关 毅 （本刊特约记者）

让科学火一把

关 毅 （本刊特约记者）

夏季的到来让北半球的天气像是下了火一样。放眼国内，神九“飞天”、蛟龙“探海”彰显了中国的科技发展实力。太空漫漫，沧海茫茫。面对地球上日益拥挤的生存空间、日渐匮乏的资源能源，探索宇宙、开发海洋，不仅关乎人类的梦想，更是生存与发展的必由之路。上天、入海，攀登科学高峰、探索深海奥秘，中国从未停下创新的脚步。

“神九”和“天宫”载人交会对接圆满成功

经过13天的太空飞行后，神舟九号载人飞船返回舱于2012年6月29日上午10时03分在位于内蒙古四子王旗的主着陆场安全着陆，3名航天员景海鹏、刘旺、刘洋健康出舱。天宫一号与神舟九号载人交会对接任务获得圆满成功。

自6月16日发射升空后，神舟九号飞船先后与天宫一号进行了两次交会对接任务，实现了“神九”与“天宫”的手控交会对接。这意味着中国完整掌握了空间交会对接技术，具备了建设空间站的基本能力。

据航天员系统总指挥陈善广介绍，“神九”和“天宫”组合体飞行期间，所有航天空间医学实验已按计划顺利展开，获得了大量有价值的数据和成果。经过后续深入分析处理后，这些数据将有助于航天医学发展和空间站阶段航天员长期在轨飞行的保障技术研究。

继续在太空中飞行的天宫一号目标飞行器，将从交会对接轨道抬高进入自主运行轨道，转入高度约370 km的长期运行管理状态，等待与下一艘飞船交会对接。中国载人航天工程新闻发言人武平此前表示，按照规划，后续还应该有神舟十号的载人交会对接，但具体任务的安排和实施时间还未确定。

据介绍，“神九”任务成果丰硕，且有许多“第一次”：火箭和飞船首次重大改进以后的第一次载人飞行；航天员首次操控对接，中国航天员第一次进驻在轨道上的人造天体——天宫一号目标飞行器；女航天员第一次上天，并且整个飞行时间也是中国载人航天有史以来最长的一次。

此外，航天员在太空飞行期间做了一系列科学实验和技术试验，突破了一系列的关键技术，取得了一大批宝贵的试验数据，为中国航天载人技术发展奠定了基础。

“蛟龙”号载人潜水器7 000 m 级海试圆满成功

随着中国“蛟龙”号载人潜水器2012年6月30日完成7 000 m级海试第六次下潜试验，“蛟龙”号7 000 m 级海试取得圆满成功。这也标志着“蛟龙”号成功完 成了从1 000 m 级到7 000 m级的全部海试任务，即将进入试验性应用阶段。

海试现场指挥部表示，在7 000 m级海试的六次下潜试验中，“蛟龙”号三次下潜深度超过7 000 m，最大下潜深度达到7 062 m，每次下潜都达到了预定的试验目标。海试团队对潜水器289项、水面系统24项功能和性能进行了逐一验证，并对关键指标进行了多次充分验证。

海试现场总指挥刘峰表示，“蛟龙”号在7 000 m级海试中创造了中国载人深潜新纪录，实现了中国深海技术发展的新突破和重大跨越，标志着中国深海载人技术达到国际领先水平，使中国具备了在全球99.8%的海洋深处开展科学研究、资源勘探的能力。

同时，本次海试取得了宝贵的海底地质样品、生物样品、沉积物样品和水样，以及大量的海底影像资料，这是目前世界科学家利用载人潜水器首次在马里亚纳海沟7 000 m深度的海底获得的第一手宝贵资料，充分证明了“蛟龙”号所具备的优越海底作业能力。

