網(wǎng)站小編空城舊憶據(jù)網(wǎng)絡(luò)最新關(guān)于“世界上最復(fù)雜的科學(xué)（世界上最復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)）”報(bào)道資料整理發(fā)布相關(guān)事件細(xì)節(jié)！本文目錄一覽：

1、世界四大科學(xué)難題是什么 2、超2億個(gè)缺失的人類基因組首次破譯，為什么說(shuō)這是世界上最復(fù)雜的謎題之一？ 3、世界十大最瘋狂的科學(xué)實(shí)驗(yàn) 科拉超深鉆孔導(dǎo)致蘇聯(lián)解體 世界四大科學(xué)難題是什么

世界四大科學(xué)難題：

1、人體基因結(jié)構(gòu)：人的基因存儲(chǔ)在一個(gè)螺旋形的大分子中。科學(xué)家希望能準(zhǔn)確地知道在哪一種基因中存儲(chǔ)哪些信息，因?yàn)槊糠N基因由約3萬(wàn)個(gè)信息構(gòu)成，要一個(gè)一個(gè)地檢查，才查明約1萬(wàn)種基因中的1種。日前，科學(xué)家們已解出一個(gè)志愿者的全部基因密碼，如能揭開全部基因的秘密，那么由于基因受損而引起的癌癥、糖尿病以及其它迄今已知的4多種遺傳疾病都可以通過修復(fù)基因來(lái)根治。

2、宇宙中的黑暗物質(zhì)：根據(jù)新的計(jì)算，宇宙間存在的物質(zhì)比天文學(xué)家看見的要多九倍，宇宙爆炸論才能成立。然而這些物質(zhì)在哪里，是什么成分，是否還能發(fā)現(xiàn)大量的黑暗物質(zhì)，完全是個(gè)未知數(shù)。

3、受控核聚變；用7克氫核燃料能夠產(chǎn)生6噸煤的能量，而且氫核燃料是從水中提取的，用之不盡，對(duì)人類和環(huán)境的危害也只是能源的1%。理論問題雖然解決了，實(shí)際問題還沒解決。氫核聚變的前提是1億度高溫，如何建造能承受如此高溫的熔爐。

4、生命起源；美國(guó)科學(xué)家米勒仿造出4億年前地球上的條件，結(jié)果在此條件下產(chǎn)生出氨基酸---生命的組成部分。但是如何演變成生命仍然是個(gè)謎，計(jì)算機(jī)科學(xué)家編制出人工生物的程序，在計(jì)算機(jī)世界中觀察“生命”起源，他們認(rèn)為，這是理解生命結(jié)構(gòu)的第一步，未來(lái)的目標(biāo)要模擬出生命的形成。

[img]超2億個(gè)缺失的人類基因組首次破譯，為什么說(shuō)這是世界上最復(fù)雜的謎題之一？

歷時(shí)22年，研究人員終于從頭到尾破譯了完整的人類基因組序列。

鈦媒體App4月1日消息，據(jù)科技日?qǐng)?bào)，全球頂級(jí)期刊《Science》（科學(xué)）雜志今天凌晨連發(fā)6篇論文報(bào)告，公布了人類基因組測(cè)序的最新進(jìn)展：國(guó)家人類基因組研究中心(NHGRI)組成的端粒到端粒 (T2T) 聯(lián)盟科學(xué)團(tuán)隊(duì)，通過新的技術(shù)研究出全球第一個(gè)完整的、無(wú)間隙的人類基因組序列，首次揭示了高度相同的節(jié)段重復(fù)基因組區(qū)域及其在人類基因組中的變異。

這是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人類參考基因組，即2013年發(fā)布的參考基因組序列（GRCh38）的“重大升級(jí)”，增加了之前整條染色體上隱藏的DNA片段，破譯了缺失的大約2億個(gè)DNA堿基對(duì)以及2000多個(gè)新基因——占人類基因組的8%。

這篇研究成果意義重大。科研人員揭示的完整人類基因組序列，是世界上最復(fù)雜的謎題之一，這一研究使得人類第一次看到最完整的、無(wú)間隙的DNA堿基基因序列，對(duì)于人類了解基因組變異的全譜，以及某些疾病的遺傳貢獻(xiàn)至關(guān)重要，將會(huì)推動(dòng)與癌癥、出生缺陷和衰老相關(guān)的研究與科學(xué)發(fā)展。

同時(shí)，這也是《Science》創(chuàng)刊141年來(lái)，首次在同一期雜志中連發(fā)6篇論文揭示人類基因組研究。

本論文作者，圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)家Ting Wang（音譯：王庭）表示，此次擁有完整的基因組，一定會(huì)改善生物醫(yī)學(xué)研究。“毫無(wú)疑問，這是一項(xiàng)重要的成就。”

