历史编译稿：本文回顾2021年的科学新闻，原英文署名Joe Spring，发表于Smithsonian。这里完整保留博士科普账号实际留存的编译版本及原英文段落，非原杂志全文逐字重印；原公众号发表日期尚未核实。文中预期和医疗数据按2021年语境理解。
2021年，不容错过的十大科学突破
在2021年的科学界，有哪些重要的发现和成就，值得我们铭记?
这一年，美国国家航空航天局和私营公司在太空中取得了第一项成就；科学家们发现了更多关于早期人类的存在记录；研究人员记录了气候变化如何影响从珊瑚礁到鸟类的一切；随着科学家们努力对抗新的病毒变体，Covid-19再次主导了大部分的科学报道……
回首过去一年，《史密森尼》杂志（Smithsonian）盘点了2021年度十大重要科学突破，本期就让我们一起跟随它的脚步，共同领略过去一年科学界闪耀的人文智慧之美！
COVID疫苗的推广正在受到阻碍
去年最大的科学故事是科学家在创纪录的时间内开发了两种mRNA新冠疫苗。今年最大的新冠故事是辉瑞、Moderna和强生疫苗推广面临的困难。截至2021年12月21日写这篇文章时，大约73%的美国人口已经接种了一剂疫苗，大约61%的美国人口已经完全接种。不完整的疫苗推广工作使得新冠疫情在德尔塔变体的推动下，于夏季出现了致命的激增。
专家指出，由于广泛的虚假信息和误导性宣传，疫苗接种率滞后严重。幸运的是，到2021年11月，美国已紧急授权5–11岁儿童使用辉瑞疫苗（FDA授权日期为10月29日），为防止这种致命疾病的传播提供了一道屏障，新冠感染率也有所下降。但是在世界其他大部分地区，如果人们没有获得足够的疫苗，这堵屏障就会严重缺失。
在低收入国家，只有8%的人至少接种了一剂疫苗，而在非洲大陆，根据世卫组织公布的数据，只有不到10%的国家能够在2021年底前实现至少40%的公民接种疫苗的目标。疫苗接种覆盖率方面的漏洞将使该病毒继续杀死大量的人，并为可能出现的其他危险变体提供生长环境。
科学家们在火星上创造了多项第一
2021年2月，由NASA发射的毅力号火星探测车成功登陆火星，在探索红色星球方面迈出了一大步。科学家们为该车配备了一架超轻型直升机，它成功地在稀薄的火星大气层中飞行；一个名为MOXIE的氧气发生器，这个烤面包机大小的装置可以成功将二氧化碳转化为氧气；以及从火星的地面收集岩石的采样元件。
除了漫游者的胜利之外，其他国家也取得了重大的突破。2021年2月，阿拉伯联合酋长国的希望号太空探测器成功进入了环绕火星的轨道，正在研究火星大气和天气。2021年5月，中国的祝融号漫游车在火星上着陆，正在探索该星球的地质情况并寻找水的迹象。随着这些正在进行的任务，世界各地的科学家们正越来越多地了解这个星球是什么样的，以及如何更好地探索它。
“龙人”：一个新发现的人类支系
大约90年前，一个头骨在中国的建筑工地被发现，一个家庭把它藏了起来，直到一个农民在2018年把它交给了一个大学博物馆。从那时起，中国的科学家们仔细研究了这个头骨：分析其特征，进行铀系列测定，并使用X射线荧光将其与其他化石进行比较，然后宣布这是一个新的古人类物种，他们将这一发现称为"龙人"。这个头骨有一个能够容纳大脑袋的大头盖，厚厚的眉毛和几乎是方形的眼窝，科学家们用这些细节来区分它与其他人属（Homo）物种。
一些科学家质疑这一发现是否有理由被指定为一个新物种：这很令人兴奋，因为它是一个非常有趣的颅骨，它确实有一些事情要说，关于人类的进化和在亚洲发生的事情。但同样令人失望的是，它距离被发现已经有90年了，而且它只是一个孤立的头骨，你并不清楚它的具体年龄。但是其他科学家支持新物种的命名，因此争论仍在继续，而且可能会持续到发现更多有助于填补人类历史漏洞的化石为止。
气候变化正在对珊瑚礁造成破坏
根据世界气象组织2021年发布的一份报告，越来越多的自然灾害：森林火灾、干旱和热浪可能是由气候变化引发的最引人注目的事件，过去50年，报告记录的天气、气候和水相关灾害数量增至约5倍，原因包括气候变化、更多极端天气以及报告记录的改善。但是，在过去十年中，气候变化造成的最大影响之一是发生在水下。气候变暖导致珊瑚礁抛弃了帮助它们生存的共生藻类，日渐白化然后死亡。
