panda 《Nature》盘点完2023年十大人物之后（《Nature》公布2023年度十大人物，ChatGPT与缔造者Ilya共同上榜），今天《Science》公布了2023年度十大科学突破榜单！
《Science》年度十大科学突破包括一项科学突破冠军奖以及九项科学突破入围奖。它们代表这一年中最重大的科学发现、科学进展及未来趋势。
今年，《Science》将科学突破冠军奖给到了减肥药GLP-1！（Svetlana Mojsov因领导了GLP-1的早期研究荣获 Nature 年度十大人物）
GLP-1，真正的减肥药
肥胖在全球范围内已成为严重的健康问题。然而，针对肥胖的药物治疗过去并不成功。现在，一类新的疗法正在打破这一局面，这些药物模拟一种名为胰高血糖素样肽-1（GLP-1）的肠道激素。
GLP-1药物的减肥机制是通过与胃肠道GLP-1受体结合，抑制胃肠蠕动、延缓胃排空，并通过与中枢GLP-1受体结合，增强饱腹感、抑制食欲，从而达到降低血糖 ，减肥等作用。。
除了减肥，GLP-1药物还可以减轻心力衰竭的症状以及降低心脏病发作和中风的风险。
GLP-1 的故事历经数十年，起初和减肥毫无关系。20 世纪 80 年代初，研究人员在研究糖尿病和血糖调节时发现了 GLP-1。
近 5 年后，诺和诺德公司推出了以人类 GLP-1 为模型的利拉鲁肽（Victoza）。它也是一种糖尿病药物，但在2014年底，美国食品和药物管理局批准它用于治疗肥胖症。
直到两年前，诺和诺德公司的下一代新药 semaglutide 在美国被批准用于体重管理，这种药物才真正火了起来（该药在市场上的名称是用于糖尿病的Ozempic和用于肥胖症的Wegovy）。
与上一代产品不同，semaglutide只需每周注射一次，而不是每天注射一到两次。在一项关键性试验中，服用这种药物的人在大约 16 个月的时间里体重下降了 15%，这是前所未有的。
根据电子健康记录，今年美国有 1.7% 的人被使用了 Wegovy 或 Ozempic。(欧洲也批准了用于减肥的 GLP-1 药物，但供应情况不一）。
但是，GLP-1 药物是否真的能保护肥胖症患者的健康？
今年8月，一项针对529名肥胖和心力衰竭患者的试验发现，服用semaglutide的患者心脏状况在一年后相较于安慰剂组改善了近一倍，6分钟内能多走20米。
同月，诺和诺德公司宣布，在一项涉及17,000名体重超标和心血管疾病患者的大型试验中，服用semaglutide的患者发生致命或非致命心脏病发作和中风的风险比服用安慰剂的患者低20%。
与此同时，一项关于semaglutide是否能延缓糖尿病患者肾病恶化的试验也显示出积极效果，但该试验已提前终止。
不止如此，GLP-1 药物的应用范围正以其发明者无法想象的方式不断扩大。这些药物还被发现能降低对烟酒的渴望，甚至在治疗阿尔茨海默氏症和帕金森氏症方面也显示出潜力。
然而，这些突破并非一帆风顺，GLP-1也存在副作用和未知因素，如恶心、胃肠道问题和肠梗阻风险。
另外一点，停药以后会反弹吗？
目前看来，尽管没有定论，但答案也许是肯定的。研究人员报告称，在人们停止治疗一年后，其减轻的体重的三分之二又反弹了回来。
这意味着，GLP-1药物可能需要长期服用，但这些药物费用高昂，每月超过1000美元，这令许多人望而却步。
值得注意的是，上文提到的减肥是指真正患有肥胖症（一种慢性代谢性疾病）的人，其根源在于生物学，而非简单的意志力失败。
这一观念的转变可能与药物本身的影响同样重要。
南极海洋碳泵危机：全球气候变化的加速器？
南极洋被称为世界海洋的"心脏"，这里的表层咸水向下沉入海底，带走热量、氧气和二氧化碳，然后缓慢向北扩散。这是全球环流的关键组成部分。如果这种深层环流增强或衰弱，会放大气候变化。
