在 1972 年的诺贝尔获奖感言中，美国生物化学家 Christian Anfinsen 提出一个愿景：他表示，有一天，有可能仅根据构成蛋白质的氨基酸的序列预测其 3D 结构。仅人体内就有数十万中蛋白质，这一进步将具有广泛的应用，提供基础生物学见解，并揭示有希望的新药靶点。现在近 50 年的发展，研究人员表明，人工智能（AI）驱动的软件可制造出成千上万准确的蛋白质结构——这一进步实现了 Anfinsen 的梦想，也是《科学》杂志 2021 年的年度突破。曾经蛋白质的结构只能通过艰苦的实验室分析确定。但现在可以快速计算数以万计的蛋白质和相互作用蛋白质的复合物。伦斯勒理工学院的结构生物学家 Gaetano Montelione 表示：“这是结构生物学的一次巨变。”领导其中一个预测项目的华盛顿大学西雅图分校计算生物化学家 David Baker 补充表示，随着现有结构的丰富，“计算和分子生物学的所有领域都将发生变化。”

对过去一百六十年出版书籍中语言的分析表明，我们正处于一个诉诸情感而非诉诸理性的时代。荷兰和美国的研究人员在 PNAS 期刊上发表论文，分析了 Google nGram 数据中 1850 到 2019 年 出版的数百万册图书中涉及理性和情感的语言，发现与理性相关的词汇在 1850 年之后系统性的增加，而与情感相关的词汇则在减少。但这一趋势在 1980 年代出现逆转，2007 年之后开始加速。与集体主义向个人主义的转变一致。研究人员认为，过去几十年，公众的兴趣从集体转向了个人，从理性转向了情感。

数百年来，因富含糖分且具有诱人的风味，苹果一直是酿酒的良好材料，如法国的诺曼底果酒（Calvados）和美国的苹果白兰地（applejack）。随着捣碎水果的发酵，会产生酒精和额外的风味化合物，增加了最终成酒的复杂口味。加热蒸馏发酵过的苹果可浓缩酒精，去除令人不快的发酵副产物，例如会带来不干净、腐臭、酸败和汗臭味道的羧酸。大多数生产商用间歇精馏生产苹果酒，因为它可以大量生产出味道清新、酒精含量高的蒸馏液。但是何时停止蒸馏才能获得最美味的酒一直都没有定论。此前 Andreas Liebminger 及其同事表明，杏子白兰地蒸馏液电导率的快速增加可靠地表明了停止蒸馏的理想时间。因此研究人员想调查这种方法是否也适用于苹果酒。研究人员表示，监测馏出物的电导率提供了一种简单的方法，确定生产质量和口味最理想的苹果酒的最佳条件。

想从事脑外科或者火箭科学方面的职业？很可能触手可及。一项研究表明，两种职业的从业人员不一定比普通大众更聪明。研究人员要求 329 名航空航天工程师和 72 名神经外科医生完成一系列任务以测试他们的认知能力。研究结果表明他们同英国公众几乎没什么不同。研究报告发表在《British Medical Journal》上。

使用最初由伦敦帝国理工学院设计的“Great British Intelligence Test”，两组人都进行了六个认知领域的在线评估。测试着眼于工作记忆、注意力和情绪处理等领域，并询问了受试者的年龄、性别和行业经验。然后将这两组的测试结果以及之前从 18,000 名英国公众收集的数据进行对比。研究发现神经外科医生在语义问题解决方面的得分明显高于火箭科学家，比如定义稀有词汇。与此同时，航空航天工程师在注意力和心智控制任务如旋转脑海中的物体图像方面的表现优于竞争对手。然而与公众的得分相比，火箭科学家在任何领域都没有表现出显著差异。

另一方面，神经科学家仅在两个方面得分不同：他们解决问题的速度更快，但记忆调用更慢。研究人员表示，这可能是由于“神经外科手术的快节奏性质……或者可能是在时间紧迫的情况下进行快速决策的培训产物——不过这种可能性比较小。” 研究认为：“有可能神经外科医生和航空航天工程师都被不必要地神话了，其他专业在这个方面可能值得被重视，未来的工作将会确定最值得重视的职业。”