据介绍，海试过程中，中国自行选拔培训的8名潜航员和试航员下潜深度全部超过7 000 m，至此，在全球载人深潜历史上到达和超过这一深度的11人当中，中国占有8位。

截至2012年，“蛟龙”号载人潜水器研制工作已走过10年，海上试验从2009年开始已历时4年。海试团队从最初“摸着石头过河”，到下潜50 m，1 109 m，3 759 m，5 188 m，再到 成功完成7 000 m级海试，克服人力、物力、财力缺乏，一步一个脚印完成了前无古人的重大任务。

人类最深的“根”可能扎在亚洲

缅甸灵长类新化石支持类人猿亚洲起源学说

研究人员大都认同人类的直系祖先——能够直立行走的类人猿——来自非洲。然而，在缅甸古沼泽地发现的距今约3 700万年的灵长类新化石却支持了另一种观点，即导致人类形成的灵长类家谱曾深深地扎根于亚洲。如果真是这样，那么这一发现表明，所有的猴子、类人猿和人类都起源于亚洲，并在约4 000万年前开始了艰苦的非洲大陆之旅。

直至18年前，每枚疑似早期类人猿化石都发现于埃及，并可以追溯到3 000万年前。之后，从20世纪90年代开始，研究人员陆续在中国、缅甸和其他亚洲国家发现了生活在距今4 500万年到3 700万年的矮小的灵长类遗迹。这意味着类人猿或许实际上起源于亚洲，并在几百万年后迁移至非洲。但是古生物学家一直缺乏化石证据，从而证明这些类人猿何时以及如何从亚洲艰苦跋涉到非洲，美国宾夕法尼亚州匹兹堡市卡内基自然历史博物馆的古生物学家K.Christopher Beard这样说道。

2005年，Beard和一个国际研究小组在名为Nyaungpinle的缅甸村庄附近的化石床上筛查早期鱼类、龟类及河马牙齿的化石，在此过程中，他们发现了一枚爆米花内仁大小的臼齿。这枚3 800万年前的牙齿属于一个古代灵长类动物新种，其体型与一只小花栗鼠相仿。经过几年艰苦的野外工作，研究小组发现了这种原始类人猿的4枚臼齿，并 将 其 命 名 为 Afrasia djijidae。Beard说：“这是一个艰难的地方，我们花了6年才找到这4枚牙齿。”

这4枚牙齿已经足以向Beard和研究负责人、法国普瓦捷大学的Jean-Jacques Jaeger表明，Afrasia与生活在相同年代的另一种原始类人猿Afrotarsius libycus具有很近的亲缘关系，后者生活在非洲利比亚。Beard说，研究人员在显微镜下分析这两种灵长类的牙齿后发现，它们在大小、形状和年龄上很类似，并属于相同的灵长类物种。研究人员在2012年6月4日的美国《国家科学院院刊》网络版上写道，来自亚洲和非洲的类人猿化石具有如此接近的相似性“之前从未被证明过”。

研究小组在最近的分析中注意到，来自亚洲Afrasia的新臼齿要比来自利比亚的Afrotarsius更为原始。与非洲类人猿相比，亚洲类人猿这些原始的性状，以及更大的多样性和早期的年龄表明，这些原始类人猿从亚洲起源，并在距今3 900万年至3 700万年迁徙到非洲。

走出亚洲的场景是非常复杂的。研究人员提出，在这个时期，有不止一种类人猿从亚洲迁徙到非洲，这是因为至少有其他两种早期类人猿生活在与Afrotarsius同时代的非洲，而它们与Afrotarsius或Afrasia的亲缘关系并不近。Beard说，这或许是因为当它们一到非洲，便发现了郁郁葱葱的环境以及较少的食肉动物，从而经历了一个“进化的大爆发”，并迅速形成了大量新的物种。

倭黑猩猩基因组测序完成

证明其与黑猩猩同为与人类亲缘关系最近的物种

黑猩猩如今不得不与别的生物分享在动物界与人类亲缘关系最近的殊荣了。一个国际研究小组日前首次成功测定了倭黑猩猩的基因组，从而证明这种灵长类动物与人类共享的脱氧核糖核酸（DNA）百分比同黑猩猩是一样的。

