Science雜誌評選的十大科學發展:發現基因的「調控開關」被提名為2002年最重要的科學成果榜首。
稱為小分子RNAs的分子控制大多數基因行為的這一發現被Science雜誌及其出版商美國科學促進會(AAAS)提名為本年度最重要的科學成果,這一發現可能進一步推動對癌症和幹細胞的研究。
RNA的重要性被Science雜誌的編輯提名為本年度的重大突破,而被列入2002年十大科學發展之首。刊登於12月20日Science雜誌的十大科學發展名單系根據其對社會和科學發展的深遠影響而被評選。
人們長期以來一直認為RNA的作用僅限於執行DNA合成蛋白質的指令。今年引起人們極大關注的新圖象顯示小分子RNA具有掌控眾多細胞遺傳作業的功能。因此,生物學家開始重新考慮他們對細胞及其演化的理解,並開始尋找治療某些疾病的新方法,例如因基因組錯誤而引起的癌症。
近期一系列研究顯示小分子RNA如何開啟和關閉各種不同的基因,甚至可截除不要的DNA部份。今年該領域最震奮人心的一項發現是小分子RNA在細胞分裂過程中起了主導作用,引導染色體中的物質進入適當的配置中。
今年的重大發現使以下這一情況極有可能成為現實,即這些程序(包括一種稱為「RNA干擾」〔RNA interference〕的細胞機制)可能在某些疾病中出差錯,如產生致癌突變。有了對RNA作用的這一新認識,將來可能利用RNA進行癌症治療。
小分子RNA還可能為幹細胞研究帶來福音,提供科學家工具以操控幹細胞分化為身體的各種不同細胞類型。
Science雜誌亦讚揚了2002年的另外九項科學成就。除第一名外,其他科學成就未排列名次。
微中子為何變少:本年度的研究揭開了人類長期以來知之甚少的宇宙中某些粒子--微中子的神秘面紗。這些微細的粒子分為三種類型,包括在太陽的核熔爐中產生的「電子微中子」。幾十年來,科學家們一直對到達地球的電子微中子數目比預期的數目少得多而感到百思不解。今年,加拿大Sudbury微中子觀察所發現的新證據證實「缺失」的電子微中子事實上在到達地球的途中變成了其他類型的微中子。日本基於地球的實驗新研究也提供了有關微中子改變性質的某些初步線索。
為全球謀求福利的基因組:2002年,科學家首次宣佈與發展中國家的農業和公眾健康會產生重大的影響的生物基因組序列。秈稻亞種和短粒粳稻亞種序列可能有助於提高稻米的營養品質和產量,並且可使種植方法更持久穩定。同時發表的有關瘧原蟲(Plasmodium falciparum)和瘧蚊(Anopheles gambiae)的論文所提供的資訊可能會有助於發現抗瘧疾的工具,例如新的驅蟲劑、殺蟲劑和防蚊疫苗。
宇宙幼年縱覽:對宇宙大爆炸之後遺留能量性能的新發現加深了人們對宇宙的過去和未來的認識。目前,宇宙微波背景(CMB)對我們而言似乎是來自天空各個區域微弱的微波靜電荷。但僅在宇宙大爆炸發生400,000年後,它依然是以自由流動的原子核和電子冷卻形成的原子形式所發射的高能光。2002年,位於智利的微波望遠鏡--宇宙背景成像儀探測到CMB結構中的圖案,所顯示的結構比任何以前看到的結構更小。研究人員還探測到另一種型式或訊號,可能會對早期宇宙物質的移動產生新的發現。
辛辣味和薄荷清涼味:本年度的新發現有助於揭示為什麼辛辣的食物會產生熱辣的感覺,而吸入薄荷卻會使口腔產生清涼感。研究人員發現了隱藏在某些細胞表層下的幾種蛋白質,會對化學「味道」和溫度變化作出反應。當接觸到寒冷的溫度或薄荷醇時,一種所謂的口中的「TRP通道」和皮膚神經會作出反應,觸發清涼感。對皮膚細胞中一種熱敏感通道的發現說明,熱度首先會被皮膚本身感受到,然後再通知神經系統。第三種通道可能會產生一種不同的熱,至少在公鼠鼻腔內,似乎能夠探測到母鼠的費洛蒙。
