參考消息網12月31日報道 美國《科學》周刊網站12月18日發表題為《2025年十大科學突破》的文章，作者是蒂姆·阿彭策勒，編譯如下：

  1.可再生能源熱潮

  自工業革命以來，人類社會一直依賴數億年前植物捕獲並儲存在化石燃料中的“古老太陽能”，通過挖掘和鑽探從地下獲取。但今年，能源發展的勢頭已明確轉向當下從太陽源源不斷輸送而來的能量。可再生能源(其中大部分來自陽光本身或由太陽驅動的風能)在多個領域超越了傳統能源。

  英國能源問題智庫“余燼”組織的數據顯示，今年，可再生能源在全球發電量中的佔比首次超過煤炭；1月至6月，太陽能和風能發電裝機的增長幅度足以覆蓋全球電力使用量的全部增量。在許多人看來，可再生能源的持續增長如今已勢不可當，這一前景也促使《科學》周刊將“可再生能源熱潮”評為2025年度突破。

  中國強大的工業引擎是這一趨勢的核心驅動力。經過多年補貼並耐心培育該行業，中國如今在可再生能源技術的全球生産中佔據主導地位。全球80%的太陽能板、70%的風力渦輪機和70%的鋰電池均由中國生産，其價格優勢是競爭對手無法企及的。

  隨着産量激增，價格下降，需求也隨之飆升。生産規模不斷擴大以跟上需求增長，進一步壓低了價格，又點燃了更多需求。由此形成了一個良性循環：可再生能源技術已發展成為一個佔中國經濟比重超過10%的産業。在世界大部分地區，風能和太陽能已成為成本最低的能源。

  中國工廠源源不斷産出的綠色技術，不僅改變了中國的能源格局，也改變了其地理風貌。如今，太陽能板覆蓋了沙漠和陽光充足的青藏高原，高達300米的風力渦輪機矗立在海岸線和山頂。過去十年間，中國的太陽能發電量增長了20多倍，其風電和太陽能發電場的總裝機容量已足以供應整個美國的電力需求。

  中國不斷擴大的綠色技術出口也在改變世界其他地區。歐洲長期以來一直是中國綠色技術的客戶，而在市場力量和能源獨立訴求的推動下，全球南方國家也在爭相購買中國的太陽能板、電池和風力渦輪機。

  2004年，全球全年的太陽能裝機容量僅為1吉瓦。如今，每天新增的太陽能裝機容量就達到了這個數字的兩倍。過去，可再生能源帶有一種“道德光環”：買家出於對氣候問題的擔憂，願意為其支付高於化石能源的溢價。而現在，真正的驅動力是自身利益：更低的成本和更有保障的能源安全。

  這種動機的轉變或許是所有突破中最為重要的，它確保了今年的這些轉折點僅僅是一個開始。

  2.定制基因編輯療法

  今年，一名患有致命代謝疾病的男嬰成為全球首位接受個性化基因編輯治療的患者。這一壯舉有望為攜帶獨特或超罕見突變的患者開闢量身定制基因編輯工具的道路。

  馬爾登去年出生於費城，他體內名為CSP1的基因存在缺陷，該基因編碼肝臟解毒氨所需的一種酶。患有此類疾病的嬰兒必須嚴格限制蛋白質攝入，以避免氨在血液和大腦中有害堆積，且往往需要接受高風險的肝移植手術。

  馬爾登出生後不久，研究人員便緊急研發了一種鹼基編輯器，這是CRISPR基因編輯工具的改良版，能夠修復其缺陷基因中的一個單一鹼基位點突變。在細胞和實驗動物身上測試了這種定制鹼基編輯器後，該團隊於今年2月獲得了治療許可，當時馬爾登年僅6個月大。治療通過輸注脂質納米顆粒實現，這些顆粒攜帶了鹼基編輯器的基因指令。到5月，經過另外兩次給藥後，馬爾登能夠攝入更多蛋白質，體重穩步增長，控制氨水平所需的藥物劑量也有所減少。