暗物质无线电项目（Dark Matter Radio）试图检测特定频率范围内的隐形光子，这需要以非常耐心的方式扫描这种粒子可能发声的波长。产生的无线电将用于搜寻轴子。当前的 Dark Matter Radio 实验（Pathfinder）是未来更大项目的原型。它使用了一个体积为 1 升的圆柱体，该圆柱体由超导金属铌制成，周围紧密缠绕着铌丝。那是 Pathfinder 的感应器。如果一个隐形光子以 Pathfinder 调谐的频率通过它，磁场的变化就会在这个精巧的感应器周围感应出一个电压。DM Radio 团队成员、斯坦福大学物理学家 Stephen Kuenstner 表示：“零假设（null hypothesis）是这个装置不该有任何无线电波，只有在这种情况下，隐形光子（暗物质特殊味道）才能穿过这个盒子，有可能以与无线电波相同的方式与电路相互作用。”

为了放大 Pathfinder 接收到的任何信号，有一个六边形的铌板屏蔽罩覆盖了上述作为电容的组件。放大的信号接着被传输至名为 SQUID（超导量子干涉装置）的量子传感器，这是福特汽车在 1960 年代发明的技术。SQUID 位于无线电底部，可测量和记录接收到的任何信号。轴子的预期质量越小，粒子就越难以捉摸，因为它与普通物质的相互作用与其质量成正比。因此下一代 DM Radio 变得更加灵敏就很重要。实验的方式已经确定，项目首席研究员、斯坦福大学和斯坦福直线加速器中心的物理学家Kent Irwin表示：）“表盘上的频率就是轴子的质量。”这些粒子的质量甚至比你能想到的最小的东西——如原子或夸克还要小。这些粒子介于万亿分之一电子伏特至百万分之一电子伏特之间，一个电子伏特大约是质子质量的十亿分之一。

Pathfinder 使用的氦是气态的，保持在 4 开尔文（换句话说比绝对零度高4度），但是下一个实验 Dark Matter Radio 50L 将使用液化氦，将温度降低到绝对零度之上 1 度以内。更有利于“听”到暗物质。DM Radio 50L 位于斯坦福大学汉森实验物理实验室一个大房间的角落。房间看起来有点像 Willy Wonka 工厂里的电视室；它的天花板很高，有很多神秘的设备，而且房间是耀眼的白色。一边有两个 6 尺高的稀释物冰箱，收音机在深壁橱旁边。隔壁房间的罐子为这两台机器提供气态氦，然后它们被冷却至相对较低的2开尔文成为液态氦。镀金铜和铝护套内的磁铁将把任何检测到的轴子转换成无线电波，供物理学家解释。Irwin 表示：“粒子物理学界经常被喻为一艘战舰。需要花些时间才能转弯，而且有很大的冲劲。因此尽管我认为有很多理由相信这些类似无线电的暗物质信号（轴子信号）比弱相互作用大质量粒子（WIMPs）更有吸引力，但仍然有很多大型实验在寻找小东西。”

一项研究表明，全球海洋和土壤中的微生物正演化出消耗塑料的能力。研究扫描了从收集的 DNA 样本中发现的 2 亿多个基因，发现了 30,000 种不同的酶，可降解 10 种不同类型的塑料。 这项研究是首次针对细菌降解塑料潜力的大规模全球评估，分析的生物中有四分之一携带了合适的酶。研究人员发现，不同地区发现的酶的数量和类型与该地区塑料污染的数量和类型相匹配。科学家表示，结果“提供证据证明了塑料污染对全球微生物生态造成的可衡量影响”。每年有数百万吨塑料被倾倒在环境中，污染已遍布全球，从珠穆朗玛峰峰顶到海洋的最深处。减少塑料的使用量至关重要，正确收集和处理废物也是如此。但目前许多塑料很难降解和回收。使用酶将塑料快速分解成小块就可以用旧产品生产新的产品，从而减少对原生塑料生产的需求。新研究提供了许多新的、可供研究和工业使用的酶。