最快速的電影:今年,研究人員看到電子圍繞原子飛速旋轉的瞬間狀態,並把其拍攝成電影。這種高速影片拍攝技術依賴雷射超短波將動作固定在只有幾十億分之一秒距離的畫面中。去年,研究人員發展了幾十億分之一秒的快門速度技術,2002年他們又將雷射對準單個原子,追蹤電子上下跳動時的不同能量水平。對原子內生命的全新認識很快就會進入離你不遠的雷射物理實驗室。
看著眼睛,看著眼睛的深處:2002年,幾個研究小組這樣做的依據和結果是,在哺乳動物的視網膜內發現了一種新的感光細胞。該感光系統幫助重設身體的日常或生理時鍾,使之成為人體生理學的一個重要組成部份。這一發現甚至可能導致對消除時差或冬季抑鬱症影響的新認識。過去令人迷惑的細胞被證明是與大腦中生理時鐘所在部位相通,並含有黑視素(melanopsin)。本月的兩項研究證實黑視素對光產生化學反應,雖然亦可能涉及其他化合物。
宇宙空間更清晰的圖像:2002年,新技術衝破了用望遠鏡觀察宇宙時地球大氣層圖像模糊不清的界限。這一結果是通過在每秒中數百次撓曲薄視鏡而獲得,所拍攝的一組宇宙空間圖像比以往拍攝的所有圖像都更加清晰。位於夏威夷和智利的望遠鏡使用了這一「自適應光學」技術,觀察銀河的內部結構,發現了存在一個超大黑洞迄今為止最有力的證據。今年拍攝的其他圖像包括木星木衛一上的一次火山爆發以及太陽表面極為清晰的圖像。
3D細胞:2002年,一種拍攝細胞3D圖象的技術克服了重大技術障礙,揭示了細胞結構執行某些基本生命程序的過程。「低溫電子X線體層照相術」的工作原理如同醫生的CT掃描;由電腦將穿透電子束建立的一系列圖象切片構成一幅快速冷凍細胞的3D圖象。
我們最古老的祖先:今年七月,研究人員推翻了有關人類最早祖先的一些基本觀念,他們報道了一項令人驚奇的發現,即發現了一個六百萬至七百萬年間的靈長目動物頭蓋骨。該頭蓋骨化石幾乎比任何已知的(包括人類,但不包括其他猿類)靈長目動物要早幾乎三百萬年。頭蓋骨化石的發現地點位於西非古查德湖畔,這是一個令人驚奇的發現。迄今為止,一直都是在東非發現人類最早的祖先。頭蓋骨具有黑猩猩、大猩猩和人類的混合特徵,研究人員將這一發現歸類為一個全新的類屬和靈長目種類--儘管對這一問題的爭論仍在持續發燒。
生物恐怖主義—趕緊和等待:生物恐怖威脅是2002年的一個熱門話題,但卻很少有人採取任何直接的行動。在「風暴雨後的寧靜」一節中,Science雜誌回顧了有關研究贊助、規章和天花接種的重要決定如何受到政治和技術爭論的阻礙。
Science雜誌十大科學發展的另一方面報道是年度重大問題,即於2002年發現的不良科學行為。不同的調查結論指出貝爾實驗室的Hendrik Schön和Lawrence Berkeley國家實驗室的Victor Ninov有欺騙的行為。
2003年熱門新聞的最佳賭注:如同往年一樣,Science雜誌選出了需要在2003年進行觀察的六個熱門話題。今年,他們的選擇包括冰原移動、太陽變異及氣候變化、科學贊助金、基因組和演化的關係、使用非光學波長進行太空觀測以及反氫原子。編輯還核查了2001年的記錄,以瞭解去年預測的結果情況。
--參考來源:
EurekAlert! (12/19/2002) -- Science's top ten: Discovery of genes' 'control switches' named top advance of 2002
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2002-12/aaft-tt121202.php
關於小分子RNA的詳細介紹,可參考纖毛蟲台長的「實驗室裡, 實驗室外」的《叫我第一名》:
http://mypaper1.ttimes.com.tw/user/ciliate/file_combine.php?File=1943124_2002-12-22_03-19-23
本文原刊登於SciScape:
http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=908