據(jù)中國(guó)科學(xué)報(bào)，人類基因組計(jì)劃參與者、中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所研究員于軍表示，假如把人類基因組序列比作一輛非常復(fù)雜的汽車，那么與20年前完成的人類基因組草圖相比，完整的新序列非常于增添了更多零件。

“我們看到了以前從未閱讀過的章節(jié)，”本論文通訊作者，華盛頓大學(xué)霍華德-休斯醫(yī)學(xué)研究所（HHMI）研究員Evan Eichler（艾希勒）表示，這是全行業(yè)的一件大事。

Science封面圖研究人員到底破譯了什么？人類基因組由超過60億個(gè)獨(dú)立的DNA堿基、大約2-3萬(wàn)個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因（整個(gè)基因仍未有統(tǒng)一答案）組成，與黑猩猩等其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物的數(shù)量差不多，分布在23對(duì)染色體上。為了讀取數(shù)以萬(wàn)計(jì)的基因組，科學(xué)家們首先將所有的DNA鏈切成幾百到幾千個(gè)單位長(zhǎng)度的DNA片段。然后用測(cè)序機(jī)器讀取每個(gè)片段中的各個(gè)堿基，科學(xué)家們?cè)噲D按照正確的順序組裝這些片段，就像拼湊一個(gè)復(fù)雜的拼圖。

2001年2月12日，由6國(guó)科學(xué)家共同參與的國(guó)際人類基因組計(jì)劃首次公布人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果；2003年4月15日，公布了人類基因組序列草圖。

然而，由于技術(shù)限制，當(dāng)初的人類基因組計(jì)劃留下了大約8%的“空白”間隙。這部分很難被測(cè)序，由高度重復(fù)、復(fù)雜的DNA塊組成，其中包含功能基因以及位于染色體中間和末端的著絲粒和端粒。

實(shí)際上，核心的挑戰(zhàn)在于，基因組的某些區(qū)域反復(fù)重復(fù)相同的堿基。重復(fù)的區(qū)域包括著絲粒和核糖體DNA等，過去無(wú)法按照正確的順序組裝一些被切碎的片段。這就像擁有相同的拼圖碎片一樣，科學(xué)家們不知道哪塊碎片在哪里，因此基因組圖中留下了很大的空白。

而且大多數(shù)細(xì)胞包含兩個(gè)基因組--一個(gè)來(lái)自父親，一個(gè)來(lái)自母親。當(dāng)研究人員試圖組裝所有的片段時(shí)，來(lái)自父母雙方的序列可能混合在一起，掩蓋了個(gè)體基因組內(nèi)的實(shí)際變異。

如今，研究人員通過新的納米機(jī)器設(shè)備與核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了新的無(wú)間隙版本T2T-CHM13，由30.55億個(gè)堿基對(duì)和19969個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因組成。增加了近2億個(gè)堿基對(duì)的新DNA序列，包括99個(gè)可能編碼蛋白質(zhì)的基因和其中近2000個(gè)需要進(jìn)一步研究的候選基因。

這些候選基因大多數(shù)是失活的，但其中115個(gè)仍然可能表達(dá)。團(tuán)隊(duì)還在人類基因組中發(fā)現(xiàn)了大約200萬(wàn)個(gè)額外的變異，其中622個(gè)出現(xiàn)在與醫(yī)學(xué)相關(guān)的基因中。此外，新序列還糾正了GRCh38中的數(shù)千個(gè)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤。

近端著絲粒染色體的顯示圖樣（來(lái)源：論文）

具體而言，新序列填補(bǔ)的空白包括人類5條染色體的整個(gè)短臂，并覆蓋了基因組中一些最復(fù)雜的區(qū)域。其中包括在重要的染色體結(jié)構(gòu)中及其周圍發(fā)現(xiàn)的高度重復(fù)的DNA序列，如染色體末端的端粒和在細(xì)胞分裂過程中協(xié)調(diào)復(fù)制染色體分離的著絲粒。

此外，新序列還揭示了以前未被發(fā)現(xiàn)的節(jié)段重復(fù)，即在基因組中復(fù)制的長(zhǎng)DNA片段，并揭示了關(guān)于著絲粒周圍區(qū)域的前所未見的細(xì)節(jié)。這一區(qū)域內(nèi)的變異性可能為人類祖先如何進(jìn)化提供新證據(jù)。

值得一提的是，本研究成果的關(guān)鍵進(jìn)展，其實(shí)是利用了新的技術(shù)設(shè)備——英國(guó)牛津納米孔技術(shù)公司和太平洋生物科學(xué)公司制造的快速迭代的基因測(cè)序機(jī)器。

