文章涵盖了多个领域的科学进展，包括传染病、气候变化、考古学、全球健康、天文学、医学、神经科学以及太空探索等。介绍了《科学》新闻对2025年重大科学事件的预测，包括H5N1病毒威胁、温室气体排放量峰值、古人类骨骼研究、疫苗降低疟疾发病率、薇拉·鲁宾天文台亮相、癌细胞转移与肺部天冬氨酸关系、睡眠时瞳孔大小揭示记忆分类和保存机制、人脑中易受衰老影响的神经元以及新型柔性超材料的应用等。
工程师受自然界生物结构启发，设计出名为“全形态格架”的超材料，可用于建造可变形的太空基地和望远镜，为太空探索提供新可能性
今日，《科学》新闻（Science News）发布了其对2025年重大科学事件的预测，涵盖传染病、气候变化、考古学、全球健康和天文学等多个领域：
不断演变的H5N1病毒所带来的威胁：对于H5N1禽流感病毒，今年科学家将面临两大难题。一是能否解决H5N1病毒在奶牛中的大规模爆发，科学家也希望能更好地理解为什么多数通过接触牛感染H5N1变种的人只出现轻微的眼部感染，而接触禽类后感染的人通常会出现更严重的症状。二是H5N1病毒在哺乳动物中的传播是否会为其提供更多演化途径，最终引发大流行？科学家正在密切关注病毒是否出现适应人类并在人与人之间传播的迹象。
温室气体排放量有望达到峰值：科学家希望今年能成为应对气候变化的一个关键转折点：全球温室气体排放量达到峰值。主要由化石燃料燃烧驱动的年排放量似乎已接近平稳，电动汽车、可再生能源和植树造林也在迅速崛起。许多研究人员认为，今年终于可以看到期待已久的温室气体排放量降幅了。但是，即使全球达到了这一里程碑，也可能需要几十年的时间才能实现 “净零排放”，使排放量恢复到工业化前的水平。
古人类骨骼研究有望取得飞跃性进展：未来一年，科学家有望在鉴定人类骨骼的化学特征方面取得飞跃性进展，从而为了解已逝人类的行为提供新的线索。近年来，研究人员正在研究骨骼等保存完好的组织中的代谢组变化。2024年，考古学家在数百名生活在1700年至1855年间的英国人的骨骼中发现了吸烟留下的化学特征，为了解他们的健康状况和社会习俗提供了一个窗口。而新的一年中，科学家希望能在其他古代骨骼样本中发现更多的化学特征，其中就包括人类祖先的骨骼样本。
疫苗可能降低疟疾发病率：在已大规模推广2种疟疾疫苗的17个国家中，疟疾病例和儿童死亡人数今年有望出现明显下降。今年，撒哈拉以南非洲的十多个国家在其常规儿童疫苗接种计划中增加了这两种疫苗；据估计，到2024年，大约有500万儿童至少接种了推荐的四剂疫苗中的一剂，接种时间为12个月。今年，相关组织和机构计划为25个国家的1400万儿童接种疫苗。研究人员表示，在儿童接种疫苗的地区，疾病发病率有可能下降。
薇拉·鲁宾天文台（图片来源：ALIRO PIZARRO DÍAZ/RUBIN OBSERVATORY/NSF/AURA）
薇拉·鲁宾天文台亮相：薇拉·鲁宾天文台（Vera C. Rubin Observatory）今年将首次亮相，这架由美国资助的巡天望远镜将改变天文学的许多领域。该天文台的8.4米主镜将每3天记录一次从其位于智利的山顶所能看到的整个天空的变化。它可以精确定位移动、改变亮度、突然出现或消失的天体，比如以前未知的彗星和小行星、遥远星系中爆炸的恒星，或者海王星附近假想的第九大行星。其他任务还包括追踪加速宇宙膨胀的暗能量的历史，以及观测暗物质如何塑造星系演变。（Science News）
癌细胞转移为何更喜欢肺？和这种常见氨基酸有关
在癌症扩散到原发部位之外的癌症患者中，有超过一半都会出现肺转移。近期，在一项发表于《自然》（Nature）的研究中，科学家揭示肺部如此吸引癌细胞和天冬氨酸在这一器官中的浓度增加有关。
