在过去两年左右的时间里，许多领域的科学家很少受到关注，因为全世界都在紧急推动开发 COVID-19 疫苗和治疗方法。但实验室和研究人员仍然很忙，最近报告了一系列令人眼花缭乱的重大发现和成就：
1.核聚变
加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们在 12 月宣布，他们已经产生了第一个聚变反应，该反应产生的能量多于启动它所用的能量。这一长期难以捉摸的成就标志着在利用为太阳提供燃料的过程方面取得了重大突破。能源部长詹妮弗格兰霍姆说，“这一里程碑使我们更接近”以零碳聚变能源“为我们的社会提供动力”。
聚变涉及将轻质元素（例如氢）的两个原子核以巨大的速度推到一起，迫使它们聚变。根据爱因斯坦的公式 E = mc2，剩余的质量会转化为巨大的能量。与原子分裂的裂变不同，聚变需要少量的普通燃料——一杯水中的氢含量可以为一个人的一生提供足够的能量——而且不会产生很多放射性废物，这就是为什么它被称为“核能未来的圣杯。”
2. 詹姆斯·韦伯望远镜
《大众科学》杂志今年将NASA 的詹姆斯·韦伯太空望远镜评为航空航天技术年度创新奖。与从低地球轨道扫描天空的哈勃太空望远镜不同，韦伯望远镜在数十万英里以外的地方安营扎寨，位于地球的阴影中， 永远被阳光挡住。它的视野进一步受到多层遮阳罩的保护，它处于最适合其红外视线的温度（-370 华氏度）。
因此，Popular Science说，耗资 100 亿美元的 JWST“可以深入了解恒星形成领域。它可以追溯到 130 亿年前的古代星系，它们仍处于育婴期。它可以窥视系外行星，直接看到它们所在的位置天文学家曾经不得不重建它们存在的微薄痕迹。它可以告诉我们这些恒星和星系是如何从原始物质中聚集在一起的，这是哈勃望远镜只能瞥见的东西。
3. 器官移植
耶鲁大学的一组科学家今年夏天在《自然》杂志上报道说，他们成功地复活了在实验室里死了一个小时的猪的心脏、肝脏、肾脏和大脑中的细胞。研究人员通过使用类似于心肺机的设备将一种名为 OrganEx 的定制溶液泵入猪体内，从而完成了这一壮举。猪的心脏开始跳动并通过它们的静脉输送溶液。
据《纽约时报》报道，这些猪没有复活，但它们的器官又开始发挥作用，而且它们“从未像典型的死猪那样僵硬” 。据《泰晤士报》报道，研究人员希望他们的突破最终将有助于增加可用于移植的*体器人官**的供应，方法是让医生在死后很长一段时间内从尸体中获取可存活的器官。该技术还可能有助于限制心脏病发作对心脏的损害，以及中风对大脑的损害。
研究人员表示，他们的目标是有朝一日通过允许医生在死后很长时间内获得可存活的器官来增加用于移植的*体器人官**供应。而且，他们说，他们希望他们的技术也可以用于防止毁灭性心脏病发作后对心脏或严重中风后大脑的严重损害。
4. 通用流感疫苗
长期以来，美国公共卫生官员一直警告美国人要为可能出现的另一次 COVID-19 激增做好准备，因为冬季来袭，全家齐聚过节。事实上，美国正面临“三重病”， COVID-19 病例上升，呼吸道合胞病毒 (RSV) 使许多医院超负荷运转，2022-23 年流感季节可能是十年来最严重的。截至 12 月初，疾病控制和预防中心已经记录了 4,500 例流感死亡病例。
抗击流感每年都是一项新的挑战，因为流感病毒在不断进化。有些年，疫苗是有效的。有时他们会错过目标。但现在，宾夕法尼亚大学的斯科特亨斯利和他的同事已经研制出一种基于 mRNA 分子的流感疫苗——与 Moderna 和辉瑞及其合作伙伴 BioNTech 用于制造广泛使用的 COVID-19 疫苗的技术相同。该疫苗在小鼠试验中对所有 20 种已知的甲型和乙型流感病毒株产生了抗体反应，有效性持续四个月。在雪貂身上进行的试验结果相似，这让人们燃起了这种通用疫苗也能在人类身上发挥作用的希望。