一个国际天文学家团队利用世界各地的望远镜完成了对爱因斯坦广义相对论迄今最具挑战性的测试。过去 16 年对双脉冲星的观察证明爱因斯坦的广义相对论预测的正确率在 99.99% 以内。天文学家在 2003 年发现了一个适合验证广义相对论在宇宙中等尺度下是否成立的观察对象：一个双脉冲星系统，其中之一每秒旋转 45 次，另一个每秒 2.8 次，两颗脉冲星 2.5 小时完成一次轨道运动。广义相对论预测双脉冲星系统中的极端加速度挤压时空结构，产生使系统减速的涟漪。两颗脉冲星预计将在 8500 万年后碰撞。能量损失的时间尺度是如此之长，微弱的影响难以发现。幸运的是旋转脉冲星的类时钟嘀嗒是追踪微小扰动的完美工具。

割草机定期割草，牛羊也会吃草，但草还是会继续生长。其惊人再生能力的秘密部分在于它叶子的形状，但这种形状如何产生却一直是争论的话题。开花植物可分为单子叶植物和双子叶植物。单子叶植物包括禾本科植物，它们叶子的底端环绕着茎，叶脉都是平行的。真双子叶植物，包括芸苔属植物、豆科植物和最常见的花园灌木和树木，其叶子从茎秆伸出，这部分被称为叶柄，这些植物通常具有宽阔的叶片，上面有网状的叶脉。在草类中，叶子底部形成管状结构，这种结构被称为叶鞘。叶鞘允许植物在长高的同时保持生长顶端靠近地面，保护它免受割草机的刀片或者食草动物的切齿伤害。研究人员对草叶如何生长的各种假设进行建模，根据实验结果测试了每个模型的预测。令他们感到惊讶的是，他们发现基于 19 世纪鞘叶柄等效观点的模型比目前的观点得到了更强有力的支持。对草地的研究表明，基于基因活动的共同模式，简单地调整生长规则就可以产生不同叶形的显著多样性，没有这样的多样性，我们的花园和餐桌会变得贫乏得多。

绝大多数观察显示，宇宙在大于数亿光年的尺度上是均匀分布的。但最新研究对此提出了质疑。英国中兰开夏大学的天体物理学家 Alexia Lopez 在 6 月的美国天文学会会议上描述了遥远星系弧，它像一个巨大的微笑，在天空中延展得如此之远，以至于需要20 个满月才能将它掩藏起来。这个微笑状的结构跨越了大约 33 亿光年的空间。Lopez 的“巨弧”似乎与几个世纪以来一直指引着天文学的观念相冲突：宇宙没有显著特征。从缩放的角度，无论你身在何处，或者是从哪个方向看，你都应该看到数量大致相同的星系在旋转。这个假设被奉为“宇宙学原理”，让研究人员仅根据我们从宇宙角落看到的东西就可以得出关于整个宇宙的全面结论。这条宇宙学原理作为现代宇宙学的一个承重支柱，越来越多地成了一个研究对象。一些挑战者，例如 Lopez 和她的同事，都是对异乎寻常的天体群感到困惑的天体物理学家。另一些宇宙学家持有不同观点，对宇宙中大部分物质都是以无法被我们的仪器检测到的“暗物质”和“暗能量”形式存在的共识感到不安。他们想知道理论家是否在用魔法般的幻觉修补过于简单的宇宙学理论。

