十億光年外的某種光源，在毫秒級別的瞬間，發出超過整個星系的光源。
遙遠、短暫、明亮，這就是「快速射電暴」的代名詞。
這一個來自宇宙深處的「閃電般」訊號，2007 年第一次發現，直至最近才逐漸被大量發現，而探索它的來源成為天文界的目標之一。
來自加拿大 CHIME 望遠鏡、加州理工學院歐文斯谷射電天文台，以及中國「天眼」團隊，同期發表在 Nature。
中國的這項研究，第一作者為北京師範大學林琳講師，觀測結果來自中國的射電望遠鏡（FAST）。她本科畢業於南京大學天文系，隨後在清華大學、中科院天文台攻讀碩博學位。
三項觀測研究證實， 極強磁場中子星（磁星）是快速射電暴的來源之一 。
詳細報導： 長達 13 年的天文謎團有解！科學家偵測到銀河系內首個「快速電波爆發」，肇事者是一顆磁星
這是天文學家第一次觀測到位於銀河系內的快速射電暴，也是目前唯一被觀測驗證的可以產生快速射電暴的天體。
2. 壓力會讓頭髮變白
日常生活裡有一個經驗常識，那就是「壓力使人白頭」，但一直都未曾有過科學證實。
來自哈佛大學許雅捷團隊，就首次揭示了「壓力引起白髮」這一機制是如何發生的，第一作者是張兵博士。
還被 Nature 評為年度最受歡迎的線上話題研究。
嗯，果然最接地氣的，最受關注。
許雅捷團隊主要針對的是戰鬥、逃避這兩種狀態下的壓力情況。結果發現，在這兩種情況中，壓力激活了交感神經（用來精細調節器官），這會對毛囊中的色素再生幹細胞造成永久性損害。
具體實現路徑是，交感神經延伸到皮膚上的每個毛囊中，壓力會使神經釋放出去甲腎上腺素。這種物質會被附近的色素再生幹細胞吸收，導致這些幹細胞被過度激活，提前轉化為色素產生細胞，過早地耗盡了這種幹細胞儲存庫。
研究人員發現，幾天之後，所有的色素再生幹細胞都會因此消失，將無法再生色素，這種損傷是永久性的。
3. 宇宙物質起源的證據被發現了
宇宙誕生於一次大爆炸，但大爆炸之後，究竟發生了什麼？例如，科學家發現物理規律是對稱的，因此大爆炸產生的正物質和反物質應該一樣多。
但只要正物質撞上反物質，就會「灰飛煙滅」，如果正反物質一樣多，宇宙就不會有質子電子，不會有原子，更不會有生命誕生。
是什麼打破了宇宙對稱性？
今年 4 月的這項研究，找到了打破這種對稱性的粒子中微子，這是一種不帶電的中性粒子，比中子更輕，有著 3 種「味道」：電子中微子、 μ 子中微子、τ 子中微子。
在它身上，科學家發現了正物質擊敗反物質的原因之一。
科學家們第一次發現，中微子存在 CP 對稱性破壞的現象，也就是說，中微子和它的反粒子振盪頻率不一樣。在 300 公里的行程中，中微子改變「味道」的可能性更高，而反中微子的這一概率則相應地低於預期。
這實際上暗示了，更大的不對稱性正在早期的宇宙中發揮作用，而宇宙終極的不對稱性，可能就藏在中微子的不對稱中。
這是來自日本、美國、俄羅斯等 12 個國家的科學家們組成的 T2K 團隊，耗時 10 年觀察得到的結果。
4. 冷凍電鏡達到原子分辨率
光看這幾個字，就聽到了生物學新版教材印刷的聲音。
冷凍電鏡，又稱低溫電子顯微鏡，因為其高分辨率的特徵，是用於結構生物學中繪製蛋白質 3D 形狀圖譜的主導工具之一（其餘常用的兩種：核磁共振光譜、X 射線）。
它可以用來觀察沒有被染色或固定的標本。
