——美《科学新闻》杂志盘点2012年25大科学故事
2013年02月17日 来源： 中国科技网 作者： 冯卫东
15.美丽的银河或不复存在
与仙女星系的最终碰撞将撼动太阳系 2012年5月，美国巴尔的摩太空望远镜科学研究所的科学家报告说，假设地球再活40亿年，它的天空中将闪烁着史诗般的宇宙碰撞所造成的发光碎片。银河星系和离它最近的邻居——巨大的仙女座星系将投入彼此的怀抱。如果太阳系在碰撞时能幸存下来，而且人类文明依然存在，那么我们的位置也将被重新定位。随着碰撞进程的开始，银河的外形也将发生巨大变化，大大改变了地球上所观察到的夜空。
研究团队利用哈勃太空望远镜对仙女座星系中的恒星运动进行测量后确定，该星系正以每小时近40万公里的速度直奔银河系。虽然两个星系间仍有250万光年的距离，但万有引力正在将它们拉在一起。研究人员推测，邻近的三角星座M33星系也可能会被拉入这场连环碰撞。不管怎样，这场大合并应是一幅壮丽的景象。
虽然天文学家们认为银河系与仙女座星系将在40亿年后发生碰撞并融合，但是这里还有一个问题，即仙女座星系的横向移动速度还是个未知数。研究人员希望借助欧空局发射的探测器来确定横向速度值，这是判断星系在宇宙空间中移动路径的一个关键性参数，目前所确定的仅仅是通过恒星光谱多普勒效应计算出的视向速度。
16.我会走，我还喜欢爬 化石研究表明两足行走的原始人类仍喜欢攀爬 300多万年前，一个黑猩猩大小的动物爬上了树，并小睡了一会儿。醒来后，它又爬下树，用两条腿站起来，四处觅食或寻欢。后来，它又爬上了另一棵树。
科学家们一直在争论，著名的人类祖先露西及其阿法南猿属是否经常爬树。新的化石证据表明，早期人类即使其主要活动是在地面上直立行走，但它确实仍会在树上待上一些时间。该化石的发现对有关人样物种取代更原始野兽的人类进化观点提出了挑战。相反，原始人类家族树是一个混乱的杂色灌木丛。
华盛顿大学生物人类学家布赖恩·里奇蒙德说，人类最早祖先在解剖学和行为上具有多样性的观点在近一年中得到了强化。
对露西们生活习惯的深刻理解，来自一个330万年前生活在埃塞俄比亚的阿法南猿孩童。与其他古老的原始人类、现代人类和类人猿相比，该孩童的肩胛骨经历了与类人猿一样的发展变化，其肩胛骨的大小和形状都受到了幼年时期攀爬的影响。这种相似性预示着，阿法南猿至少将部分时间花在了爬树上。
露西不是一个人在树上。科学家在埃塞俄比亚还挖出了一个34000年前的古原始人类足部化石，与阿法南猿不同的是，其拥有像黑猩猩一样的可抓树的脚趾。这表明，这只脚属于具有良好攀爬能力的不同物种。
美国波士顿大学生物人类学家杰里米·德席尔瓦说，有些物种成了更好的双足步行者，而其他的则花更多的时间去攀爬。拥有奇特解剖学特征的是来自200万年前南非的南猿源泉种，其具有灵巧的内弯脚掌。
原始人类多样性的研究还不限于脚踝。一些人类学家认为，至少有两个独立的智人种群生活在古人类出现在非洲后的200万年前。在肯尼亚出土的古生物化石——一个孩子的部分脸及两个下颚骨，与同属一个物种的其他一些早期智人化石完全不同，研究人员说，这为早期智人具有多个种类提供了最好的例证。
17.你就是睡死了还在学习 大脑即便在熄灯后仍在不停忙碌着 ![]()
新的研究表明，大脑在睡眠过程中亦可同时完成学习技能和巩固记忆等多项任务。
你可能会认为，睡眠是大脑休息的时候。但是，科学家们今年发现，在正常情况下，你沉睡的大脑其实正在上夜班。
人们在访问睡梦之乡的同时或会提高他们的音乐能力，学习将气味与声音联系在一起，或是强化负面情绪。这些结果正将科学家们认为的沉睡大脑所能完成的任务推进到极限。
“我们想要了解的是，大脑在睡眠中到底能做多少事。”以色列魏茨曼科学研究所解剖学家阿内特·阿兹说。这一年，她的研究小组发现，处于熟睡中的大脑可将特定音调与臭鱼的气味联系在一起。另一项研究发现，人们还可在打盹时提升现有技能。在午睡时间听完一首歌后，志愿者们能更准确地敲击键盘上的音符。