  研究人員目前計劃對治療馬爾登的鹼基編輯器進行微調，用於治療另外5名患有由其他基因缺陷引起的類似代謝疾病的患者。

  今年，一種針對多名患者共有的基因位點突變的鹼基編輯器，也首次成功修復了成人的肝臟基因。然而，儘管此類治療為眾多患者帶來了新的希望，但也存在顯著局限性，包括高昂的治療費用以及基因編輯安全性的長期不確定性。

  3.對抗性傳播疾病新藥

  今年，兩種治療淋病的新藥在大型臨床試驗中展現出卓越療效，並於本月獲得了美國食品和藥物管理局的批准。作為數十年來針對這種性傳播疾病的首批新型治療藥物，它們的問世恰逢現有治療方案逐漸失效的關鍵時刻。

  今年5月，《柳葉刀》雜誌發表了葛蘭素史克公司研發的藥物吉泊達星的3期臨床試驗結果，該藥物的研發得到美國生物醫學高級研究和發展局的資助。這種已獲批用於治療尿路感染的化合物，治療淋病的效果與現有藥物相當。作為一類新型抗生素，吉泊達星靶向細菌DNA複製至關重要的兩種酶：DNA旋轉酶和IV型拓撲異構酶。

  另一種新藥唑利氟達星由因諾維瓦特殊制藥公司與總部位於瑞士的非營利組織全球抗生素研發聯合會合作研發。唑利氟達星同樣以DNA旋轉酶為靶點，但屬於作用機制不同的另一類藥物。12月11日，發表在《柳葉刀》雜誌上的一項涉及5個國家的3期研究顯示，該藥物療效顯著，且未引發嚴重副作用。與使用最廣泛的頭孢菌素類藥物相比，這兩種新藥具有一項重大優勢：它們可以口服給藥，無需注射。科學家對這兩種化合物的問世&&歡迎，但同時警告稱，與以往所有藥物一樣，它們的藥效可能也會隨着時間推移衰減。面對淋病奈瑟菌這種狡猾的微生物，新型抗生素的研發之路永無止境。

  4.癌細胞如何“誘騙”神經元

  腫瘤會誘騙多種體細胞為其生長和擴散提供幫助，神經元便是其中之一。今年，研究人員發現了神經細胞提供這種幫助的機制：通過傳遞線粒體——一種為細胞提供大部分化學能量的細胞器。這一過程會給癌細胞“充電”，讓它們更易擴散到身體其他部位，這表明阻斷線粒體傳遞可能有助於減緩癌症轉移。

  科學家此前已發現神經細胞助力癌症發展的證據。例如，切斷腫瘤與神經的連接往往能減緩腫瘤生長，甚至使其縮小。破壞這些連接還會擾亂癌細胞的代謝。為弄清其中緣由，研究人員在實驗室中將癌細胞和神經細胞共同培養，並對神經元的線粒體進行了標記。通過顯微鏡觀察，他們發現神經細胞通過微小的橋狀結構，將線粒體傳遞給鄰近的癌細胞。研究團隊在《自然》周刊上報告稱，在注射了癌細胞的小鼠體內以及人類前列腺腫瘤樣本中，他們也發現了線粒體轉移的證據。

  由於癌細胞分裂迅速，它們對能量的需求極大。研究人員利用自身線粒體存在缺陷的培養癌細胞進行實驗，發現這些“外來”的線粒體為癌細胞提供了代謝助力。

  其他類型的細胞也會分享線粒體，但新的研究結果表明，神經元可能尤為“慷慨”——這一發現或許能幫助研究人員開發出迫使神經細胞保留自身線粒體的治療方法。

  5.天空中的“全知之眼”

  今年，一座旨在推動新型天文學研究的望遠鏡在智利的一座山頂竣工。與大多數望遠鏡聚焦於特定天體不同，薇拉·魯賓天文&將持續掃描天空。從明年初開始，它將每3天以史無前例的細節掃描天空，這一任務將持續10年。其産出將極為驚人：每晚將發出數百萬條警報，提示某一天體發生了移動、變化或突然出現。僅一年時間，魯賓天文&收集的光學數據就將超過歷史上所有其他望遠鏡的總和，並將逐步構建出有史以來最詳細的宇宙三維圖，通過在線門戶網站向全球公眾開放。