自从研究人员于2005年开始对黑猩猩进行测序以来，人们已经知道自身与黑猩猩共享了99%的DNA，从而使其成为与我们最近的“亲戚”。然而实际上有两种灵长类动物与人类的关系最密切——倭黑猩猩（Pan paniscus）和黑猩猩（Pan troglodytes）。这曾促使科学家推测是否人类、黑猩猩和倭黑猩猩的祖先看起来和动起来更像一只倭黑猩猩、黑猩猩，或其他生物，以及自从人类的祖先与倭黑猩猩及黑猩猩的共同祖先在700万年前至400万年前的非洲分离以来，这3个物种如何变得如此不同。

在生物分类上，灵长目人科包括人类在内有4个属，其中红毛猩猩属在约1 400万年前独立进化，大猩猩属在约1 000万年前独立进化。由马普学会领导的这项国际合作研究选择莱比锡动物园的一只名为Ulindi的倭黑猩猩作为测序对象，这部分缘于它是一只雌性（黑猩猩基因组来自一只雄性）。Ulindi的全基因组分析结果发表在Nature杂志上，揭示了倭黑猩猩和黑猩猩共享了99.6%的DNA。这证明了这两种非洲类人猿依然彼此在遗传构成上相当接近，尽管它们的祖先于100万年前开始在非洲分开进化，这或许缘于刚果河的形成将其祖先种群一分为二所致。如今，倭黑猩猩只栖息在刚果民主共和国境内，并且没有迹象表明它们在与黑猩猩分开之后再次与后者发生了杂交，这可能因为刚果河作为一道天然屏障阻碍了两个种群的混合。

倭黑猩猩虽然和黑猩猩的“亲缘”关系非常接近，它们的生活习性却大不相同。比如黑猩猩群体是由雄性领导，彼此间侵略性较强，经常互相争斗，而倭黑猩猩群体通常是由雌性领导，它们不怎么爱打斗。研究人员希望能通过对比它们的基因组，找出是哪些基因导致了这种区别。

马普学会的科学家将倭黑猩猩基因组直接与黑猩猩和人类基因组进行比较后，他们发现有少量基因组——约1.6%——是人类与倭黑猩猩而非黑猩猩所共有的，同时也有相同数量的DNA是人类与黑猩猩而非倭黑猩猩所共有的。这些差别表明，形成人类、黑猩猩和倭黑猩猩的原始类人猿种群相当庞大且基因多样化——大约有27 000只繁殖个体。一旦人类的祖先在400多万年前与倭黑猩猩和黑猩猩的祖先分离后，倭黑猩猩和黑猩猩的祖先便保持着这样的多样性直至它们的种群在100万年前彻底分裂为两个种群。

在这3个物种中，这些DNA之间的小差异的功能尚未搞清，马普学会的科学家从中找到了线索，认为其中一些可能与涉及免疫响应调控、肿瘤抑制，以及社会诱因感知的基因有关。

此外，对倭黑猩猩基因组的研究也有助于了解我们人类自身。此前，科学界已完成了对红毛猩猩、大猩猩和黑猩猩的基因组测序，对这些人类“近亲”的基因组进行全面比较有助于确定是哪些基因让我们“与众不同”。

西班牙发现最早洞穴艺术

这些4万年前的壁画或出自尼安德特人之手。它并不是蒙娜丽莎，但在西班牙北部地区发现的这些红色“涂鸦”已荣登全世界最古老洞穴壁画的宝座。这些40 800年前的艺术作品可能是由到达伊比利亚半岛的第一批现代人绘制的，抑或出自尼安德特人之手——在20万年的时间里，他们一直是伊比利亚半岛的主人。