科学尚不能明确地建议一个准备参加托福考试的学生是否应该整夜地听一盘英语磁带，但研究结果确实表明，沉睡中的大脑能够吸收这些信息，而且效果要比死记硬背强得多。
在一场痛苦经历后的睡眠，或许会将负面记忆锁定在大脑内。在关键的窗口期保持清醒，有助于减轻精神创伤的影响。对小鼠的研究表明，在动物打盹时将药物注射入大脑，可减轻痛苦记忆的效果。
科学家们仍然没弄明白，为什么人类要将生活中的很大一部分时间花在睡眠上。美国哈佛医学院的睡眠研究人员罗伯特·斯迪克高德认为，在晚间大脑也许应该放任不管，给它时间让它做任何需要做的事情，“睡眠也许比你还聪明”。
18.肥胖研究越来越受到重视 各种研究成果正在充实脂肪背后的故事 ![]()
肥胖正在扩大全世界的集体腰围，而研究人员也一直在寻找为什么我们越来越胖的新原因，并评估体重增加的更多后果。
2012年，科学家们发现，催产素和睾丸素等激素似乎有助于防止体重增加，或至少可控制食欲。其他研究则发现，饮用苏打水或对控制体重帮助不大，垃圾食品进入学校的影响可能被高估了，但这项成果似乎有悖常理。
肥胖研究似乎是个大杂烩，但有一点是明确的：美国超过三分之一的人已患上肥胖症，另有三分之一的人已达超重标准。在这一代人中，肥胖已从一个医疗和社会问题转变为一场公共卫生灾难。
肥胖会引发动脉粥样硬化、代谢问题和其他慢性疾病。美国佛蒙特大学生物化学罗素·特雷西说：“如果你想要降低这些疾病的风险，减肥是一个很好的办法。”
肥胖不只是暴饮暴食的结果，研究人员常常会发现，不健康的生活方式会影响到人类的的神经系统。经常食用大豆和玉米油可使体内的热量感应网络混乱。身体会将某些植物油的成分转化为内源性大麻素，其对食欲的刺激类似于大麻中的化合物。更重要的是，某些暴食者的大脑区域会变得异常活跃，尤其是与食欲相关的区域。
虽然这些发现有助于科学家揭示食欲的复杂性，引起肥胖的其他原因则可能更为直接。长期暴露于二手烟环境中的成年人，可能会患上糖尿病和肥胖症，这表明禁止吸烟是比禁止垃圾食品更为迫切的事情，应该通过立法来对抗肥胖的流行。
对婴儿使用抗生素，似乎也会在3岁前引起超重。对小鼠开展的研究也表明，这种抗生素效应可能源于肠道有益菌的改变。
甚至连你的邻居也可能成为肥胖风险。生活在有足够绿色空间且周边有杂货店的孩子，与那些没有这些便利设施的孩子相比，肥胖的可能性会减少一半。此项新的研究结果提请人们注意“建筑环境”这个可加改善的肥胖危险因子。
当然也有好消息。减肥可使人们化解肥胖、炎症甚至是癌症等三方面的风险。最新数据显示，肥胖女性仅需减去5%的体重，其炎性蛋白和细胞的数量就会下降。现代医学已将肥胖列为需要解决的头等大事之一。
19.“好胆固醇”其实没那么好 高密度脂蛋白对心脏的保护作用遭到质疑 有时候，新研究会让我们重新思考我们的既有认知。今年就有这么一个例子，胆固醇长期以来被简单地分成“好”的和“坏”的，它们分别对应的是高密度脂蛋白（HDL）和低密度脂蛋白（LDL）。过去的研究认为，HDL较高的人往往更少患上心脏病。
果真是这样吗？一个国际研究小组对数千人的医疗数据进行了分析，其中也包含一些因遗传变异而导致HDL水平高于平均值的患者。令人惊讶的是，研究人员发现，拥有天然的高HDL水平，对心脏并没有附加的保护功能。
可增加HDL水平的活动，如锻炼、减肥和戒烟等，都能在防止心脏病发作方面发挥作用，这使得很难辨别HDL本身到底提供了多少保护。2012年8月份的一项新研究结果，对HDL是否能给心脏带来好处提出了质疑，并认为拥有高HDL也许仅是身体正常运转的一个标志而已。
20.先锋派的洞穴艺术 绘画和动画很久以前就曾结合 41000年前就已有人在欧洲洞穴的墙壁上作画了，这要比研究人员的想法早上几千年。这些古老绘画的创作者还会使用卡通般的效果来画野牛和其它动物，使它们看起来就像是在墙上移动。但是，到底是谁创作了这些绘画仍是一个悬而未决的问题。