德克萨斯农工大学医学院研究人员的一项新发现有望带来防止新冠病毒在人体内增殖的新疗法。新冠病毒如何逃逸免疫系统的机制目前仍然所知甚少。德克萨斯农工大学医学院和北海道大学的研究人员最近发现了一种重要机制，可解释新冠病毒如何逃逸免疫系统并在人体内复制的。研究报告发表在《自然通讯》期刊上。论文的主要作者、医学院的客座教授 Koichi Kobayashi 博士表示：“我们发现新冠病毒携带了一种抑制基因，可抑制免疫系统中的人类基因，对破坏受感染的细胞至关重要。”按常理说，人类免疫系统中的细胞可通过破坏受感染细胞让病毒无法复制，从而控制病毒感染。执行这一过程必不可少的基因被称为 NLRC5，它调节主要组织相容性复合体（MHC）1类基因，此类基因创造了一条对提供抗病毒免疫至关重要的途径。Kobayashi 表示：“感染期间，NLRC5 基因的数量和活性会增加，以提高我们根除病毒的能力。我们发现新冠病毒之所以能如此容易地复制，是因为该病毒携带一种名为 ORF6 的抑制基因，这种基因可以抑制 NLRC5 的功能，从而抑制了 MHC1 类通路。”

一种婴儿身上释放最为显著的无味化合物被发现能增加女性的攻击性减少男性的攻击性。被称为十六醛的化合物 HEX 能从人的皮肤、唾液和粪便中释放出来，是婴儿从头部释放出的最丰富分子之一。对小鼠的试验显示它能产生放松的作用。为了测试 HEX 对人类的影响，研究人员招募了 126 名参与者玩电脑游戏，其中一半人的嘴唇贴有注入 HEX 的胶带，另一半贴有相同的胶带但没有注入 HEX。结果显示，HEX 对男性和女性有着不同的影响，增加了女性的攻击性但遏制了男性的攻击性。HEX 被发现对人的大脑活动产生了不同的影响，减少了女性控制进攻性的大脑区域之间的神经交流，促进了男性相同大脑区域的神经交流。

大约公元前 100 年，希腊哲学家普鲁塔克在传记《莱库格斯的生活》中，叙述了古代斯巴达人是如何将新生儿交给长老委员会进行检查的。普鲁塔克写道，“健康强壮”的婴儿存活了下来，而那些被发现“出身卑微或畸形”的婴儿则被留在室外等待死亡，理由是后者的“自然生存条件差，既不利于他们自身，也不利于城市”。在此后的近 2000 年里，普鲁塔克的故事已经成为一个关于古希腊社会的被普遍接受的概念。但针对考古证据和文学资料的进一步研究表明，这个传说可能只是一个传说。加州州立大学长滩分校学者 Debby Sneed 在《Hesperia》上刊文提出，抛弃残疾婴儿并不是古希腊文化中被接受的一部分，即使这种情况偶有发生。一些考古证据也支持这一观点，表明出生时有严重健康问题的婴儿在出生后的一周内得到了照顾。

西方的蜜蜂在世界上大部分地区用于作物授粉和蜂蜜生产，在截然不同的环境中生存能力非凡——从热带雨林到干旱环境，再到冬季寒冷的温带地区。它土生土长在非洲、欧洲和亚洲，最近被认为起源于非洲。研究小组对来自蜜蜂原生地的 18 个亚种的 251 个基因组进行了测序，并利用这些数据重构蜜蜂的起源和分布模式。研究小组发现，基因数据强烈支持亚洲起源——很可能是西亚。通讯作者、约克大学理学院的 Amro Zayed 教授表示：“作为世界上最重要的传粉媒介之一，了解西方蜜蜂的起源以了解其进化、遗传以及它在扩散时如何适应环境至关重要。”研究还发现，蜜蜂基因组有几个“热点”帮助蜜蜂适应新的地理区域。虽然蜜蜂基因组有超过 12,000 个基因，但其中只有 145 个具有与今天发现的所有主要蜜蜂谱系相关的重复适应特征。

如果运动员血液中的某种物质可提高不运动或者不能运动的人的脑力？人们在运动时被放大的蛋白质是否有助于避免阿尔兹海默症和其他记忆障碍的症状？一项新研究描绘了诱人的前景，研究人员将在运动轮上跑了好几英里的小鼠的血液注射到久坐的小鼠体内，发现久坐的小鼠在学习和记忆测试中表现得更好了。这项发表在《自然》期刊上的研究还发现，久坐小鼠在接受运动小鼠的血液之后，与阿尔兹海默症和其他神经系统疾病相关的脑部炎症减少了。小鼠的科研结果不一定适用于人类。