研究人员发现，与不患癌的小鼠和人相比，患癌小鼠和乳腺癌患者（有肺转移）肺部天冬氨酸的水平较高，这显示天冬氨酸可能对癌细胞的肺转移很重要。考虑到天冬氨酸的血液水平很低，研究人员认为这一过程或和肺部细胞中蛋白质翻译过程的改变有关。他们借助小鼠模型发现，当癌细胞达到肺部后，它会合成天冬氨酸。这种氨基酸又能和癌细胞表面的NMDA受体结合，触发信号级联反应，最终激活一种eIF5A起始因子，并促进胶原蛋白的合成，帮助转移的癌细胞在肺部中进一步扩散。通过分析人的转移性肺癌样本，他们发现人的癌变组织中也出现了和小鼠相似的过程，并且证实与其他器官中的转移瘤相比，在肺部癌细胞中，NMDA受体表达升高十分明显。这不仅提高了科学家对癌症生物学的理解，同时也为探索转移性癌症的新干预措施奠定基础。（Vlaams Instituut voor Biotechnologie）
在睡眠时，近期获得的新记忆会在大脑的海马区域重新激活，这是巩固记忆的第一步。这一过程与海马重新激活此前记忆的过程同时进行，这就提出了一个问题：如何防止新旧记忆之间的相互干扰？而近日，一项发表在《自然》（Nature）上的新研究发现，可以通过睡眠时瞳孔大小的变化了解大脑如何以及何时形成稳定而持久的记忆。
通过对装有脑电极和微型眼动仪的小鼠进行研究，研究人员发现，在非快速眼动睡眠的一个子阶段，当瞳孔收缩时，新的记忆会被重放和巩固。当瞳孔放大时，旧的记忆也会经历这个过程。大脑能够以一种之前未知的微观结构将这两个睡眠子阶段分开，从而避免其中一个记忆的巩固抹去了另一个记忆。这一发现可能为人类带来更好的记忆增强技术，并可能帮助计算机科学家训练人工神经网络，使其更加高效。（CORNELL UNIVERSITY）
近期，美国艾伦研究所（Allen Institute）的科学家发现了小鼠脑中随着衰老而变化的特定细胞类型，并确定这些变化集中发生的一个“热点”。该研究已发表于《自然》（Nature），为将来开发延缓大脑衰老的新疗法提供了思路。
大脑的神经胶质细胞（glial cells，又称大脑支持细胞）随着人年龄增长而经历显著的基因表达变化。在衰老的大脑中，与炎症相关的基因活性增加，而与神经元结构和功能相关基因的活性降低。研究人员使用了先进的单细胞RNA测序和大脑成像技术，绘制了来自年轻（2个月大）和老年（18个月大）小鼠在大脑16个主要区域中超过120万个脑细胞的图谱。他们发现，最显著的基因变化出现在下丘脑第三脑室附近的细胞中，包括伸长细胞（tanycytes，一种特殊的胶质细胞）、室管膜细胞（ependymal cells），以及负责进食、能量稳态、新陈代谢和营养摄取的神经元。这表明饮食、生活方式和大脑衰老等和与年龄相关的脑部疾病易感性之间可能存在联系。下丘脑的第三脑室可能是小鼠大脑衰老的枢纽。研究人员认为，这些大脑细胞整合来自环境或所摄入物质的信号的效率在逐渐降低，这在一定程度上导致了我们身体其他部位的衰老。识别出下丘脑中的这一“热点”，有助于了解大脑衰老过程的复杂性，也将帮助科学家探索和制定新的饮食策略和治疗方法，以抵抗或延缓大脑细胞层面的衰老。（艾伦研究所）
自然界中的许多生物结构，如骨骼和珊瑚，由简单、可重复的基本单元以看似无序的方式生长而成，最终形成多种形状和超高强度的宏观结构。受此启发，工程师们设计了一种名为“全形态格架”（totimorphic lattice）的人造超材料，它由三角形基本单元构成，通过施加外力即可改变形状或性能，展现出惊人的灵活性。
不过，制约其应用的一大难点在于如何实现快速变形，并避免单元之间纠缠干涉。对此，欧洲航天局的工程师们开发了新的计算机模拟程序，优化了其形状转换过程，并展示了两种应用案例：一是可改变形状和刚度的太空基地模块，以满足宇航员多样化的需求；二是可变焦距的太空望远镜，借助全形态格架可以调整透镜曲率，实现单一望远镜对不同目标的最佳观测。尽管全形态格架目前仍处于理论阶段，但这项研究对于降低太空发射成本等具有重要意义，并为人类的太空探索提供了新的可能性，并已发表于预印本平台arXiv，尚未经过同行评议。（Space.com）