英国布里斯托大学的考古学家Alistair Pike表示：“这很有可能是尼安德特人干的。”他的研究小组对西班牙北部11座洞穴中的壁画进行了研究。但美国阿尔伯克基市新墨西哥大学的洞穴专家Lawrence Guy Straus认为“这是一个相当大胆的推测”，因为它基于一个可能出现人类占领时期重叠的单一测年结果。

迄今为止，绘制了熊、狮子和马的位于法国中部的沙夫特洞穴一直把持着全世界最古老洞穴壁画的头衔。这些壁画距今约39 000年，然而对木炭颜料进行放射性碳测年研究的做法一直存在争论，人们怀疑这些颜料有可能被其他来源的碳所污染。

Pike说，洞穴艺术很难进行测年是众所周知的，这是因为“除了自身，它和什么都没有关系”，而不像从地下挖掘出的骨骼和工具，可以直接或用附近的骨骼进行碳测年分析。

为了解决这个问题，Pike的研究小组对在洞穴壁画上缓慢产生的方解石铜绿进行了测年，而这些物质是富含矿物的水流经壁画所形成的。结果显示，其中一些洞穴壁画的历史至少有40 800年，这使得它们成为迄今已知最早的洞穴壁画。

这些洞穴壁画到底出自何人之手？Pike认为，现代人的祖先在西班牙北部活动的痕迹可以追溯到4.15万年前，同时那里还有尼安德特人，他们都可能是已知最早的“画家”。

尼安德特人是曾经生活在欧洲大陆和亚洲部分地区的一种古人类，大约在3万年前消失，被智人也就是现代人所取代。如果这些洞穴壁画真是出自尼安德特人之手，那么它们对于研究尼安德特人曾经有过的文化将是非常宝贵的材料。

这些洞穴壁画图案简单，其中有将颜料喷在岩石上形成的碟形图案，以及把手按在岩壁上然后喷洒颜料留下的手形图案。研究人员表示，早期的洞穴壁画大多比较简单，后来才出现各种复杂的图形，说明远古“画家”的艺术思想和能力在不断进展。

研究人员在美国Science上报告了这一研究成果。

生命法则牢不可破

耐砷细菌仍需磷

经过18个月的争论后，对于一种新的“生命形态”的官方判决是：在美国加利福尼亚州莫诺湖中发现的耐砷细菌仍然离不开磷。

2010年，由如今在加利福尼亚州劳伦斯·伯克利国家实验室任职的微生物学家 Felisa Wolfe-Simon率领的一个研究小组在Science上报告说，一种盐单胞菌GFAJ－1能够在重要的生化物质——例如脱氧核糖核酸（DNA）——中用砷原子取代磷。在它的细胞中，砷取代了磷成为构成元素。她还说，在实验中发现，这种细菌在砷溶液中仍能维持一定的生长速度。

砷和磷有一些类似的化学性质，但这种元素对于生命而言通常都是有毒的，因此它能够维持生命的假说可谓引发了一场风暴。

然而，这一曾让 Wolfe-Simon列入Time美国年度最重要百人榜单的“新发现”，并没有得到科学界完全认同。

作为这场争论的结果，伴随着Wolfe-Simon的论文于2012年6月在Science上的发表，科学家们撰写了8篇评论以表示对此的响应。

加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的微生物学家Rosie Redfield着手验证了这一发现。她在2012年表示，自己无法在实验室环境下重复 Wolfe－Simon的发现。

如今作为两篇相关论文中一篇论文的合著者，Redfield确认了这一点——尽管这种细菌能够耐受砷，但它们还是依赖于磷。这两篇论文于2012年7月8日发表在Science上。

Redfield和她的同事报告说，当GFAJ－1细菌在含有砷和非常少量的磷的介质中生长时，它们的DNA中没有检测到砷化合物，如砷酸盐（磷酸盐的砷类似物）。在另一篇论文中，瑞士苏黎世市联邦理工学院的微生物学家Julia Vorholt和她的同事报告说，这种GFAJ－1细菌无法在含砷酸盐的无磷培养基中生长。但是，它能够在含砷酸盐的低磷环境中生长。研究小组写道，GFAJ－1“是一种耐砷但依然需要磷的细菌”。文章指出，这一细菌只是有时候会把砷酸转化成很小的分子来部分取代磷，因此不存在砷完全取代磷成为生命构成元素这种说法。