早在2017年，國(guó)家人類基因組研究中心(NHGRI)負(fù)責(zé)人Adam Phillippy（亞當(dāng)-菲利皮），以及加州大學(xué)圣克魯茲分校(UCSC)的凱倫-米加意識(shí)到，新的納米孔機(jī)器實(shí)現(xiàn)了一次準(zhǔn)確讀取100萬(wàn)個(gè)DNA堿基的能力，可以為最終解決基因組難點(diǎn)打開了大門。

大約在同一時(shí)間，華盛頓大學(xué)霍華德-休斯醫(yī)學(xué)研究所（HHMI）Evan Eichler（艾希勒）領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，使用太平洋生物科學(xué)公司的設(shè)備技術(shù)，可以解決更復(fù)雜形式的遺傳變異技術(shù)。

因此，三人一起創(chuàng)辦了端粒到端粒（T2T）聯(lián)盟，利用全球約100名科學(xué)家團(tuán)隊(duì)資源，使其加快了研究佳偶。

隨后，該團(tuán)隊(duì)連續(xù)六個(gè)月不間斷地利用快速迭代的納米孔基因測(cè)序機(jī)器，并請(qǐng)來(lái)幾十位科學(xué)家來(lái)組裝這些基因片段并分析結(jié)果。最終利用設(shè)備、技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)讀數(shù)測(cè)序讀數(shù)，并將長(zhǎng)讀測(cè)序與牛津納米孔的數(shù)據(jù)相結(jié)合，準(zhǔn)確率超過了99%，填補(bǔ)了全球基因?qū)W研究的空白。

一直到2020年夏天，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)拼上了兩條染色體。在新冠疫情爆發(fā)的期間，團(tuán)隊(duì)通過Slack等通訊工具進(jìn)行遠(yuǎn)程工作，獲得了另外21條染色體，將每個(gè)染色體從一端或端粒排序到另一端。而且，科研人員人員還試圖組裝基因組中最難的區(qū)域，即著絲粒中高度重復(fù)的DNA序列。

最終，通過長(zhǎng)時(shí)間的研究與團(tuán)隊(duì)合作，該團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)染色體進(jìn)行了測(cè)序，包含了編碼用于制造核糖體的RNA的基因的多個(gè)拷貝，總共400個(gè)。

2021年6月，這份研究成果首次發(fā)表在預(yù)印版平臺(tái)bioRxiv上。經(jīng)過同行評(píng)議等，如今一系列論文登上了《Science》（科學(xué)）雜志。

研究人員在會(huì)后采訪中表示，下一階段的研究將對(duì)不同人的基因組進(jìn)行測(cè)序，以充分掌握人類基因的多樣性、作用以及人類與近親、其它靈長(zhǎng)類動(dòng)物的關(guān)系。

年增速超20%，中國(guó)百億基因市場(chǎng)前景廣闊

隨著生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新的行業(yè)層出不窮，本次研究成果所屬的中國(guó)基因測(cè)序行業(yè)是一個(gè)百億級(jí)市場(chǎng)，擁有廣闊的發(fā)展前景。

根據(jù)千際投行的研究統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，早在2019年，基因測(cè)序所在的全球生物制品行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模就達(dá)到了3172億元，未來(lái)五年有望達(dá)到萬(wàn)億級(jí)別。其中，2019年中國(guó)基因測(cè)序行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為149億元，年增速超20%。

近年來(lái)，基因測(cè)序行業(yè)得到迅速發(fā)展，吸引了大量資本和企業(yè)的進(jìn)入。從產(chǎn)業(yè)上下游來(lái)看，基因測(cè)序產(chǎn)業(yè)鏈主要包括了上游儀器、中游服務(wù)提供商以及下游終端應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)。涉及到的公司包括華大基因、達(dá)安基因、藥明康德，以及互聯(lián)網(wǎng)巨頭蘋果公司、亞馬遜、谷歌、微軟等。

整個(gè)產(chǎn)業(yè)看似簡(jiǎn)單，但上游的基因測(cè)序儀及配套試劑是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈壁壘最高的部分，下游終端應(yīng)用還涉及領(lǐng)域覆蓋面非常廣，既包括醫(yī)療領(lǐng)域的人體基因組、人體微生物基因組以及基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，還包括非醫(yī)療領(lǐng)域的環(huán)境治理、石油存儲(chǔ)探測(cè)、農(nóng)牧軟文種等。

實(shí)際上，早在幾十年前，醫(yī)學(xué)界就對(duì)此有過嘗試，將狒狒的心臟移植給了一個(gè)罹患先天性心臟病的孩子。如今，通過嵌合的方式，通過基因編輯的方式，甚至是通過合成生物學(xué)的方式，實(shí)現(xiàn)了豬心臟在人類身上的移植。