来自威德尔海的浓海水有助于推动南大洋的深层环流。然而，南极融水似乎正在减缓这一洋流。
最近的几项研究表明，这种深层环流正处于深度危机。自动浮标和其他测量显示，南极底层水体正在变暖，体积也在萎缩，这意味着深层环流正在减缓，允许上层更暖的水体进入。
一项3月发表的研究使用气候模型分析了历史船只测量数据，发现自20世纪70年代以来，这种环流已经减缓了多达20%。5月发表的另一篇论文使用船只和浮标的测量数据显示，从1992年到2017年，深层水的流速减缓了近30%。
目前对减缓的原因和后果还不是很明确。但来自南极冰川融水的淡水增加可能是主要原因之一，使周边海水淡化，沉降减少。随着全球变暖的继续，冰川融化和深层环流减缓也必将加剧。
地球内部的氢能源：未来真正的绿色能源？
在1859年，美国宾夕法尼亚州的提斯维尔镇，埃德温·德瑞克在地下20米深处钻进了一根铸铁管，击中了石油，将其收集在一个澡盆里。这口油井启动了美国的石油热潮，改变了世界。
2023年，又见证了另一场能源热潮的开始，这次是基于地球内部自然生成的氢气。与石油不同，氢气可能是气候变化问题的良药，而不是毒药。
北卡罗莱纳州沿海的激光雷达地图显示，一公里宽的圆形洼地可能包含氢气渗漏。
这场氢气热可能起源于马里布拉凯布古村，2012年这里打开了一口1987年就封死的油井，发现里面98%是氢气。一台发电机被接上，只排放水，为村里提供了首次用电。10年来氢气压力没有下降的迹象表明有更深的氢气补给源。
受此启发，勘探者现在在除南极洲外的各大洲都发现氢气迹象。创业公司开始融资布局，美国地质调查局启动研究计划。未发表的一份报告估计地球上有1万亿吨氢气，足以满足未来几千年的燃料和化肥需求。
人工智能改变天气预测：更准确、更快速的预报技术
现代计算机诞生以来，它就被用来预测天气。二战期间用于模拟核武器和炮弹轨迹，不久被气象学家采用来模拟大气未来状态，奠定了数值天气预报学科的基础。
虽然这一学科日益复杂和精确，使用大量计算力求解支配大气的流体动力学方程，但方法一直未变。
今年，AI开始改变这一切。谷歌、华为、英伟达等公司训练出的AI模型，可以提前10天预测天气，精度可匹敌或超过传统模型，计算开销也小得多。
这些“深度学习”模型通过训练，从40年来的天气数据中学习模式，来预测近期未来天气。一旦训练完成，它们可以在桌面电脑上几分钟内给出预报。
经过 40 年气象数据和模型的训练，人工智能现在可以准确预测飓风的路径了。
欧洲中期天气预报中心已经开始产出自己的AI预报，其他天气机构也在赶超。新模型并不完美，在预测飓风强度等方面仍有困难。
但随着AI开始从传感器直接学习天气观测，而不仅仅是从现有模型输出的数据，预期会不断改进。它们的速度还可以运行多次模拟，捕捉大气中蝴蝶效应造成的不确定性。
抗击疟疾疫苗取得双重突破
今年，抗击疟疾疫苗的研究取得了双重突破。
第一项是世界首款疟疾疫苗Mosquirix的大规模评估显示，它可显著降低疟疾对非洲儿童这个重灾群体的死亡率。
肯尼亚基利菲县医院的母婴病房收治了许多有疟疾症状的儿童。该市正在进行新型 R21 疫苗的临床试验。
Mosquirix2019年开始在非洲三国对近200万婴儿进行多年试点，2021年初步结果令人信服，10月报告显示与对照区相比，疫苗可降低儿童22%的重症疟疾发病率，所有非意外死因的死亡率也下降13%
即使Mosquirix保护效果仅适中且迅速衰减（疫苗不完美），但制造商到2025年仅可生产4500万剂，远未满足每年出生的4000万易感儿童的需求。
好消息是，现在，第二款疫苗R21/MatrixM也通过WHO批准，加入战斗。R21疫苗由牛津大学研发，生产商说每年可产1亿剂，价格是Mosquirix的一半，2024年中期可大范围使用。
阿尔茨海默病治疗的新希望
医学在全球数千万阿尔茨海默病(AD)患者身上几乎毫无作为，仅有的几种治疗只针对症状。