今年 10 月，Nature 同期發表的兩項研究，刷新了冷凍電鏡分辨率記錄—— 1.2 埃，1 埃相當於 0.1 奈米，達到了單個原子水平。
其中一個團隊表示，他們可以分辨出蛋白質和周圍水分子中的單個氫原子。如果在對這個技術改進，或許可以達到 1 埃。
這一里程碑式的突破，也被 Nature 稱之為「打開全新宇宙」，有助於研究人員了解蛋白質的生理和病理機制，並有助於開發出副作用更少、效果更好的藥物。
5. 激活並殺死愛滋病毒
在印象中，愛滋病無法被完全治療。這是因為，HIV 會「潛伏」在人體一種特殊的 T 淋巴細胞（靜息 CD4+T 細胞）內，平時不表達。
就連最新的抗逆轉錄病毒療法（ART）也拿愛滋病毒沒轍。
今年 1 月，來自美國埃默里大學的科學家們，就想出了新辦法：先激活潛伏在免疫細胞裡的病毒，再將它消滅。利用這種原理，研究人員用兩種方法，成功激活了恒河猴體內的猴免疫缺陷病毒，以及人源化小鼠體內的 HIV 病毒。
第一種方法，將藥物 AZD5582 與抗逆轉錄病毒療法進行結合，成功激活了 12 隻感染 HIV 或 SIV 猴子的 T 淋巴細胞中的病毒，使得這兩種病毒的 RNA 在血液和組織中表達。人源化小鼠體內所有組織中的 HIV，同樣被強烈誘導。
第二種方法，則是採用抗逆轉錄病毒療法結合 N-803 藥物的方法。這種藥物可以激活免疫響應必不可少的訊號分子白介素-15，同時能清除抑制病毒轉錄的 CD8+淋巴細胞，引起體內病毒的持續活化。
這項研究表明，逆轉潛伏方法與適當藥物相結合，可以極大地增加根除 HIV 的機會。
6. 為維繫血統，史前菁英也亂倫
精英亂倫實錘！這次是墓地裡發現的。
今年 6 月，來自愛爾蘭都柏林聖三一大學的 Cassidy 等研究人員，在愛爾蘭的紐格萊奇墓發現了一位男性的 DNA，這一 DNA 顯示，他是因亂倫誕生的。
這座陵墓距今已有 5000 年的歷史，在建築設計時，工程師採用了複雜的技術，確保位於狹長石板通道盡頭的墓室，能在每年冬至前後的日出時分被照亮幾分鐘。
在當時，建造這種陵墓要耗費不少人力，因此，研究者們認為，這是給一位史前的權貴菁英建造的，這位權貴可能藉著能「控制」太陽的運動，向眾人宣稱自己擁有神力。
然而在對取自人體遺骸的古 DNA 進行分析後，研究人員發現，葬於陵墓中的這位男性，是一級親屬亂倫的後代。也就是說，他的父母要麼是親兄弟姐妹，要麼是母子或父女。
研究人員推測，這座宏偉古墓裡的權貴曾經把亂倫當做維繫王室血統的方式。
當然，這份報告並不僅於此。
此外，報告還涉及了一些其他重要發現，如愛爾蘭石器時代人群的孤立性、新石器時代農耕群體的遷入，及農業人口與漁獵愛爾蘭原住民之間的關係等，並根據碳同位素，獲取了有關史前人類的飲食訊息。
7. 干擾素缺乏引發新冠重症
跟以往 Nature 評選不同的是，今年不意外的，多了一個命題——新冠肺炎。
這也是此次評選中唯一一項發表在 Science 上的研究。
來自美國、法國的研究人員發現，I 型乾擾素（IFN）缺失在重症 COVID-19 患者中扮演的重要角色。
干擾素，是動物細胞受到病毒感染後分泌的特異性糖蛋白，它具有抗病毒、抑制細胞增殖、調節免疫系統和抗腫瘤的作用。
因此， 干擾素缺乏最直接的結果，就是會讓病毒不受控制的複制和擴 散 。那麼，對免疫系統會產生其他什麼影響呢？
這兩篇研究就進行了解答，他們分別從兩個角度報導了 I 型乾擾素缺失對新冠肺炎重症患者的影響。