2009–2018年，全球珊瑚礁的活珊瑚覆盖损失约14%，主要是因为气候变化。2021年11月，新的研究显示，自1998年以来，大堡礁（世界上最大的此类地貌）只有不到2%的珊瑚礁逃脱了白化。而在这条消息之前两个月，一项不同的研究指出，自20世纪50年代以来，一半的珊瑚礁已经消失，部分原因是气候变化。科学家们说，如果温度继续上升，珊瑚礁将面临严重危险。但并不是所有的希望都破灭了，如果人类从现在开始迅速减少碳排放，更多的珊瑚礁将有更好的机会存活。
太空旅游“竞赛”升温
2021年，亿万富翁们的太空旅游竞赛继续升温。7月初，亿万富翁理查德-布兰森（Richard Branson）和他的雇员乘坐旗下太空旅行公司“维珍银河”研发的宇宙飞船“VSS Unity”，飞到了太空边界之上，完成了亚轨道太空飞行。
就在布兰森的任务结束后一个多星期，全球首富杰夫-贝索斯（Jeff Bezos）完成了蓝色起源公司的首次载人亚轨道飞行。2021年10月，他的公司蓝色起源重复了这一壮举，将《星际迷航》的演员威廉-夏特纳（William Shatner）带上了太空。2021年9月，四名平民宇航员乘坐埃隆-马斯克的SpaceX“龙”太空舱，成为第一个从太空绕行地球的全民用机组。2022年，SpaceX还计划将一名退役宇航员和三名付费乘客送往国际空间站。
世卫组织推荐使用首种抗疟疾疫苗
2021年10月，世界卫生组织推荐广泛使用第一种预防疟疾的疫苗。这不仅是针对疟疾的首次此类推荐，也是人类寄生虫病疫苗的首次。这一时刻的到来历时超过30年，自1987年以来，Mosquirix（该疫苗的品牌名称）的开发和测试费用已经超过7.5亿美元。据悉，全世界每年约有50万人死于疟疾，其中包括26万名五岁以下的儿童，这些受害者大多生活在撒哈拉以南的非洲地区。
这种新疫苗可以对抗五种疟疾病原体中最致命的一种，也是非洲最流行的一种，分四次注射给五岁以下儿童。疫苗不是万无一失的，它只能预防约30%的严重疟疾病例。但一项建模研究表明，这种疫苗的使用每年可预防540万五岁以下儿童的病例和2.3万人的死亡。有专家说，疫苗是一个有价值的工具，应与现有的方法：药物组合治疗和驱虫蚊帐一起使用，以防治这种致命的疾病。
脚印和木材：古人类在美洲的生活痕迹
世界上最有声望的两本科学杂志上的两篇截然不同的论文记录了人类在美洲居住的关键日期。2021年9月，《科学》杂志的一项研究确定了在白沙国家公园发现的脚印是在距今21000年至23000年前。研究人员通过对脚印上方和下方发现的干涸的沟草种子进行放射性碳测定，估计了被称为"鬼脚印"的干燥脚印的年龄。此前，许多考古学家根据在新墨西哥州发现的工具，将美洲人类生活的开始时间定在大约13000年前，即最后一个冰河时期的末期。
这篇新论文的结果引起了争论，它表明人类实际上是在冰河时期的高峰期生活在该大陆上。在这一令人惊讶的发现出现后一个月，《自然》杂志的一项研究通过证据表明维京人在北美生活的时间比以前想象的要早。研究人员检查了探险家们在纽芬兰的一个地点留下的切割木材，并在样本中发现了发生在公元993年的宇宙射线事件的证据。科学家们随后计算了从该木材上标记出来的圆环，发现这些木材是在公元1021年切割的。这一发现意味着，这些北欧探险者完成了已知的首次从欧洲跨越大西洋到美洲的航行。
人类正在影响动物的进化
2021年《科学》杂志的一项研究发现，在多年的偷猎之后，没有象牙的非洲大象数量急剧增加。1977年至1992年的莫桑比克内战期间，偷猎者杀死了许多长有象牙的巨型哺乳动物，而那些没有长象牙的雌性大象更有可能将它们的基因传递下去。在该研究讨论的种群中，战争前约20%的雌象没有象牙；研究时约一半的雌象没有象牙。具有无象牙遗传基因的雄性大象很可能在出生前就已死亡。