2012年的研究报告显示，红色圆盘、手工模板及其他的一些绘画作品可能是尼安德特人那个时代的杰作。
但是，也有研究人员怀疑，这些艺术家应该是智人，而不是尼安德特人。在洞穴的墙壁上开始作画的人大约在45000年前，比他们进入欧洲的时间要早或稍晚一些。研究人员报告说，许多洞穴壁画是在尼安德特人灭绝后完成的，所以它们一定是人类创造的。
许多问题都是基于绘画的年份，但对石器时代洞穴艺术无法使用精确的年代测定法。对西班牙的洞穴，研究人员利用矿床分析法估算出最低和最高年份。
无论是谁完成了这些古老的洞穴艺术品，其中一些艺术家小心地创作出了实景的错觉。在法国的洞穴中，几十个数字叠加在两个或两个以上相同的动物图案上，这也许代表了奔跑、摇头和摆尾。有一个洞穴中描绘的狩猎场景显示了一群狮子，距离较远的画得较小一些，仿佛正在扑向逃走的野牛。
法国研究人员的实验结果表明，古代艺术家还会把动物雕刻在圆盘上，当圆盘快速滚动时，这个动物就似乎在移动。
21.这一年的新物种 描述新物种不必只用拉丁文 2012年的科学新闻中可不能少了那只拥有金发鬃毛和天蓝色屁股的猴子，当然也不能缺了首个带有钙结构（有点像骨头）的细菌、世界最小的果蝇、形似竖琴的海绵、带有折叠右爪的“洞穴掠夺者”蜘蛛，以及一种新的淫鱼物种，其能在雄性的颔下长出长长的交配器。生物学家描述道，到2012年年底，在某地这一年新出现的物种就在16000种至20000种之间。
在所有这些新物种中，最出名的要数南非的一种茄属多刺灌木。说它出名是因为它的论文信息是用英文撰写的，这标志着对一种植物、真菌或藻类等新物种必须用拉丁文描述的要求终于被终结。
虽然新物种的学名仍是拉丁文的。但从2012年开始，植物学家既可用英文也可用拉丁文发布关于新物种的摘要信息。植物学家也将接受网上公布的命名。发表论文有了可选语言，对于那些想让自己对新物种的命名千古流传下去的科学家们来说是一个大胆的改变。
国际动物命名委员会2012年9月决定，对动物的描述将步入数字化。科学家们在描述已发现物种方面的进度是很慢的，更别说那些还正在发现的物种，上述急剧变化正在改变这一切。同时，《公共科学图书馆》2012年5月的一项研究表明，本地新生物的发现率在欧洲已在放缓，即使这个区域是生物学家精挑细选过的。
分类学家迄今已描述了约19000种生物物种（不包括细菌和古细菌）。但是，最新研究预计还有680万种生物有待发现。以目前的速度，将其全部命名还将需要400年。如果一项更高的估计是正确的，这项工作则需花上1653年，前提条件是它们在被科学家们发现前不灭绝。
22.金星凌日 分离百多年后的两次重逢 2012年6月，全球数百万双眼睛跟随着金星缓缓掠过太阳的表面，如果不借助天文仪器，你看到的也许只是一个橙色的完美圆盘上有一个小小的黑点在移动。金星凌日在本世纪是第二次出现，第一次是在2004年。
在2004年的那次前后近6小时的金星凌日旅程中，天文学家们看到了他们一直希望看到的东西：金星上层大气的微弱光晕清晰可见。今年的凌日事件则给了科学家们了解金星气态云（其旋转要比行星本身快）的机会。
哈雷阿卡拉天文台的研究小组使用日冕观测仪抓拍了大约6.6万张图片。在未来的一年里，科学家们将把哈雷阿卡拉天文台的数据与来自宇宙飞船、地面望远镜和世界其他地区日冕仪的数据进行比较。哈勃太空望远镜也参与其中，其将收集凌日过程中月球表面的反射光，以测试对遥远类地行星的大气进行探测的技术。
上次金星凌日发生在1882年和1874年，当时的观察者把精力集中在了利用三角测量计算地球与太阳的距离。再次看到金星凌日将会在105年后的2117年和2125年。
23.大肠杆菌的三步进化 历经25年的实验观察到了实时的自然选择 ![]()
一个简单的细菌瓶就让科学家们得以一瞥进化的过程。