  這一海量數據將觸及天文學的各個領域。該天文&將大幅增加太陽系內已知天體的數量。幸運的話，或許能找到推測中潛伏在海王星軌道之外的“第九行星”。它將為多種宇宙爆炸事件提供“前排視角”，幫助揭示星系的形成、成長、合併以及在宇宙時間尺度上演變為巨大星系團的過程。它還將助力天文學家研究不可見的暗物質如何塑造星系，以及同樣神秘的暗能量如何推動宇宙膨脹。

  6.與丹尼索瓦人面對面

  今年，研究人員終於為我們一位失散已久的人類近親勾勒出了面容：DNA證據證實，一個距今14.6萬年、被稱為“龍人”的頭骨屬於丹尼索瓦人。這一已滅絕的人類群體與尼安德特人一樣，曾與智人共存於地球。

  2010年，遺傳學家宣布，基於從西伯利亞丹尼索瓦洞穴中發現的一塊指骨碎片中提取的DNA，他們發現了一種新的古人類，與尼安德特人和現代人類親緣關係密切。但在之後的15年裏，丹尼索瓦人始終“面目模糊”。由於沒有完整的個體化石，甚至沒有完整的頭骨，科學家無法知曉丹尼索瓦人的外貌特徵，也無法通過形態特徵識別博物館藏品中可能存在的丹尼索瓦人化石。

  這一局面在今年被打破。中國研究人員成功從數十年前在中國哈爾濱附近發現的一個古人類頭骨中提取出了DNA。這些DNA來自一個不尋常的來源：並非牙齒或內耳骨(古代遺傳物質的常見來源)，而是從“龍人”僅存的牙齒上刮取的一小份0.3毫克的硬化牙菌斑。(牙菌斑中捕獲的遺傳物質主要來自細菌，但也包含唾液和口腔其他體液中的DNA。)

  如今“龍人”的身份已被揭曉，研究人員將能更輕鬆地根據骨骼和牙齒的形態識別其他丹尼索瓦人化石。找到更多丹尼索瓦人個體或許有助於解決一個長期存在的爭議：這些神秘的古人類是智人的一個亞種，還是一個獨立的物種？

  7.大型語言模型躋身科研行列

  今年，大型語言模型在多個科學領域展現出了博士水平的敏銳洞察力。

  在數學領域，“深層思維”公司利用其“雙子座”大型語言模型的高級版本，在國際數學奧林匹克競賽(全球最具挑戰性的高中數學競賽)中斬獲金牌(2021年時，預測機構曾認為這一成就要到2043年才能實現)。開放人工智能研究中心的GPT-5模型也在組合數論和圖論領域取得了原創性突破，解決了困擾數學家數十年的難題。

  但大型語言模型不僅在考試和理論研究中表現優異，還加速了科學發現的進程。在化學領域，元宇宙&&公司的Llama大型語言模型經過微調後，僅通過15次試驗性運行就確定了一種此前未被報告過的複雜反應的最佳條件，為研究人員免去原本需要數周時間、完成數百次試驗的工作量。在生物學領域，谷歌公司的“智能體”人工智能合作科學家從現有藥物中篩選出了治療肝纖維化的新候選藥物，並在兩天內重現了關於細菌中DNA寄生傳播的一項研究發現，而研究人員當初得出這一結論花費了數年時間。並非所有試驗都取得了成功，但是大型語言模型取得的飛躍式進步已開啟了一場更廣泛的“人工智能助力科學”的淘金熱。隨着人工智能開始助力下一代大型語言模型的優化升級，它們的能力上限正變得越來越難以預測。

  8.計算領域突破解開粒子物理之謎

  數十年來，粒子物理學家一直渴望找到他們主流理論(標準模型)無法解釋的現象。今年6月，一個長期運行的實驗報告稱，與此前的主張相反，一種名為μ子的粒子的磁性並不比標準模型預測的更強，這一最令人期待的新物理現象線索就此消失。但在失望之餘，一項重大成就浮出水面：理論物理學家最終利用格點規範理論技術，從零開始精確計算出了μ子的磁性。