5. 改变小行星的轨道
如果您看过世界末日或深度撞击或其他一些关于小行星威胁要消灭地球上生命的电影，放松一下。美国宇航局今年通过其双小行星重定向测试 (DART) 任务证明，它有能力使一颗巨大的太空岩石偏离与我们星球的碰撞路线。NASA 派出重达 1,100 磅的 DART 航天器以每小时 14,000 英里的速度撞击一颗直径 525 英尺的小行星 Dimorphos，以查看冲击力是否足以改变其轨迹。
Dimorphos 实际上并没有威胁到地球，它在坠毁前每 11 小时 55 分钟绕着一颗更大的母小行星 Didymos 运行。在 DART 于 9 月 26 日撞上 Dimorphos 之后，天文学家将其轨道时间记录为 11 小时 23 分钟，比之前缩短了 32 分钟，表明其路径发生了重大变化。“我们所有人都有责任保护我们的家园星球。毕竟，这是我们唯一拥有的星球，”美国宇航局局长比尔尼尔森说。“这项任务表明，美国宇航局正在努力为宇宙抛给我们的一切做好准备。”
6. 艺术家的人工智能
人工智能正在为企业和家庭开辟新的可能性，现在新的文本到图像生成器为从艺术家到城市规划师再到重建外科医生的每个人提供了一种新工具来帮助他们将想法形象化。Open AI 于 7 月发布的 DALL-E 2查看数亿张带字幕的图像，将用户编写的文本提示转换为图像。
DALL-E 2 的首席研究员 Mark Chen告诉大西洋，像 DALL-E 2 这样的图像生成器旨在使艺术“民主化”。“这是自自然语言翻译以来 AI 领域最激动人心的新技术，” Atlantic副主编 Ross Anderson 说。
7. 抗击疟疾的新疫苗
疟疾遍布 90 多个国家，每年估计有 627,000 人因此丧生。疫苗可以帮助减少或消除死亡人数，但科学家们一直在努力开发一种高效的疫苗。不过，今年12 月发表的一项研究表明，今年用于制造针对 COVID-19 的 mRNA 疫苗的技术帮助乔治华盛顿大学领导的一个研究小组开发了两种实验性 mRNA 候选疫苗，它们在减少疟疾感染和传播方面非常有效在npj Vaccines中， Nature Portfolio中的开放获取科学期刊。
“消除疟疾不会在一夜之间发生，但这种疫苗可能会在世界许多地方消除疟疾，”乔治华盛顿大学米尔肯研究所公共卫生学院全球卫生教授 Nirbhay Kumar 说。
8. 癌症治疗进展
科学家们报告了在抗击癌症的几个方面取得的进展。由癌症研究所小儿脑肿瘤生物学教授 Chris Jones 领导的团队与 BenevolentAI 公司合作，使用人工智能 工具想出一种新的药物 组合来对抗弥漫性脑桥脑胶质瘤，这是一种无法治愈的儿童大脑癌症。拟议的组合将小鼠的存活率延长了 14%，并已在一小群儿童中进行了测试。
在另一项潜在的突破中，纪念斯隆凯特琳癌症中心的 Luis A. Diaz Jr. 博士于 6 月在新英格兰医学杂志上发表了一篇论文 ，描述了一种治疗方法，使所有 18 名服用该药物的直肠癌患者完全缓解. “我相信这是癌症历史上第一次发生这种情况，”迪亚兹博士说。
9. 将人类细胞注入大鼠大脑研究精神疾病
