回顾2024年的科学新闻，我们会有一种不同于2023年疾风骤浪的稳妥感，这种感觉一方面来自已经开展的工作又往前迈了一大步。
比如：嫦娥六号完成月背采样，星舰多次成功试飞；另一方面来自于许多研究进入了实用阶段，比如：有不俗应用表现的人工智能，能近100%预防艾滋病的长效药。这并不是说科学家没有为我们埋下新的种子，基础技术突破为实现容错量子计算带来了曙光，核钟的出现也让我们有可能在更精确计时之余探索原子核内部的细节。
世界依然在进步，我们乐于见到这种稳中有进的局面。
ChatGPT诞生刚满两年，基于人工智能（AI）的各类应用已层出不穷。随着大语言模型的复杂推理能力显著提升，以及多模态模型的跨模态数据处理能力取得突破性进展，AI已经向我们展示了越来越多的可能性。而在更广泛的行业内，AI也为解决现实世界中的复杂问题提供了新的路径：Alphafold3展开了生命分子相互作用预测的新篇章；AlphaGeometry的数学能力已经逼近竞赛金牌获得者；考古学家借助AI识别古卷轴上的文字；GenCast预报天气的表现超过了最好的传统中程天气预报……越来越多的领域借助AI的力量取得了新的突破。毫无疑问，我们已经进入了一个AI深度参与的新时代。
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细胞器起源让人着迷。此前的研究表明，线粒体、叶绿体和载色体均由内共生细菌演化而来。在一篇2024年发表于《科学》的论文中，研究人员在贝氏布拉藻中发现了第4种由内共生过程演化而来的细胞器——硝化原生质体（nitroplast）。它能将氮气转化为细胞可利用的化合物，是真核细胞内首个已知的固氮细胞器。这种细胞器起源于藻类细胞的一种内共生细菌，它在大约一亿年前演化成细胞器，开始依赖于宿主细胞的蛋白质，并通过宿主细胞世代相传。这一转变赋予了单细胞藻类固氮的能力，将原本属于原核细胞的功能扩展到了真核细胞中。该研究为内共生体演化形成细胞器的机制提供了新的见解。
艾滋病是全球性公共卫生问题，每年仍有上百万人感染人类免疫缺陷病毒（HIV）。2024年6月，吉利德科学公司宣布，其长效艾滋病药物来那卡帕韦（Lenacapavir）在3期临床试验中展现惊人效果：两千余名注射该药的女性参与者HIV感染率为零，艾滋病暴露前预防有效率达100%。同年9月，在另一项临床试验中，来那卡帕韦在不同性别参与者中也实现了99.9%的预防效果。来那卡帕韦于2022年获批用于治疗多重耐药型HIV感染者，每年仅需给药两次，这极大提升了患者的依从性。2024年10月，吉利德宣布授权多家制造商在120个中低收入国家生产来那卡帕韦的仿制药，以提高其可及性，这或将使人类距离终结艾滋病的目标更近一步。
2024年伊始，多家公司都积极推动自研的脑机接口（BCI）设备进入临床。1月30日，Neuralink大脑植入物首次在人类被试中取得成功，让颈髓损伤8年的被试仅靠大脑想法就能处理多项任务，数月后，其又宣布第二例被试进展良好。8月，Synchron植入人脑皮层附近血管中的BCI设备获批可永久植入人脑以进行研究和评估，且已为10名被试植入。今年，我国工信部宣布推动BCI的标准建设和临床转化。清华大学、复旦大学等在利用BCI设备帮助患者恢复运动和交流上，取得重大突破，已有数百人受益。距离人类首次植入BCI设备已过去9年，其发展已进入如火如荼的阶段。更广泛的临床探索，将BCI与人工智能等融合，或不仅能挽救生命，还能推动脑机融合智能的到来。
2024年9月，日本化学家在《自然》上发表论文称，首次在实验中观察到稳定的单电子碳-碳共价键。共价键往往是指原子间通过共享成对电子形成的化学键。但不到100年前，因在化学键方面的工作取得诺贝尔化学奖的莱纳斯·鲍林曾预言单电子共价键的存在。然而，此前化学家迟迟没能找到含单电子碳-碳共价键的稳定化合物，因为这种仅共享一个电子的键很不稳定。现在，化学家创造了一种分子，其中心的碳-碳键被拉长，很容易失去电子，形成难以捉摸的单电子键。重要的是，该弱键由稳定的碳环“外壳”包围，得到了很好的保护。这一发现突破了现有化学键极限，有助于化学家进一步探索化学键的边界所在。
月球因为潮汐锁定，只有一面面向地球。已有研究表明，月球正面和背面在成分、结构上都存在明显区别。但科学家一直没有月球背面的土壤样本，难以进一步了解月球的地质演化历史。2024年5月、6月，嫦娥六号成功发射，降落在月球背面，采集月球背面的土壤样品，将它带回地球，实现世界首次月球背面采样返回。此次任务共采集了1935.3克月背样品。科学家已经对嫦娥六号样品展开了大量研究。首批成果表明，月球背面火山活动至少持续了14亿年以上，月幔源区的物质组成是月海玄武岩分布的重要控制因素，月球正面和背面遭受陨石撞击的概率相当，这些都深化了我们对月球地质演化的认知。预计后续还会有更多成果出炉。
2024年再次刷新了人类有记录以来最热一年的纪录。更为可怕的是，全球升温目前已经单年超过了工业化前1.5摄氏度。欧盟哥白尼气候变化服务局的数据显示，2023年7月至2024年6月期间，全球平均气温创下历史新高，较工业化前高约1.64℃。2024年2月5日，发表于《自然·气候变化》的一篇论文提出，全球表面平均温度的增幅可能已经超过了1.5°C。11月11日，发表于《自然·地球科学》上的研究表明，和18世纪之前相比，到2023年末人类活动引起的气候变化可能已经导致气候变暖约1.5°C。尽管这并不意味《巴黎协定》承诺的长期目标已经失效，但确实敲响了警钟，提醒我们必须立即采取更有力的行动来应对气候变化。
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