参考消息网12月31日报道 美国《科学》周刊网站12月18日发表题为《2025年十大科学突破》的文章，作者是蒂姆·阿彭策勒，编译如下：

  1.可再生能源热潮

  自工业革命以来，人类社会一直依赖数亿年前植物捕获并储存在化石燃料中的“古老太阳能”，通过挖掘和钻探从地下获取。但今年，能源发展的势头已明确转向当下从太阳源源不断输送而来的能量。可再生能源(其中大部分来自阳光本身或由太阳驱动的风能)在多个领域超越了传统能源。

  英国能源问题智库“余烬”组织的数据显示，今年，可再生能源在全球发电量中的占比首次超过煤炭；1月至6月，太阳能和风能发电装机的增长幅度足以覆盖全球电力使用量的全部增量。在许多人看来，可再生能源的持续增长如今已势不可当，这一前景也促使《科学》周刊将“可再生能源热潮”评为2025年度突破。

  中国强大的工业引擎是这一趋势的核心驱动力。经过多年补贴并耐心培育该行业，中国如今在可再生能源技术的全球生产中占据主导地位。全球80%的太阳能板、70%的风力涡轮机和70%的锂电池均由中国生产，其价格优势是竞争对手无法企及的。

  随着产量激增，价格下降，需求也随之飙升。生产规模不断扩大以跟上需求增长，进一步压低了价格，又点燃了更多需求。由此形成了一个良性循环：可再生能源技术已发展成为一个占中国经济比重超过10%的产业。在世界大部分地区，风能和太阳能已成为成本最低的能源。

  中国工厂源源不断产出的绿色技术，不仅改变了中国的能源格局，也改变了其地理风貌。如今，太阳能板覆盖了沙漠和阳光充足的青藏高原，高达300米的风力涡轮机矗立在海岸线和山顶。过去十年间，中国的太阳能发电量增长了20多倍，其风电和太阳能发电场的总装机容量已足以供应整个美国的电力需求。

  中国不断扩大的绿色技术出口也在改变世界其他地区。欧洲长期以来一直是中国绿色技术的客户，而在市场力量和能源独立诉求的推动下，全球南方国家也在争相购买中国的太阳能板、电池和风力涡轮机。

  2004年，全球全年的太阳能装机容量仅为1吉瓦。如今，每天新增的太阳能装机容量就达到了这个数字的两倍。过去，可再生能源带有一种“道德光环”：买家出于对气候问题的担忧，愿意为其支付高于化石能源的溢价。而现在，真正的驱动力是自身利益：更低的成本和更有保障的能源安全。

  这种动机的转变或许是所有突破中最为重要的，它确保了今年的这些转折点仅仅是一个开始。

  2.定制基因编辑疗法

  今年，一名患有致命代谢疾病的男婴成为全球首位接受个性化基因编辑治疗的患者。这一壮举有望为携带独特或超罕见突变的患者开辟量身定制基因编辑工具的道路。

  马尔登去年出生于费城，他体内名为CSP1的基因存在缺陷，该基因编码肝脏解毒氨所需的一种酶。患有此类疾病的婴儿必须严格限制蛋白质摄入，以避免氨在血液和大脑中有害堆积，且往往需要接受高风险的肝移植手术。

  马尔登出生后不久，研究人员便紧急研发了一种碱基编辑器，这是CRISPR基因编辑工具的改良版，能够修复其缺陷基因中的一个单一碱基位点突变。在细胞和实验动物身上测试了这种定制碱基编辑器后，该团队于今年2月获得了治疗许可，当时马尔登年仅6个月大。治疗通过输注脂质纳米颗粒实现，这些颗粒携带了碱基编辑器的基因指令。到5月，经过另外两次给药后，马尔登能够摄入更多蛋白质，体重稳步增长，控制氨水平所需的药物剂量也有所减少。