新型抗体疗法可减缓阿尔茨海默病患者大脑神经变性的速度
但在今年1月，美国监管机构批准了第一种药物，该药物通过解决疾病的潜在生物学问题，明显减缓了患者认知能力的下降；相关的第二种治疗方案也紧随其后。
虽然二者都不能彻底治愈该疾病，且都存在严重风险，但它们还是为患者和家人带来了新的希望。
阿尔茨海默病患者大脑中含有名为β淀粉样蛋白的缠结蛋白质团，多年来科学家争论清除它们是否有助。各种治疗均未见明显成效。
新药Lecanemab是一种抗淀粉样单克隆抗体，在关键的18个月试验中，与安慰剂相比可使认知衰退减慢27%，足以说服美日监管机构批准。
另一抗体治疗Donanemab的今年夏季试验结果显示，可使认知衰退比安慰剂慢35%。美国批准在即。两者均为静脉给药。
阿尔茨海默病研究者、医生和患者们欢欣鼓舞的同时，也密切关注药物治疗带来的脑肿胀和脑出血的风险，在极少数情况下将会是致命的。
美洲人类历史或将改写：新发现的足迹将人类抵达时间提前五千年
美洲人类历史可能要重写。目前主流说法认为，第一波美洲移民于1.6万年前从结冰的白令海峡过来，沿太平洋海岸南下。
但今年的研究更接近证实一个引人注目的说法，那就是移民的时间要至少提前5000年。
此前几个遗址暗示人类可能早于标准说法的时间就完成了迁徙。比如智利南部1.85万年前的制片石器和烧焦动物骨头，或者墨西哥一个山洞26000年前的疑似石器。但都不足以确凿证明是人类活动，大多数考古学家仍持怀疑态度。
2021年，新墨西哥白沙国家公园的研究团队宣布一个可能颠覆范式的发现：无可争议的人类脚印，刻在古湖泊2.1-2.3万年前的泥岸上。
新墨西哥州一个古老湖泊沿岸留下的脚印，可能比考古学家认为人类到达美洲的时间还要早 5000 年。
他们根据包裹脚印的种子层通过放射性碳定年得出这个年代。但仍有置疑空间，因为湖水中的沉积物可能让这些种子吸收了更古老的碳，增加了表面年代。所以白沙团队使用土壤花粉和页岩矿物重新定年，10月宣布的结果与最初判定一致。
如果年代无误，那么这些脚印刻下之时正值上一个冰期的高峰，加拿大冰川广布，说明人类是在冰川形成前就已抵达美洲。
引力波揭示超大质量黑洞的秘密
今年，天体物理学家捕捉到了一种微弱、长期悬而未决的宇宙隆隆声，它事实上是宇宙中两个超大质量的黑洞相互环绕、紧密摩擦所产生的引力波。
这个观测结果是这些庞大黑洞双星系统存在的迄今为止最有力的支持证据，同时它强有力地展示了一种新方法，利用遥远恒星信号来检测引力波。
今年6月，全球五个团队分别监测了不同组的脉冲星，共同宣布在15年的观测中，他们已经消除了数据中的噪声，可以确认剩下的是宇宙中超大质量黑洞双星的混合声，可能涉及数百万个这样的双星。
现在，这些团队正在寻找更多的脉冲星，以便绘制出这些“宇宙交响乐”，并聚焦于那些正缓慢共舞的巨大黑洞所在的星系。
全球范围内的抗议活动推动改善研究生和博士后待遇
多年来，研究生和博士后一直抱怨薪资低微和工作条件差。今年，这种不满高调上演，早期科研人员集体行动，要求体系变革。
美国加州大学系统的4.8万学术工作者发起美国历史上最大学术罢工，争取到研究生和博士后待遇大幅提高。
5月，加拿大全国范围内上万学术工作者集体请假一天，要求增加联邦对研究生和博士后的资助。德国的早期研究人员也在争取博士后合同改革。
许多教师和大学行政人员都认为改革是必要的。但如何在预算压力下进行改革一直是个挑战。教授们通常需要从自己的研究经费中支付初级科学家的薪水，因此可能被迫雇佣更少的研究生和博士后。
目前尚不清楚资助机构是否会增加拨款以支付初级科学家的薪资增长。与此同时，一些大学已经开始采取措施帮助教师应对不断上升的人力成本。
例如，加州大学伯克利分校的研究人员希望，通过短期措施帮助教授支付加薪，以及长期的策略规划和预算，最终实现一个让每个人都能茁壮成长的生态系统。