  μ子是電子的一種更重、不穩定的“表親”。由於量子不確定性，μ子周圍的真空中會不斷有粒子短暫出現又消失，這使得μ子的磁性獲得了一個微小的增量。如果這些“虛粒子”中包含標準模型中未涵蓋的粒子，那麼μ子的磁性就可能與理論預測存在差異。

  理論物理學家還可以利用超級計算機和格點規範理論，從零開始計算夸克和膠子的貢獻。格點規範理論是一種數值技術，通過將連續的時空劃分為四維點陣，從而簡化計算問題。得益於計算機算力的不斷提升和技術的諸多進步，近期的格點計算對μ子磁性的預測精度已能與數據驅動方法相媲美。今年5月，該理論研究項目摒棄了數據驅動方法，採用格點方法，更新了此前的預測數據。

  9.異種移植再創新紀錄

  一個世紀以來，炒作以及有時存疑的科學方法，一直困擾着利用動物器官移植治療人類疾病的嘗試。但今年，“異種移植”取得了令人矚目的進展。這種技術有望解決人類捐獻器官嚴重短缺的問題，其突破得益於經過基因編輯的豬——這些豬的組織經過改造後，用於移植時更安全，更不易受到人類免疫系統的排斥。

  最值得關注的是，一顆經過69個基因編輯的豬腎臟，在新罕布什爾州一名男性患者體內正常工作了近9個月，最終於10月失效，距離此前異種移植的最長紀錄僅差幾天。(該紀錄於1964年創下，當時移植的是黑猩猩的天然腎臟——如今黑猩猩已被認為不再是符合倫理的器官捐獻者。)在中國一名女性患者體內，一顆僅經過6個基因編輯的豬腎臟也實現了近乎相同的工作時間。

  研究人員普遍認為，捐獻豬仍需要進行更多尚未確定的基因編輯，以延長移植器官的存活時間。他們還在嘗試開發更安全、更有效的抗排斥藥物。部分研究人員正致力於設計新的策略來促進免疫耐受，例如將豬的胸腺與腎臟一同移植，從而徹底擺脫對抗排斥藥物的依賴。但今年的這些成功，無疑使異種移植距離數十年來眾多過早炒作的頭條新聞所描繪的願景更近了一步。

  10.耐高溫水稻

  如果水分充足，作物可以耐受烈日暴曬，但悶熱的夜晚可能會帶來特別嚴重的問題——它會加劇呼吸作用。呼吸作用是一種代謝過程，在黑暗中通常保持穩定。今年，中國研究人員發現了一個基因，該基因有助於保護水稻免受高溫的兩大影響：産量下降和籽粒品質變差。如果通過育種或基因編輯技術將該基因導入商業水稻品種，有望在氣候變化導致農田溫度升高的背景下，保障水稻收成。

  在過去10年中，該團隊在中國一些變得異常炎熱的地區種植了533個水稻品種。通過對表現最佳的水稻類型進行雜交，他們在12號染色體上發現了一個關鍵基因，並將其命名為QT12(即“品質耐熱基因”)。攜帶QT12基因特定等位基因的水稻品種，在溫度升高時該基因不會被激活，從而能保持籽粒品質優良。該等位基因還能保護産量，但其具體機制尚不清楚。

  研究人員將這種保護性等位基因導入商業水稻品種後，在高溫環境下，該改良品種的産量比現有品種高出多達78%，且堊白粒比例更低。他們還發現，在一個研究用水稻品種中，通過基因編輯抑制QT12基因，也能達到類似的效果。

  粳稻亞種主要種植在氣候較涼爽的地區，耐熱性較差，它們可能會特別受益於QT12基因的這種保護性等位基因。研究人員認為，其他穀物作物(如小麥和玉米)也可以通過導入類似基因，來抵禦未來不斷升高的氣溫。（編譯/郭駿）