華大集團(tuán)CEO尹燁曾表示，其實(shí)，今天人類進(jìn)入了生命時(shí)代，我們關(guān)心的則是自身的基因和健康，以此就將去整合物理世界、信息世界和生命世界。

在應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓寬，測(cè)序能力進(jìn)一步加強(qiáng)的共同促進(jìn)作用下，全球基因測(cè)序行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將不斷增長(zhǎng)，中國(guó)基因行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模雖然與全球頭部企業(yè)差距較大，但是在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中仍然占據(jù)較大的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)要想提高國(guó)際市場(chǎng)份額，還需進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，未來(lái)發(fā)展具有巨大的想象空間。

今天，新的基因組序列研究成果，是科研人員必不可少的第一步，也是實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的重要一步。

Evan Eichler（艾希勒）表示，“現(xiàn)在我們有了一塊羅塞塔石碑（注：一塊制作于公元前196年的花崗閃長(zhǎng)巖石碑，解讀出已經(jīng)失傳千余年的埃及象形文之意義與結(jié)構(gòu)），可以在未來(lái)研究數(shù)十萬(wàn)個(gè)其他基因組的完整編譯。”

世界十大最瘋狂的科學(xué)實(shí)驗(yàn) 科拉超深鉆孔導(dǎo)致蘇聯(lián)解體

無(wú)數(shù)次失敗的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，才能獲得最終的成功，但是一般科學(xué)實(shí)驗(yàn)都是在理論支持下完成的，而且是有意義的。然而世界十大最瘋狂的科學(xué)實(shí)驗(yàn)卻是令人費(fèi)解的。雖然說(shuō)這些科學(xué)實(shí)驗(yàn)的初衷是非常好的，然而卻沒有全面分析，結(jié)果導(dǎo)致了一系列后果，當(dāng)中更有甚者直接導(dǎo)致蘇聯(lián)解體。

一、科拉超深鉆孔

我們對(duì)深空的了解，遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于我們對(duì)地底的，有時(shí)候，所謂科學(xué)的高度，也可以是負(fù)的，蘇聯(lián)人在1989年，把一個(gè)坑挖到了-12,289米。蘇聯(lián)人不但在太空和美國(guó)人慪氣，在刨坑這件事情上，蘇聯(lián)人也不甘落后。蘇聯(lián)人以科學(xué)之名，他們?cè)诳死雿u，挖了不少于三個(gè)無(wú)敵深坑，其中最深的一個(gè)代號(hào)「SG-3」，達(dá)到了12289米的歷史記錄(目前保持世界第三)。

感謝蘇聯(lián)人的執(zhí)著，關(guān)于地球內(nèi)部的科學(xué)數(shù)據(jù)如泉涌一般來(lái)到地面，一直挖到巖石成為流質(zhì)，人類的鉆頭已經(jīng)無(wú)法承受地球內(nèi)部的高溫高壓為止。九十年代初，科學(xué)家終于成功把前蘇聯(lián)坑成了二流窮國(guó)，蘇聯(lián)轟然解體，克拉島上的鉆井平臺(tái)也隨之被遺棄。

二、特斯拉塔——人類最早的無(wú)線通訊實(shí)踐

或許，這家伙沒有上面那些龐然大物來(lái)得刺激，但這座矗立在長(zhǎng)島上的鐵塔，也是足以載入史冊(cè)之物。901年，神奇科學(xué)家特拉斯從石油大亨摩根(Morgan)那里獲得15萬(wàn)美元的資助，由著名建筑設(shè)計(jì)師Stanford White操刀，開始了他的「跨太平洋無(wú)線電廣播和輸電」實(shí)驗(yàn)。

特拉斯雄心勃勃，想要在摩根的巨額支持下，在這棟磚房里，借助187英尺高的鐵塔完，完成向全球無(wú)線輸送電力的夢(mèng)想。夜空里，特拉斯的鐵塔會(huì)產(chǎn)生巨大藍(lán)色電弧。但特拉斯的瘋狂計(jì)劃，在1901年12月，被Guglielmo Marconi搶先，Marconi成功從英國(guó)，向紐芬蘭發(fā)送了人類第一封電報(bào)后，摩根立刻撤走了資助。為了還清巨額債務(wù)，特拉斯不得不在1905年關(guān)閉了實(shí)驗(yàn)設(shè)置并遺棄。現(xiàn)如今，人們正在努力將特拉斯塔改造為博物館，紀(jì)念這位傳奇科學(xué)家。 上一頁(yè) 0 /4 下一頁(yè)

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