百亿亿次超级计算机时代来临
经过十多年的努力，今年终于迎来了百亿亿次级的计算科学时代。
美国橡树岭国家实验室的Frontier计算机成为首台向科学用户开放的公认百亿亿次级计算机，它能以每秒一百亿亿次运算的速度解决从气候到材料等领域的挑战。
橡树岭国家实验室的Frontier等超大规模计算机正在为许多科学领域带来前所未有的计算能力。
例如，与密歇根大学材料学家牵头的研究人员利用Frontier，成功合并两种理论框架，可在材料中预测多达60万个电子的行为，精度接近完美，之前的计算仅能处理约1000个电子。
这使得该团队可以模拟镁合金缺陷的形成、生长和运动,有助于开发轻量化燃料高效的汽车和飞机材料。
劳伦斯利福莫尔和桑迪亚国家实验室的研究人员也用Frontier提高了美国能源部主要全球气候模型的分辨率，这是有史以来第一个能够融入整个地球范围内云的形成的物理模型，预计这一进展将极大提升气象预测。
人们对超级计算的探索才刚刚开始。美国阿贡国家实验室的一台百亿亿次级计算机目前正在进行向用户开放之前的最后调试。
明年，新的百亿亿次级超级计算机预计将在美国加利福尼亚州和德国上线，法国和日本的其他超级计算机也将紧随其后，前所未有的计算规模的科学大门即将打开。
微信扫一扫打赏
支付宝扫一扫打赏
用户评论
真的！我一直都在努力减肥，各种方法都尝试过，效果都不明显。期待这款GLP1能给我带来改变！
有19位网友表示赞同！
这是个好消息啊！希望这款药物能够尽快上市，让更多人摆脱肥胖的困扰。
有13位网友表示赞同！
科学研究真让人惊叹！这款减肥药听起来很神奇，未来健康问题或许都能用这种方法解决？
有19位网友表示赞同！
对于像我这样的经常外食的人来说，找到一款有效的减肥药物确实太棒了。但还是要记得控制饮食和运动的结合才是关键吧。
有13位网友表示赞同！
看到这个消息简直激动！肥胖一直是我最大的困扰，终于看到了解决这个问题的希望！
有19位网友表示赞同！
我担心这款减肥药会不会有什么副作用？还是说传统的健康方式更可靠呢？
有7位网友表示赞同！
这么厉害的成果，让人有点不敢相信。期待后续研究能够证实GLP1确实有效！
有17位网友表示赞同！
啊，又一个要靠药物解决问题的人工化步骤。我们应该关注更多的是科学合理的饮食和生活习惯才是长久之计。
有5位网友表示赞同！
对那些已经患有糖尿病或其它慢性病的人来说，这款药物可能会带来更大的风险吧？需要谨慎使用！
有12位网友表示赞同！
减肥药能有效吗，还是只是短暂的缓解？希望科学家们能够给出更明确的答案
有19位网友表示赞同！
好期待GLP1的上市，希望能帮助更多人摆脱肥胖。不过价格肯定不便宜吧？
有11位网友表示赞同！
其实无论这款药物有多厉害，还是要保持健康的生活方式才是最重要的。药物只是辅助工具，不能代替真正的健康习惯！
有15位网友表示赞同！
希望这款减肥药能够真正有效地战胜肥胖，让人们都能拥有健康美丽的体魄。
有20位网友表示赞同！
科学一直在进步，这绝对是个里程碑式的突破啊！期待早日看到它在全球推广，帮助更多人实现健康目标！
有6位网友表示赞同！
但需要考虑的是，这款药物会不会加剧社会对身材的焦虑？希望人们能够更加理智看待减肥药的使用。
有17位网友表示赞同！
我比较担忧长期服用GLP1会有什么样的影响？还需要深入研究它的安全性才行!
有13位网友表示赞同！
对于肥胖者来说，这款药物或许给他们带来了新的希望。但仍然要保持谨慎，不要过度依赖药物，饮食和运动才是根本！
有15位网友表示赞同！
看到这消息真高兴，终于有人在科研上取得突破。期待未来能有更多像GLP1这样的奇迹出现！
有11位网友表示赞同！
真的吗？我觉得减肥这件事还是应该靠自己自律控制，药物只是一个工具，不要被它“束缚”住。
有17位网友表示赞同！