圖片來(lái)源:英國(guó)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站
科技日?qǐng)?bào)記者?劉霞
????英國(guó)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站在近日的報(bào)道中,提出了能提升人類福祉并改善地球環(huán)境的8大創(chuàng)新,包括更好的電池、通用疫苗前體、阿爾茨海默病治療藥物等。如果這些技術(shù)未來(lái)能取得重大突破,并被大規(guī)模利用,不啻為地球和人類的福音。
通用疫苗前體
mRNA技術(shù)的進(jìn)步大大縮短了研發(fā)新疫苗所需的時(shí)間。為減少時(shí)間延遲,人們可能需要一種現(xiàn)成的通用疫苗前體,新病毒或細(xì)菌病原體可將其“激活”,從而生產(chǎn)出安全可靠的疫苗。
迄今最接近這一點(diǎn)的是對(duì)涵蓋特定類別所有病毒(如冠狀病毒)的通用疫苗的研究。去年11月,研究人員宣布研制出了一種適用于小鼠中所有20種已知甲型和乙型流感亞型的通用流感疫苗。
阿爾茨海默病療法
不管以何標(biāo)準(zhǔn),阿爾茨海默病療法都排在最令人向往的科學(xué)進(jìn)步的前列。
美國(guó)食品和藥品管理局2021年批準(zhǔn)了首個(gè)針對(duì)潛在病因的藥物阿杜那單抗。研究顯示這一藥物減少了大腦中β—淀粉樣蛋白斑塊的數(shù)量,但臨床試驗(yàn)中,它未能明確證明對(duì)人們的思維或記憶有任何益處。2022年第一種阿爾茨海默病藥物萊卡單抗宣布上市,該藥物聲稱可減緩認(rèn)知能力下降,但有效性仍有爭(zhēng)議,且有一些嚴(yán)重的副作用。
固氮谷物
與主要谷物不同,豌豆和豆類等豆科植物幾乎很少需要或不需要氮肥,它們直接從與其根相關(guān)的共生細(xì)菌中獲取氮。
讓谷物、蔬菜和其他作物擁有類似固氮能力的想法已經(jīng)存在了一個(gè)世紀(jì)。美國(guó)植物育種家諾曼·博洛格因開(kāi)發(fā)無(wú)需大量氮肥的高產(chǎn)作物品種而榮膺諾貝爾和平獎(jiǎng)。博洛格希望人類擁有“綠色高產(chǎn)的小麥、水稻、玉米、高粱和黍類,每公頃作物能從固氮細(xì)菌那里免費(fèi)獲得100公斤氮”??茖W(xué)家們?cè)阼b定固氮基因并將其實(shí)驗(yàn)性轉(zhuǎn)移到非豆科植物方面已取得了一些進(jìn)展。
更有效的光合作用
光合作用效率即使取得較小改善也會(huì)對(duì)作物產(chǎn)量產(chǎn)生巨大影響。
過(guò)去10年的研究表明,實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)有三條途徑:一是提高二磷酸核酮糖羧化酶的效率;二是尋找能使根更有效地收集水分和養(yǎng)分的基因,并利用合成工程將這些基因融入植物體內(nèi);三是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量更高、生長(zhǎng)更快、氮利用效率更高的水稻植物。
更好的電池
現(xiàn)代鎳鎘電池的能量密度為150Wh/L,商用鋰離子電池的最高能量密度為755Wh/L,美國(guó)電池制造商正在開(kāi)發(fā)能量密度為1150Wh/L的鋰電池。
盡管如此,電池的能量密度仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前廣泛使用的液體燃料。過(guò)去50年,電池的最高能量密度增加了5倍,如果人們能在未來(lái)50年內(nèi)保持這一速度,那么電池的能量密度將達(dá)到3750Wh/L,但對(duì)于電動(dòng)波音787來(lái)說(shuō),這仍然不夠。
綠色塑料
目前,科學(xué)家們已研制出了源于農(nóng)作物或微生物的可生物降解塑料,但產(chǎn)量不足1%。此外,塑料具有許多不同的功能,需要發(fā)明各種既便宜又堅(jiān)固的綠色塑料。為了不與食品生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng),這些塑料不應(yīng)由農(nóng)作物衍生的化合物,而應(yīng)由現(xiàn)成有機(jī)廢物、微生物和無(wú)機(jī)材料制成。這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),不過(guò)回報(bào)同樣巨大。
不含水泥的混凝土
但不幸的是,制作混凝土必須用到水泥,而水泥的生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的碳排放約占全球碳排放量的8%。
2021年,日本東京大學(xué)科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種新的混凝土配方,使用酒精和催化劑,將沙子和礫石黏合在一起,而不需要用到水泥。
德國(guó)科學(xué)家嘗試用碳纖維墊代替鋼筋作為混凝土中的加強(qiáng)筋。2021年9月,由海茵建筑設(shè)計(jì)完成的全球首個(gè)碳纖維混凝土建筑“Cube”于德累斯頓正式亮相。未來(lái),人們需將這兩種技術(shù)結(jié)合起來(lái),制造出更便宜的材料,然后在全球范圍內(nèi)擴(kuò)大生產(chǎn)。
更好的回收技術(shù)
人類使用大量能源和原材料生產(chǎn)出越來(lái)越多的產(chǎn)品,但只回收了一小部分。塑料的回收率只有9%;紙張的回收率只有約60%;電子垃圾的回收率不到20%,盡管其含有的金、銀、銅和稀土金屬比任何已知的礦物都多?;厥绽玫暮锰幈娝苤祟愋枰_(kāi)發(fā)更好的回收技術(shù)。