“我认为我们现在掌握了非常坚实的证据，表明GFAJ－1的新陈代谢依赖于磷，就像其他所有已知的有机生命形式一样。”Vorholt说，“这些非常顽强并且能够极好地适应环境的微生物似乎可以从极端贫磷的环境中有效地汲取营养物质。”

Vorholt补充说，Wolfe-Simon的研究团队一开始用来进行试验的样本显然比最初的想象含有更多的磷浓聚物。

Science在一份声明中表示：“新的研究显示，GFAJ－1并没有打破长久以来的生命法则，与 Wolfe-Simon对其团队给出的数据的解读恰好相反。”

科学家发现可抵抗老年痴呆的基因突变

有助寻找治疗阿尔茨海默氏症的方法

根据一项新的研究，一种罕见的基因突变能够改变遗传密码的一个单一字母，从而保护人们免遭因阿尔茨海默氏症“抢夺”记忆而造成的老年痴呆。这种脱氧核糖核酸（DNA）变化可能抑制了β淀粉样蛋白的聚集，后者是一种蛋白质片段，能够在阿尔茨海默氏症患者大脑内形成的标志性斑块中积聚。其他研究人员认为，这一发现耐人寻味，但并不让人感到意外。事实上，它们很贴合当前对于阿尔茨海默氏症的思考。

新发现的突变影响一个被称为APP的基因，该基因编码的一个蛋白质被分解成小片段，其中就包括β淀粉样蛋白。研究人员之前已经发现了30多种APP突变，但它们之中没有一个是有益的。其中几种突变增加了β淀粉样蛋白的形成，并导致阿尔茨海默氏症的一种毁灭性的遗传形式——这种遗传形式往往在患者三四十岁便开始发作，远远早于通常在七八十岁才开始折磨病人的更常见的“迟发型”阿尔茨海默氏症。

然而新突变所做的一切似乎正好相反。由冰岛雷克雅未克市解码遗传学公司的Kari Stefansson率领的研究小组，针对使人体免遭阿尔茨海默氏症侵袭的APP突变，筛查了1 795名冰岛人的全基因组数据。最终，一个特殊的变异浮出水面——在APP基因的一处位点上的一个单核苷酸开关。在85岁以上的人群中，没有携带这种基因突变的老人罹患阿尔茨海默氏症的几率是携带该种突变的老人的7.5倍。额外的细胞培养实验表明，这一突变干扰了一种能够分解APP蛋白质的酶，进而使β淀粉样蛋白的形成减少了40%。Stefansson和同事在7月11日的Nature网络版上报告了这一研究成果。

研究人员之前曾发现，在被称为APOE2等位基因的另一个基因中自然发生的突变也能够预防阿尔茨海默氏症，Stefansson认为，新的突变尽管更为罕见，却赋予了人体更大的保护功能。它甚至还能够在那些没有患上阿尔茨海默氏症的人群中保护避免失忆和其他认知功能衰退。当研究人员在冰岛养老院调查了数千人的认知测试结果后，他们发现，与没有携带APP突变的人相比，那些具有突变的人在其八九十岁时往往拥有更好的表现。

在美国圣路易斯市华盛顿大学从事阿尔茨海默氏症研究的遗传学家Alison Goate认为，这些发现支持了一个主要的假设，即淀粉样蛋白的积累是阿尔茨海默氏症的主要罪魁祸首。Goate说：“我们一直拥有能够增加β淀粉样蛋白的遗传变异可以增加疾病危险的证据，但我认为表现出相反的一面真地为这种假设提供了有力的支持，即它对于发病机制是极为重要的。”