偷猎并不是人类影响动物进化的唯一方式。《生态学和进化趋势》中的一项大型研究发现，动物正在改变形状以应对温度上升。例如，蝙蝠长出了更大的翅膀，兔子长出了更长的耳朵，两者都可能将更多的热量散布到周围的空气中。2021年年末，《科学进展》杂志发表了更多类似的证据：对亚马逊雨林一个偏远的完整区域内的鸟类进行长达40年的研究后发现，有77个物种的平均重量比以前更轻，许多鸟类的翅膀更长。科学家们说，这些变化可能是由于温度上升和降雨量的变化而发生的。
COVID-19药物新成果
默克公司发布了一种口服新冠药物的中期III期临床试验结果。2021年10月1日，默克发布的数据表明，“莫那比拉韦”(molnupiravir)可以将新冠患者的住院或死亡风险降低50%。10天后，该公司向FDA提交了结果，希望获得紧急使用权。11月4日，英国领先于美国批准了该疗法。11月下旬，美国FDA的顾问们建议紧急批准该药片，尽管这时它已被证明可以减少30%而不是50%的住院或死亡率。原文“每天四片”的剂量描述错误，不能用作服药依据；适用人群、剂量和疗程须按正式资料及医嘱。该研究涉及症状出现后五天内开始治疗。它的作用是破坏SARS-CoV-2在人体细胞内有效复制的能力。
莫那比拉韦并不是唯一有积极成果的新冠药物。2021年11月，辉瑞公司宣布其抗病毒药Paxlovid对防止感染新冠的人患重病非常有效。2021年12月，这家制药巨头分享了最终结果，即在一个关键群体中，它将住院和死亡的风险降低了88%。尽管这些药物并不像疫苗那样是一个巨大的突破，但一位为《纽约客》杂志撰稿的医生称它们是 "这场大流行病中最重要的药物学进展"。
许多富裕国家已经同意签订莫那比拉韦的合同，盖茨基金会承诺提供1.2亿美元，以帮助将这种药片送到贫困国家。如果批准和分发的速度足够快，口服抗病毒药物可以在非洲等缺乏疫苗的地方使用。除了口罩和疫苗之外，这些药片是对抗新冠的另一个重要工具。
詹姆斯一韦伯太空望远镜发射在即
詹姆斯-韦伯太空望远镜，有史以来最强大的太空望远镜，计划于2021年12月下旬发射，前提是不再延期。美国国家航空航天局、加拿大航天局和欧洲航天局于1996年开始研究该飞船，原本计划在2007年发射，费用为5亿美元。但是该飞船已被多次推迟发射，最终成本将比预算高出90多亿美元。
但是许多科学家说，这个望远镜值得等待，也值得投资，因为它将能够做到哈勃太空望远镜无法做到的事情。它将帮助天文学家发现早期星系是如何形成的，探测其他行星上可能存在的生命迹象，并观察恒星的诞生。由于发射日期如此接近，天文学界非常兴奋，尽管他们的等待还没有完全结束。望远镜在太空中需要六个月的时间来准备工作。
回首2021，疫情的阴霾仍未散去，与COVID-19的科学对抗贯穿了整个年度；人类的征途已经迈向星辰大海，载人航天工程和太空望远镜为人类的宇宙征途添砖加瓦；从“祝融号”到“龙人”头骨，来自中国的科学突破令举世震惊；最令人惊喜的是，更多科学研究正在专注于人类活动对海洋环境和动物进化带来的影响并致力于为此做出改变！
这是艰难的一年，更多医学难题仍在等待人类攻克；这是惊喜的一年，科学的突破帮助我们破解史前文明的神秘密码！
科学的发展或许注定要在艰难中前行，我们期待，新的一年，科学的突破为人类文明的进步带来更多惊喜！
资料来源：
文章作者：Joe Spring，《史密森尼》副主编
编辑说明
迁移优先复用留存的22段原英文，并补译导言、结语和图注。最小校正中文希望号“环绕地球”、人属/智人混淆、珊瑚数据及前后时间关系；双方语版明确WHO是推荐使用疫苗、天气灾害5倍含报告改善，并修正莫那比拉韦原文错误剂量说法。未据外部网页扩写原账号没有保留的段落，也未把2021年的计划改写成当时已经发生。
补充参考资料
原英文出处：Smithsonian，Joe Spring，2021年12月23日
来源与编辑记录
根据博士科普公众号完整历史文章导出恢复。
校订说明：迁移优先复用留存的22段原英文，并补译导言、结语和图注。最小校正中文希望号“环绕地球”、人属/智人混淆、珊瑚数据及前后时间关系；双方语版明确WHO是推荐使用疫苗、天气灾害5倍含报告改善，并修正莫那比拉韦原文错误剂量说法。未据外部网页扩写原账号没有保留的段落，也未把2021年的计划改写成当时已经发生。