研究使用的是大约三个月大的小鼠——大致相当于人类的 25 至 30 岁。其中一些小鼠是喜欢奔跑的夜行动物，可以在笼子里自由地使用运动轮，每个晚上跑上四到六英里。另一些小鼠笼子里的跑步轮则被锁死，它们可以在笼子里跑来跑去，但不能进行长时间的有氧运动。28天后，研究人员选取了第三组小鼠，它们同样不运动，但是注射了来自奔跑鼠或者非奔跑鼠的血浆——即围绕着血细胞的液体。接受奔跑鼠血浆的小鼠在学习和记忆两项测试中的表现都优于接受非奔跑鼠血浆的小鼠。在一项测试中，研究人员测量了小鼠回到之前遭到过足底电击的笼子里会恐惧多久，接受奔跑鼠血浆的老鼠恐惧的时间延长了 25%，这表明对压力事件有更好的记忆。他表示，在另一项测试中，注射了奔跑鼠血浆的小鼠找到浸没在不透明水中的平台的速度是另一组的两倍。研究小组还发现，注射了奔跑鼠血浆的小鼠的大脑产生了几种类型的脑细胞，包括那些在海马体中产生新神经元的细胞，海马体是一个参与记忆和空间学习的区域。一项基因分析表明，大约有 1,950 个基因随着跑步小鼠血液的注入而发生变化，或多或少地被激活。激活变化最大的250个基因中的大多数都与炎症有关，它们的变化表明大脑炎症减少了。

一项研究发现，通过食物摄入的微塑料水平会对实验室中的人体细胞造成伤害。伤害包括细胞死亡和过敏反应，研究首次表明在人类暴露相关水平上会发生这种情况。它对人体健康的影响并不确定，因为不知道在被排出体外前，微塑料会在体内停留多长时间。微塑料污染物污染了从珠穆朗玛峰顶到海洋最深处的整个地球。人们会通过食物、水以及呼吸摄入这些微小颗粒。研究分析了之前的 17 项研究，这些研究着眼于微塑料对人体细胞系的毒理学影响。科学家比较了对细胞造成损害的微塑料水平与人们通过受污染的饮用水、海鲜和食盐摄入的微塑料水平。他们发现摄入的微塑料水平造成了特定类型的伤害——细胞死亡、过敏反应和细胞壁损伤。

在新冠疫情期间，超重或肥胖者感染之后更容易出现重症和死亡。他们普遍有着其他健康方面的问题，但肥胖本身可能与之息息相关。研究人员现在报告新冠病毒可直接感染脂肪细胞。研究人员发现，新冠病毒会攻击脂肪细胞和身体脂肪中的某些免疫细胞。研究论文尚未经过同行评议，发表在预印本服务 biorxiv 平台上。如果其发现成立，将有助于解释为何超重或肥胖的患者更有可能发展出严重症状，且更有可能死亡。

根据发表在《Nature Communications》 期刊上的研究，大部分人都属于三种信息搜寻类型中的一种：考虑信息对其感受的影响：考虑信息是否对决策有用；信息是否与经常思考的问题有关。研究人员对543名研究参与者进行了五项实验，以评估影响信息搜索的因素。在一项实验中，参与者被问及他们希望了解多少健康信息，例如他们是否拥有阿尔茨海默症风险基因或被带来强大免疫系统的基因。在另一项实验中，他们被问及是否想查看财务信息，例如汇率或他们的收入在人群中的百分位，在另一个实验中，他们被问及是否愿意了解家人和朋友对他们某些特质的评价，例如聪明和懒惰程度。研究人员发现，人们根据这三个因素选择寻找的信息：预期效用、情感影响以及它是否与他们经常想到的事情相关。与测试的其他替代模型相比，这三个因素的模型最好地解释了寻求或者避免信息的决定。