近年来，由于旨在用药物和抗体在大脑中降低淀粉样蛋白积聚的临床试验取得了令人失望的结果，因此淀粉样蛋白的假设遭到了人们的质疑。但是许多研究人员现在认为，这些试验之所以失败是因为它们开始得太迟了——有许多不可逆的损伤已经出现在大脑中。如今最大的问题是如果更早给药，它们是否会有效。计划于2012年下半年开始的临床试验将测试这一想法，即对那些从遗传学角度上倾向于提前发病的阿尔茨海默氏症患者在他们表现出症状之前便给予抗淀粉样蛋白药物。

非侵入性胎儿测序首获成功

可预测患病风险，减少流产几率

如果能在宝宝还躺在子宫里的时候便读懂孩子未来的医学特征，那又会带来什么样的结果呢？科学家如今向着这一目标——一个充满了治疗潜力和伦理问题的领域——迈出了一大步，通过对采自母亲血液和父亲唾液的脱氧核糖核酸（DNA）进行测序，他们准确预测了一个尚未出生的胎儿的全部基因组。

目前，为少数遗传疾病进行的产前诊断通常是用医生从子宫内的液体（羊膜穿刺术）或胎盘组织的一个片段（胎儿绒毛取样）中采集的胎儿细胞完成的。但是这些方法需要将针头或导管插入子宫或胎盘，从而会导致约1%的流产率。

1997年，目前已在中国香港大学任职的化学病理学家Dennis Lo发现，大约有10%的源自胎儿的无细胞DNA漂浮在孕妇的血液中。在2010年发表在ScienceTransiationalMedicine上的一篇论文中，Lo的研究小组报告说，使用足够多的胎儿DNA片段便能够重建胎儿完整的基因组，并且或许能够用这种DNA检测胎儿的遗传疾病，而无需将其暴露在侵入式手术的风险之下。Lo说：“最大的好处是你能够拯救那些即将失去的宝宝。”

将血液中的胎儿DNA与母亲DNA区分开来是一个棘手的难题。一个办法是使用母亲染色体对之间存在的细微遗传变异。在大多数情况下，对于一个特殊染色体上的特定遗传序列而言，女性血液中的每个染色体对的变异都是相同的。然而在怀孕的妇女中，作为遗传物质的一部分，她们的孩子仅接受到一个变异，从而导致孕妇血液将包含稍微多一点的变异，这是因为自由漂浮的胎儿DNA所致。

如果母亲遗传变异的模式或单体型是已知的，那么统计学分析就能让研究人员推断出她向后代遗传了怎样的突变。2010年，Lo发现，如果父母双方的单体型都是已知的，则有可能根据怀孕母亲血液中的DNA预测胎儿的基因组。

美国西雅图市华盛顿大学的基因组科学家Jay Shendure表示：“显示某件事可做与做出某件事之间存在着巨大差异。”

在这项新的研究中，Shendure和他的研究小组对一位怀孕18周半的孕妇血浆中的DNA进行了测定。通过将这种DNA与来自父亲唾液以及母亲血液的基因组测序结果进行比较，研究人员确定出胎儿的DNA序列，并通过计算拼凑出胎儿的基因组。在胎儿出生后将该基因组与测序获得的婴儿基因组进行比较后发现，研究小组预测的准确率超过了98%。

Shendure表示：“这是第一次对一个胎儿进行非侵入性测序。”研究小组在2012年6月6日的美国Science TransiationalMedicine网络版上报告了这一研究成果。

研究人员同时在第二个更小的胎儿中成功重复了这一试验——该胎儿受孕8.2周，此时母亲血液中的胎儿DNA更少。

注：封底图片来源于新华网、美国《国家科学院院刊》，Nature和Science网站。

（2012年7月18日收到）

Science Developing in Full Swing

GUAN Yi

10.3969／j.issn.0253-9608.2012.04.009

（编辑：方守狮）