一是，至少 3.5% 重症患者存在與 I 型乾擾素相關的常染色體遺傳的基因位點突變。
二是，至少 10％ 重症患者體內存在針對 I 型乾擾素自身中和性抗體。
這一發現為患者的篩查、治療干預提供了一種方向。
8. CRISPR 揭秘果蠅挑食行為
世界上有兩種果蠅，一種是不挑食的果蠅，另一種是挑食的果蠅。
遺傳學家喜歡的黑腹果蠅，就幾乎啥都吃。而它的近親 Sechellia，那是相當挑食，僅以有毒的諾麗果為食。
於是，來自瑞士洛桑大學的研究人員，就利用今年獲諾獎的技術—— CRISPR-Cas9 基因編輯，來研究果蠅的挑食行為。結果發現，有一種氣味受體蛋白 Or22a 在挑食果蠅的感覺神經元表達比不挑食果蠅更豐富，從而導致果蠅的挑食行為。
只需稍稍改動 Or22a 的氨基酸序列，就造成了果蠅對諾麗果的「偏愛」。
這為我們了解大腦如何塑造個體行為差異提供了方向。
9. 南極上空臭氧層破洞有望完全癒合
80 年代，人們發現，因過度使用氟利昂等氯氟烴類製冷劑（冰箱、空調用的），導致南極上空的臭氧層出現了一個空洞。
臭氧層主要作用是吸收紫外線，其缺失除了導致紫外線抵達地面的量增加，還帶來了南半球大氣的變化，包括世界各地天氣的劇烈改變。
例如，臭氧層空洞導致南半球大氣層中高速氣流南移，這會帶走大量雨水，導致地區乾旱。
因此，聯合國於 1987 年簽署了《蒙特利爾議定書》，逐步禁用氯氟烴。
今年 3 月，由 Antara Banerjee 領導的、來自 NOAA 的團隊，利用各種模型模擬的結果表明，南半球高速氣流已經暫時停止南移，甚至略有逆轉，這確實是臭氧層恢復導致的。
Banerjee 等人指出，這種高速氣流移動的趨勢改變，是《蒙特利爾議定書》帶來的影響，如果這一現象持續下去，臭氧層空洞到本世紀中葉將有機會完全癒合。
10. 用 AI 和衛星進行「全球樹木普查」
來自丹麥哥本哈根大學和 NASA 的 Brandt 等人組成的研究團隊，利用衛星圖像分析精確定位了一大片西非土地上的每個樹冠。
下一步，也許就是「全球樹木普查」了。
這當中的意義，自然不必言明。我們對陸地生態系統的定義，很大程度上取決於在上面生長的木本植物，如果能掌握這些植被結構的訊息，人類才能更好地了解全球生態、生物地理環境。
當前，大部分衛星數據的空間分辨率欠佳。
一張圖像像素對應的土地面積最小也是 100m²，這樣就讓研究人員要多幹很多活兒。比如在觀測的同時，還要測量綜合性質，像樹冠覆蓋度，這是從頂部往下看，被樹冠遮蓋的景觀比例。
為此，研究人員要分析超過 1.1 萬張分辨率為 0.5 米級別的圖像，然而手動完成這件事情，顯然不現實。
因此，這個團隊借助人工智慧完成了這項工作。基於樹木的特徵，讓 AI 在更大的圖像中識別它們，訓練數據同樣採用衛星圖像。
研究人員最終得到了整個毛里塔尼亞南部、塞內加爾、馬斯里南部地區所有直徑大於兩米的樹木地圖，清晰展示了將來在亞米級尺度上繪製全球樹冠地圖的潛力。
10 大發現傳送門：《Nature》
（本文經 量子位 授權轉載，並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題，原文標題為 〈挑食、亂倫、用 AI 認樹……這是今年 Nature 欽點的十大研究 〉；首圖來源：pinterest。）