  研究人员目前计划对治疗马尔登的碱基编辑器进行微调，用于治疗另外5名患有由其他基因缺陷引起的类似代谢疾病的患者。

  今年，一种针对多名患者共有的基因位点突变的碱基编辑器，也首次成功修复了成人的肝脏基因。然而，尽管此类治疗为众多患者带来了新的希望，但也存在显著局限性，包括高昂的治疗费用以及基因编辑安全性的长期不确定性。

  3.对抗性传播疾病新药

  今年，两种治疗淋病的新药在大型临床试验中展现出卓越疗效，并于本月获得了美国食品和药物管理局的批准。作为数十年来针对这种性传播疾病的首批新型治疗药物，它们的问世恰逢现有治疗方案逐渐失效的关键时刻。

  今年5月，《柳叶刀》杂志发表了葛兰素史克公司研发的药物吉泊达星的3期临床试验结果，该药物的研发得到美国生物医学高级研究和发展局的资助。这种已获批用于治疗尿路感染的化合物，治疗淋病的效果与现有药物相当。作为一类新型抗生素，吉泊达星靶向细菌DNA复制至关重要的两种酶：DNA旋转酶和IV型拓扑异构酶。

  另一种新药唑利氟达星由因诺维瓦特殊制药公司与总部位于瑞士的非营利组织全球抗生素研发联合会合作研发。唑利氟达星同样以DNA旋转酶为靶点，但属于作用机制不同的另一类药物。12月11日，发表在《柳叶刀》杂志上的一项涉及5个国家的3期研究显示，该药物疗效显著，且未引发严重副作用。与使用最广泛的头孢菌素类药物相比，这两种新药具有一项重大优势：它们可以口服给药，无需注射。科学家对这两种化合物的问世表示欢迎，但同时警告称，与以往所有药物一样，它们的药效可能也会随着时间推移衰减。面对淋病奈瑟菌这种狡猾的微生物，新型抗生素的研发之路永无止境。

  4.癌细胞如何“诱骗”神经元

  肿瘤会诱骗多种体细胞为其生长和扩散提供帮助，神经元便是其中之一。今年，研究人员发现了神经细胞提供这种帮助的机制：通过传递线粒体——一种为细胞提供大部分化学能量的细胞器。这一过程会给癌细胞“充电”，让它们更易扩散到身体其他部位，这表明阻断线粒体传递可能有助于减缓癌症转移。

  科学家此前已发现神经细胞助力癌症发展的证据。例如，切断肿瘤与神经的连接往往能减缓肿瘤生长，甚至使其缩小。破坏这些连接还会扰乱癌细胞的代谢。为弄清其中缘由，研究人员在实验室中将癌细胞和神经细胞共同培养，并对神经元的线粒体进行了标记。通过显微镜观察，他们发现神经细胞通过微小的桥状结构，将线粒体传递给邻近的癌细胞。研究团队在《自然》周刊上报告称，在注射了癌细胞的小鼠体内以及人类前列腺肿瘤样本中，他们也发现了线粒体转移的证据。

  由于癌细胞分裂迅速，它们对能量的需求极大。研究人员利用自身线粒体存在缺陷的培养癌细胞进行实验，发现这些“外来”的线粒体为癌细胞提供了代谢助力。

  其他类型的细胞也会分享线粒体，但新的研究结果表明，神经元可能尤为“慷慨”——这一发现或许能帮助研究人员开发出迫使神经细胞保留自身线粒体的治疗方法。

  5.天空中的“全知之眼”

  今年，一座旨在推动新型天文学研究的望远镜在智利的一座山顶竣工。与大多数望远镜聚焦于特定天体不同，薇拉·鲁宾天文台将持续扫描天空。从明年初开始，它将每3天以史无前例的细节扫描天空，这一任务将持续10年。其产出将极为惊人：每晚将发出数百万条警报，提示某一天体发生了移动、变化或突然出现。仅一年时间，鲁宾天文台收集的光学数据就将超过历史上所有其他望远镜的总和，并将逐步构建出有史以来最详细的宇宙三维图，通过在线门户网站向全球公众开放。