2016 年首次探测到引力波为爱因斯坦的广义相对论提供了决定性的证据。但另一个预测仍未得到证实：根据广义相对论，每个引力波都应该在时空结构上留下不可磨灭的印记。它应该永久性地扭曲空间，即使在引力波通过之后，也会改变引力波探测器上的镜像。自从大约六年前的首次发现以来，物理学家们一直在试图弄清楚如何测量这种所谓的“记忆效应”。为什么引力波会永久改变时空结构？这要归结于广义相对论将时空和能量紧密联系在一起。

首先考虑一下当引力波穿过引力波探测器的时候会发生什么。激光干涉引力波天文台（LIGO）有两个L形的长臂。想象一个围绕着手臂的圆，圆心在手臂的交点，引力波会周期性地扭曲这个圆，垂直挤压它，然后水平挤压它，两者交替，直至引力波通过。两条长臂之间的长度距离会发生震荡——这种行为揭示了圆的扭曲以及引力波的通过。根据记忆效应，引力波经过后，圆应该永久保持微小的变形。原因与广义相对论描述的引力的特殊性有关。

LIGO 探测到的天体是如此遥远，它们的引力微弱到可忽略不计。但是引力波的作用范围比引力大得多。造成记忆效应的属性——引力势也是如此。用简单的牛顿术语来说，引力势可以衡量一个物体从某个高度坠落时会获得多少能量。将铁砧从悬崖上推下来，铁砧的速度可以用于重构从悬崖坠落所能获得的“潜在”能量。但在广义相对论中，时空根据物体的运动向不同方向拉伸和挤压，势不仅决定了某个位置的势能——它还决定了时空的形状。

八年前，一组研究人员启动了一个项目，仔细重复在癌症研究领域有影响力的早期实验。他们重复了 50 项实验，这些实验都是用小鼠和试管进行的初步研究，为新抗癌药物奠定了基础。周二报告的实验结果显示：大约有一半的科学成果不成立。在项目中，研究人员选取了 2010 年至 2012 年发表在《细胞》、《科学》和《自然》等重量级期刊上的癌症生物学论文，试图重复其中的实验。eLife 周二在线发布了该团队的两项研究，研究显示，总体上有 54% 的原始发现未能达到再现性项目预先设定的统计标准。

非营利组织 eLife 得到了霍华德休斯医学研究所的资助，该研究所还支持了美联社的健康与科学部门。在不成立的研究中，有一项研究发现某种肠道细菌与人类的结肠癌有关。另一项研究针对的是一种可以缩小小鼠乳腺肿瘤的药物。还有一项是针对潜在前列腺癌药物的小鼠研究。研究人员试图尽可能地减少癌症实验进行方式的差异。通常当他们对使用哪种品系的小鼠或者在哪里可以找到经过特殊设计的肿瘤细胞有疑问时，他们无法从完成原始工作的科学家那里获得帮助。美国国立卫生研究院校外研究副主任 Michael Lauer 表示：“我并不感到惊讶，但令人担忧的是，大约三分之一的科学家没有提供帮助，在某些情况下，还不只是没有帮助。”Lauer 表示，NIH 将在 2023 年对接受资助的机构提出要求，努力推动科学家之间的数据共享。

当发明工作遇阻时，爱迪生（Thomas Edison）会拿着一只钢球在扶手椅上打个小盹。当他睡着且肌肉放松时，钢球就会掉到地板上把他吵醒，这时候他就会对手上的问题有新思路。这也许只是一个故事。100 多年后，科学家在实验室里重复了这个技巧，揭示了这位著名的发明家确实找到了窍门。采用这种方法的人解决数学问题的几率增加了两倍。诀窍是在睡眠和清醒之间的过渡（就在深度睡眠之前）中醒过来。 研究小组还确定了一种与创造力提升阶段相关的大脑活动模式：中等水平的低频脑电波（被称为阿尔法）与放松有关，而低水平的德尔塔波是深度睡眠的标志。专家表示，研究人员在研究创造性解决问题的神经机制时可以专注于这种大脑特征。一个团队计划一项实验，通过实时监测脑电波帮助人们进入创意区。团队的首席科学家表示：“爱迪生的直觉在某种程度上是正确的，现在我们还有更多的东西要探索。”