根据发表在《自然》杂志上的一项研究，斯坦福大学的科学家成功地将人类神经细胞注射到新生实验鼠的大脑中，发现它们与动物自身的脑细胞形成了联系，从而指导了它们的行为。人类细胞最终占老鼠大脑的六分之一。该簇被称为大脑类器官，然后以类似于人脑的方式发育，这可以帮助研究人员更多地了解精神分裂症、自闭症谱系障碍、双相情感障碍和其他神经精神疾病。“这绝对是向前迈出的一步，”未参与这项研究的哈佛大学著名大脑类器官研究员 Paola Arlotta 说。
一些生物伦理学家对将人类细胞放入大鼠体内的影响感到不安。新加坡国立大学的生物伦理学家 Julian Savulescu 说：“这增加了一种可能性，即你正在创造一种增强的老鼠，它的认知能力可能比普通老鼠强。” 但是开发移植技术的斯坦福大学精神病学和行为科学教授 Sergiu Pasca 博士说，由干细胞制成的人脑类器官会在几个月后停止发育。“无论我们将它们放在培养皿中多久，它们仍然不会变得像人类神经元在实际人脑中那样复杂，”帕斯卡说。
10.创造没有精子或卵子的生命
在以色列魏茨曼科学研究所的实验中，研究人员在生物反应器中培育了小鼠胚胎，该生物反应器由在培养皿中培养的干细胞组成——没有卵子，也没有精子。胚胎发育正常，在第三天开始伸长，并在第八天发育出跳动的心脏。这是科学家们第一次成功地在子宫外培育出完全合成的小鼠胚胎。
该实验标志着干细胞如何形成各种器官以及突变如何导致发育疾病的研究取得了飞跃。据STAT News报道，“这也引发了一些深刻的问题，即是否有朝一日可以在实验室中从干细胞中培养出包括人类在内的其他动物。” “一旦科学开始进入一个可行的阶段，从培养皿中的干细胞群一直到器官发育——这表明有一天有可能一路创造一个活的有机体——这是一个相当疯狂和非凡的时期，”凯斯西储大学医学院的发育生物学家保罗·特萨尔说，他没有参与这项研究。
11. 治愈艾滋病
一名 53 岁的男子在 被诊断出患有这种疾病后不久接受了干细胞移植，成为第五个治愈 HIV 的人。据《华盛顿邮报》报道，这位“杜塞尔多夫患者”也被诊断出患有严重的血癌，他在 10 年前接受了骨髓移植，移植了抗艾滋病病毒的干细胞 。他已经停用抗逆转录病毒药物四年了，体内没有病毒的踪迹。
“它真的可以治愈，而不仅仅是，你知道的，长期缓解，” Bjorn-Erik Ole Jensen 博士说。干细胞移植被认为是高风险的，通常只用于被诊断患有癌症的人。杜塞尔多夫患者是第三位接受治疗并治愈 HIV 的患者。目前，这种治疗可能会继续保留给癌症患者，但它“表明从体内清除 HIV 并非不可能——只是非常困难。”
随着 5 例 HIV 病例的治愈，科学家们对未来充满希望。“经过我们的深入研究，我们现在可以确认，通过结合两种关键方法，从根本上有可能在可持续的基础上防止 HIV 的复制，”包括抗逆转录病毒药物治疗和干细胞移植，詹森 说。
12. 碳捕获
科学家们找到了一种方法来捕获大气中的二氧化碳并将其转化为小苏打以储存在海中。在一项新研究中，研究人员还发现了一种通过混合使用现有方法提高碳捕获效率的方法。该研究的主要作者Arup SenGupta表示：“这种材料可以非常快速地以非常高的容量生产。 ” “这种以少量材料捕获大量二氧化碳的简单能力是我们工作的一个独特方面。”
小苏打也可以安全地储存在海洋中。“更高的碱度也意味着更多的生物活性；这意味着更多的二氧化碳封存，”SenGupta 解释道。 反过来，正如爱丁堡大学的 Stuart Haszeldine所描述的那样，海洋可以充当“无限汇”，具有“持续数百年至数千年的巨大可利用二氧化碳储存能力”。
然而，要真正有效地进行碳捕获，还需要扩大范围。 牛津大学的Myles Allen补充说，它只会达到“它需要发生的规模，如果它成为继续销售化石燃料的许可条件。”