  这一海量数据将触及天文学的各个领域。该天文台将大幅增加太阳系内已知天体的数量。幸运的话，或许能找到推测中潜伏在海王星轨道之外的“第九行星”。它将为多种宇宙爆炸事件提供“前排视角”，帮助揭示星系的形成、成长、合并以及在宇宙时间尺度上演变为巨大星系团的过程。它还将助力天文学家研究不可见的暗物质如何塑造星系，以及同样神秘的暗能量如何推动宇宙膨胀。

  6.与丹尼索瓦人面对面

  今年，研究人员终于为我们一位失散已久的人类近亲勾勒出了面容：DNA证据证实，一个距今14.6万年、被称为“龙人”的头骨属于丹尼索瓦人。这一已灭绝的人类群体与尼安德特人一样，曾与智人共存于地球。

  2010年，遗传学家宣布，基于从西伯利亚丹尼索瓦洞穴中发现的一块指骨碎片中提取的DNA，他们发现了一种新的古人类，与尼安德特人和现代人类亲缘关系密切。但在之后的15年里，丹尼索瓦人始终“面目模糊”。由于没有完整的个体化石，甚至没有完整的头骨，科学家无法知晓丹尼索瓦人的外貌特征，也无法通过形态特征识别博物馆藏品中可能存在的丹尼索瓦人化石。

  这一局面在今年被打破。中国研究人员成功从数十年前在中国哈尔滨附近发现的一个古人类头骨中提取出了DNA。这些DNA来自一个不寻常的来源：并非牙齿或内耳骨(古代遗传物质的常见来源)，而是从“龙人”仅存的牙齿上刮取的一小份0.3毫克的硬化牙菌斑。(牙菌斑中捕获的遗传物质主要来自细菌，但也包含唾液和口腔其他体液中的DNA。)

  如今“龙人”的身份已被揭晓，研究人员将能更轻松地根据骨骼和牙齿的形态识别其他丹尼索瓦人化石。找到更多丹尼索瓦人个体或许有助于解决一个长期存在的争议：这些神秘的古人类是智人的一个亚种，还是一个独立的物种？

  7.大型语言模型跻身科研行列

  今年，大型语言模型在多个科学领域展现出了博士水平的敏锐洞察力。

  在数学领域，“深层思维”公司利用其“双子座”大型语言模型的高级版本，在国际数学奥林匹克竞赛(全球最具挑战性的高中数学竞赛)中斩获金牌(2021年时，预测机构曾认为这一成就要到2043年才能实现)。开放人工智能研究中心的GPT-5模型也在组合数论和图论领域取得了原创性突破，解决了困扰数学家数十年的难题。

  但大型语言模型不仅在考试和理论研究中表现优异，还加速了科学发现的进程。在化学领域，元宇宙平台公司的Llama大型语言模型经过微调后，仅通过15次试验性运行就确定了一种此前未被报告过的复杂反应的最佳条件，为研究人员免去原本需要数周时间、完成数百次试验的工作量。在生物学领域，谷歌公司的“智能体”人工智能合作科学家从现有药物中筛选出了治疗肝纤维化的新候选药物，并在两天内重现了关于细菌中DNA寄生传播的一项研究发现，而研究人员当初得出这一结论花费了数年时间。并非所有试验都取得了成功，但是大型语言模型取得的飞跃式进步已开启了一场更广泛的“人工智能助力科学”的淘金热。随着人工智能开始助力下一代大型语言模型的优化升级，它们的能力上限正变得越来越难以预测。

  8.计算领域突破解开粒子物理之谜

  数十年来，粒子物理学家一直渴望找到他们主流理论(标准模型)无法解释的现象。今年6月，一个长期运行的实验报告称，与此前的主张相反，一种名为μ子的粒子的磁性并不比标准模型预测的更强，这一最令人期待的新物理现象线索就此消失。但在失望之余，一项重大成就浮出水面：理论物理学家最终利用格点规范理论技术，从零开始精确计算出了μ子的磁性。