在历时25年的这项进化实验中，大肠杆菌在研究的某个时刻获得了新能力。它们可在存在氧气的情况下吞食一种称为柠檬酸盐的化学品。大肠杆菌失去此项性状已超过1300万年了，所以，当烧瓶中的细菌开始对这种化学品狼吞虎咽时，科学家们简直着了迷。因为他们保存了来自 烧瓶的好几代细菌样品，研究人员得以追踪导致这种微生物重建吞食柠檬酸盐能力的基因变化。
美国密歇根州立大学的扎克瑞·布朗特和理查德·伦斯基2012年报告说，他们揭示了细菌形成这一能力的三步过程。第一个阶段是增强作用，此时大肠杆菌累积至少两个突变为后续事件打好基础。第二步是实现，细菌首先开始食用柠檬酸盐，但只能勉强轻咬一点。最后一个阶段是完善，有关的突变大大地提高了最初薄弱的功能。
长期以来，进化遗传学家们称，改变一个物种的外观或代谢需要DNA中的许多递增量变化。但化石记录中并不包含会预期发生在此种情景中的所有中间形式，这表明重大创新可能是突然出现的。
实验表明了这两者是如何成真的。许多基因变化要历经数年才得以发生，以允许细菌消耗柠檬酸盐，但这种能力似乎又是在一夜之间出现的。有了这样的实验室进化实验，“人们才真正得以一瞥进化的内部运作过程。”
24.地下水资源渐枯竭 淡水资源过度消耗带来的风险 每个人都需要淡水，但有时候人的需要会占据上风，胜过明智的利用。人类的饥渴使蓄水层的消失要快于补充，从而带来灾难性的影响。一张标示各国“地下水足迹”的世界地图表明，全世界的淡水资源正在被吸干，其中大部分都被用于作物灌溉。根据该项研究的估测，印度、巴基斯坦和沙特阿拉伯是最为缺水的3个国家。
淡水枯竭的可能性并不是唯一的威胁。抽取地下水，无论是用于灌溉或饮用，对全球海平面上升造成的影响可能要比科学家们预计的大得多。从地下取水意味着它最终流入大海。许多科学家推定，从地下蓄水层获取的淡水与全球水坝的拦水量大致相当。但2012年的两项研究得出的结论是，事实并非如此。
地下水的开采甚至可以杀死人。地质学家今年发现，从蓄水层抽水转移了西班牙东南断层的压力。在2011年5月该地发生5.1级地震造成9人死亡的悲剧后，研究人员得出结论，正是因为地下水的抽干造成了地震的提前发生。
25.玛雅人迎来新纪元 世界末日没有来，生活仍将继续 你现在能读到这个故事，古代玛雅历法预计的世界末日肯定已离我们远去了。
2012年早些时候，考古学家在危地马拉一处玛雅文明遗址发现了一块刻有2012年终结日期的石砖。不过，和一些热衷于末日理论的现代人不同的是，古代玛雅人并没有预言世界会在2012年12月21日终结。在考古学家们看来，将玛雅碑文中的“终结日期”解读为世界末日根本就是在牵强附会。
美国杜兰大学马塞洛·卡努托领导的研究小组发现并破译了镌刻在玛雅遗址22级台阶上的象形文字。这些具有1300年历史的碑文记述了两个世纪的政治活动。“这段碑文说的是古代玛雅人的政治历史，而非对未来的预言。”
碑文上的文字是为了纪念公元696年玛雅统治者对附近城市拉克罗纳的访问。虽然学者们长期认为，玛雅国王杰格瓦·珀已在公元695年被杀或被捕，但很显然当时其仍然在位，其顺道拜访了在拉克罗纳的盟友以展示其掌控力。在铭文中，卡盾之王是国王对自己的特别称呼，意指该国王在位时，也就是公元692年经历并庆祝了一个重要的玛雅历年份结束时期。也许是为了进一步巩固自己的地位，杰格瓦·珀将自己与遥远的下一个历法周期结束日——2012年12月21号联系在一起。
科学家们对危地马拉的另一处玛雅遗址的考古挖掘发现，在一个距今1200年历史的房间墙壁上，绘有月亮和行星周期的天文表。这一发现首次为古老的玛雅文明已有天文学提供了直接证据。如果碑文上的象形文字和数字不是指世界末日，那么无疑是和星象有关。（记者 冯卫东 综合外电 ）
《科技日报》（2013-02-17 二版）
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