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科学突破:寻求指引方向的新“路标”

已有 2965 次阅读 2011-10-31 15:02 |个人分类:科技风云|系统分类:观点评述| 诺贝尔, 爱因斯坦, 影响, 电磁辐射, 隐形

杨书卷

      暗物质与暗能量“代表”着一个近96%的成分仍然未知的宇宙,其证明足以与爱因斯坦相对论的提出“相比肩”,刚刚揭晓的2011年的诺贝尔物理学奖就授予了在此方面研究成果斐然的三位科学家。不过,这一被称为21世纪宇宙研究中最具挑战性的课题,注定还要更持久地考验人类的智慧:最近的一项发现表明,暗物质和暗能量似乎比以往更加“神秘”了。
      暗物质是不发射任何光及电磁辐射的物质,我们“感知”它存在的方式,只能通过它干扰星体发出的光波或引力产生的效应。因此,虽然科学家无法直接对暗物质进行观测,但可以通过观察恒星围绕星系中心的运转模式,利用暗物质的影响,化隐形为有形,来“绘制”出暗物质分布图。
      2007年,曾有科学家团队据此绘制出一幅三维的暗物质分布图,认为暗物质会在某些地方聚集成团状,而在另一些地方却不去涉足,换而言之,暗物质并不是均匀分布的,宇宙物质在被大块暗物质吸引并固定之后,就会形成星系,而科学模拟实验也证明,星系中心附近的暗物质密度会骤然升高。科学界的主流观点则据此形成,认为跟普通物质一样,暗物质具有引力,几十亿颗恒星正是在它们的帮助下聚集到星系里,但是暗物质很难与普通物质发生互动,并且应集中在星系中心。
      但是近日,天文学家对位于天炉座和玉夫座星域的矮星系进行观测后发现,这两处矮星系内的暗物质呈均匀分布状态,并没有高密度暗物质核心,即暗物质在星系各处的分布状况大体一致。天炉座和玉夫座矮星系中,有99%的成分是暗物质,只有1%属于普通物质,如果此次天文学家的观察属实,那么根据之前的理论,疑问则随之而来:如果这两处矮星系的中心位置不存在集中的暗物质,那它们就无法被固定在原处。这一观察结果挑战了之前物理界对暗物质的理论假设,使本来就模糊隐晦的暗物质更加“琢磨不定”。
      伴随而来的是各色的猜测:也许暗物质与普通物质之间有着我们之前并不明晓的“互动作用”,普通物质能够“搅动”暗物质,使之分布更均匀广泛?又或者,暗物质的移动速度可能快于目前的估计,所以暗物质不太容易凝聚在星系中心?不了解暗物质的性质,就不能了解宇宙,假设和观测结果之间存在的差异,激发出人们对暗物质本性更深入的思考,也许,暗物质研究的“新路标”将会在这些多样的暗物质理论中脱颖而出,为解释宇宙的奥秘指明正确的前行方向(10月15日美国Wired网站)。
      而在生物病毒研究中,也浮现出“新路标”的迹象。法国马赛大学的科学家Jean Michel Claverie,分离出目前已知最大的病毒,这种名叫Megaviruschilensis的病毒个头甚至超过某些细菌,其直径约为0.7微米,使用常规显微镜就能看到,它拥有丝状结构,还有超过1000个基因,含有126万个碱基对,是最为复杂的DNA病毒,Caratfre在智利沿海进行海洋生物调查时“偶遇”了它。
      发现Megaviruschilensis的意义在于,它是病毒学研究的一个“新路标”。因为过去,人们寻找的都是在人类或动植物身上引发疾病的病毒,而Megaviruschilensis开拓了新的“环境病毒学”方向,即在海洋、湖泊等各处寻找病毒。而且,Megaviruschilensis不同寻常的大个头也让研究人员非常感兴趣。一种假设认为,Megaviruschilensis会不断“偷盗”宿主的DNA,进行“基因转移”;还有一种观点认为,Megaviruschilensis比其他病毒的结构复杂,会继承祖先的细胞基因组。无论哪种假设成立,Megaviruschilensis都会促使更多的生物学家思考更多的的病毒谜题(10月出版的美国PANS)。
      有关病毒的研究还有着更多的进展。近日,有一项研究认为,多达四成的癌症可能由病毒引起,包括脑瘤和白血病。这一研究的意义非常重大,因为如果进一步实验的结果证明此研究成立,则会为癌症疫苗的研制和新疗法的产生带来新的曙光。
      虽然早在几十年前,人们就知道某些癌症是可能由病毒所引起的, 如可能引发肝癌的乙肝病毒和丙肝病毒、以及可能引发宫颈癌的人类乳头状瘤病毒,但一直认为这一比例只在一两成左右。不过最近的研究陆续表明,这个数字在不断扩大。例如,两年前科学家曾发现,一种恶性皮肤癌的很多患者都感染过多瘤病毒;而就在几天前,瑞典卡罗琳医学院的科学家发现了一种病毒可能与一种最常见的儿童脑瘤——成神经管细胞瘤有关。2008年度诺贝尔医学奖获得者Harald zur Hausen也支持这一说法,认为今后还会有更多的发现证明,病毒可能与皮肤癌、乳腺癌、肠癌和肺癌有关,而美国路易斯维尔大学进化生物学家Paul
Ewald的观点则更加激进,预测到2050年有95%的癌症患者都将被证明是由感染引起(10月15日英国DailyMail)。
      将癌症的成因与病毒“关联”,的确是癌症研究方向上的一个“新路标”。这样一来,安全治愈和预防癌症最理想的方式就是识别了解这些病毒的运作机理,锁定感染诱因,甚至研发出利用患者自身免疫系统摧毁被感染细胞或癌细胞的疗法,而这也是2011年3位诺贝尔生理学或医学奖获得者的主要研究方向与获奖成果。
      科学并不是一直延续循序渐进的成长途径,在某些时候,天才人物的思考会为其提供迥然不同的“新路标”,从而完全改变科学的发展方向或急速加快科学的行进速度。“山雨欲来风满楼”,科学的各个领域新路标的出现已然是“初露端倪”,蓄势而动。■



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