  μ子是电子的一种更重、不稳定的“表亲”。由于量子不确定性，μ子周围的真空中会不断有粒子短暂出现又消失，这使得μ子的磁性获得了一个微小的增量。如果这些“虚粒子”中包含标准模型中未涵盖的粒子，那么μ子的磁性就可能与理论预测存在差异。

  理论物理学家还可以利用超级计算机和格点规范理论，从零开始计算夸克和胶子的贡献。格点规范理论是一种数值技术，通过将连续的时空划分为四维点阵，从而简化计算问题。得益于计算机算力的不断提升和技术的诸多进步，近期的格点计算对μ子磁性的预测精度已能与数据驱动方法相媲美。今年5月，该理论研究项目摒弃了数据驱动方法，采用格点方法，更新了此前的预测数据。

  9.异种移植再创新纪录

  一个世纪以来，炒作以及有时存疑的科学方法，一直困扰着利用动物器官移植治疗人类疾病的尝试。但今年，“异种移植”取得了令人瞩目的进展。这种技术有望解决人类捐献器官严重短缺的问题，其突破得益于经过基因编辑的猪——这些猪的组织经过改造后，用于移植时更安全，更不易受到人类免疫系统的排斥。

  最值得关注的是，一颗经过69个基因编辑的猪肾脏，在新罕布什尔州一名男性患者体内正常工作了近9个月，最终于10月失效，距离此前异种移植的最长纪录仅差几天。(该纪录于1964年创下，当时移植的是黑猩猩的天然肾脏——如今黑猩猩已被认为不再是符合伦理的器官捐献者。)在中国一名女性患者体内，一颗仅经过6个基因编辑的猪肾脏也实现了近乎相同的工作时间。

  研究人员普遍认为，捐献猪仍需要进行更多尚未确定的基因编辑，以延长移植器官的存活时间。他们还在尝试开发更安全、更有效的抗排斥药物。部分研究人员正致力于设计新的策略来促进免疫耐受，例如将猪的胸腺与肾脏一同移植，从而彻底摆脱对抗排斥药物的依赖。但今年的这些成功，无疑使异种移植距离数十年来众多过早炒作的头条新闻所描绘的愿景更近了一步。

  10.耐高温水稻

  如果水分充足，作物可以耐受烈日暴晒，但闷热的夜晚可能会带来特别严重的问题——它会加剧呼吸作用。呼吸作用是一种代谢过程，在黑暗中通常保持稳定。今年，中国研究人员发现了一个基因，该基因有助于保护水稻免受高温的两大影响：产量下降和籽粒品质变差。如果通过育种或基因编辑技术将该基因导入商业水稻品种，有望在气候变化导致农田温度升高的背景下，保障水稻收成。

  在过去10年中，该团队在中国一些变得异常炎热的地区种植了533个水稻品种。通过对表现最佳的水稻类型进行杂交，他们在12号染色体上发现了一个关键基因，并将其命名为QT12(即“品质耐热基因”)。携带QT12基因特定等位基因的水稻品种，在温度升高时该基因不会被激活，从而能保持籽粒品质优良。该等位基因还能保护产量，但其具体机制尚不清楚。

  研究人员将这种保护性等位基因导入商业水稻品种后，在高温环境下，该改良品种的产量比现有品种高出多达78%，且垩白粒比例更低。他们还发现，在一个研究用水稻品种中，通过基因编辑抑制QT12基因，也能达到类似的效果。

  粳稻亚种主要种植在气候较凉爽的地区，耐热性较差，它们可能会特别受益于QT12基因的这种保护性等位基因。研究人员认为，其他谷物作物(如小麦和玉米)也可以通过导入类似基因，来抵御未来不断升高的气温。（编译/郭骏）