美国哈佛大学科学家将受激拉曼散射（SRS）显微镜和核磁共振成像（MRI）技术结合，研制出一种最新的生物医学成像设备，极大拓展了SRS显微镜的视野。其速度之快精度之高，如同“视频”，足以使科学家直接目睹分子在活组织中的运动。研究论文发表在最新一期《科学》杂志上。
“此前，SRS显微镜每分钟只能拍摄一幅画面，用于活的动物或人体就太慢了。”哈佛大学化学与化学生物学教授谢晓亮说，“我们大大提高了采集数据的速度，使拍摄达到了视频速率。”研究小组还用这种新型SRS显微镜追踪药物在皮肤下的移动，其能清晰显示出药物实时吸收情况。如与内镜检查术结合，还能一层一层观察组织的三维结构。
新型SRS显微镜的工作原理是探测原子之间化学键的内在震动，由于融合了MRI技术，在透视深度上更适合拍摄体内器官和其他大目标，既可广泛用于拍摄器官和组织结构的静态图像，也能在亚细胞水平以流动画面观察细胞中的蛋白质、脂质和水。
同多种常用的观察生物分子的技术相比，新型SRS显微镜优势明显。它能采集分析照射生物样本的近30%激光，比传统SRS显微镜高出30倍；并且不需要插入荧光标记，避免了绿色荧光标记蛋白质扰乱生物路径或压住较小生物分子的问题。此外，传统的红外显微镜空间分辨率太低，并需要给样本脱水；自然的拉曼显微镜需要很高的激光能量，整体耗时很长，在活样本中的应用受到限制；相干反斯托克拉曼散射显微镜在拍摄除了脂质以外的大多数分子时对比度不够，而新型SRS显微镜都能突破这些局限。
研究人员表示，新型SRS显微镜在医疗领域的应用前景广阔。比如，手术之前必须将样本送检以用于组织分析，这个过程大约要花20分钟，其间病人需要等在手术台上，而新技术可提供实时扫描透视，有助于加速外科手术，清除肿瘤和其他损伤。谢晓亮说：“这一项目开始于11年前，核磁共振技术花了30多年才用于临床，我们期望这种SRS显微镜尽早应用于医院。”
通常，人造物体的运动均遵循经典力学定律。然而，今年3月科学家宣布的研究成果首次打破了常规，他们设计出了一种精巧的实验装置，其运动方式只能用量子力学来描述。为了表彰研究人员的实验在概念上的拓展、实验背后的独创性以及其众多的潜在用途，《科学》杂志将其评选为2010年最重大的科学突破。
美国加州大学圣巴巴拉分校的物理学家安德鲁·克莱兰德和约翰·马丁尼斯与同事一起设计的实验机械是一个人们裸眼可见的、极其细小的、由半导体材料制作的“量子鼓”。研究中，科学家首先将“量子鼓”冷却至“基态”（量子力学定律中的最低能态）。随即，将“量子鼓”提高一个量子级，让其达到激发态。此外，研究人员甚至设法让“量子鼓”同时处于两种能态，以同时处在振动和不振动的叠加状态，这种奇怪的现象合理地存在于量子力学独特的法则中。
量子机械证明，量子力学原理既适用于大到肉眼可见物体的运动，又适用于原子和亚原子颗粒的运动。它为人们朝着完全控制物体量子级振动的方向迈出了关键性的第一步。这种对某种人造装置运动的控制将允许科学家们操控那些微小的运动，如同他们现在对电流和光子的控制。这种能力转而可能引导人们开发出新装置以控制光量子态、超灵敏力探测器，并最终探求量子力学和我们现实感之间的界限。
本年度其他九项科学突破如下：
合成生物学：在生物学和生物技术的一个决定性时刻，研究人员组合了一个合成基因组，并用它转变了一种细菌的身份特性。合成基因组取代了细菌的核糖核酸，导致其生产出一组新的蛋白质。该研究成就促使美国国会召开了关于合成生物学的听证会。研究人员预计，未来量身定制的合成基因组可用来产生生物燃料、医药品或其他有用的化学制品。
尼安德特人基因组：研究人员完成了尼安德特人基因组测序，基因组取自3.8万年至4.4万年前曾经生活在克罗地亚的3名女性尼安德特人的骨头。他们采用了对核糖核酸（DNA）降解片段进行测序的新方法，并首次对现代人的基因组与尼安德特人的基因组进行了直接比较。
艾滋病病毒预防：对两种新颖预防艾滋病病毒方法进行的试验取得了不容置疑的成功：一种是含有抗艾滋病病毒药物泰诺福韦（tenofovir）的阴道凝胶，它可使女性被感染率减少39%；另一种为口服药物前接触预防法，其让一组男子以及与男性有性关系的变性女子（出生时为男性）感染艾滋病病毒的几率减少了43.8%。
外显子组测序/罕见疾病基因：对于研究因单一有缺陷基因导致罕见遗传性疾病的研究人员而言，仅对某一基因组中的外显子（即基因组中担当蛋白质编码的极小部分）进行测序，就能发现特殊的、至少造成12种疾病的基因突变。
分子动力学模拟：模拟蛋白质在折叠时产出的旋转始终是一个组合噩梦。如今，借助世界上强大的计算机能力，研究人员能跟踪微小的正在折叠的蛋白质中原子运动，跟踪时间比过去任何方法都要长100倍。
量子模拟器：为了描绘在实验室所看见的情况，物理学家根据方程式推测了理论，这些方程式可能极其难以求解。然而在今年，研究人员通过制造量子模拟器发现了一条捷径。量子模拟器为人造晶体，激光光点在晶体中扮演的是代替电子而被截留在激光中的离子和原子。这些装置为凝聚态物理学中的理论问题提供了快速的答案，它们可能最终会帮助人们解开诸如超导性等谜团。
下一代基因组学：更快速更廉价的测序技术使人们能够以极大的规模研究古代和现代核糖核酸。以“千人基因组计划”为例，其发现了众多导致我们人类独一无二的基因组变异，而其他正在进行中的计划将揭示更多的基因组功能。
核糖核酸（RNA）重编程：重新编程细胞（即将细胞的发育时钟回拨，使其表现如同胚胎中的非特化“干细胞”）已经成为一种研究疾病和发展的标准实验室技术。今年，研究人员找到了用合成核糖核酸实现细胞重编程的方法。与以往的方法相比，新技术的速度要快2倍，功效要高100倍，并在治疗应用上可望更为安全。
大鼠的回归：小鼠在实验室动物世界占有统治地位。然而鉴于许多的用途，研究人员更愿意用大鼠。因为大鼠更容易用来做实验，且从解剖学的角度上讲与人类更加相似。不过，大鼠存在着重大缺陷，用以制造“基因剔除小鼠”（即通过精确地关闭特定基因而专门用于研究的小鼠）的方法在大鼠中无效。然而，今年有一系列的研究承诺会给实验室带来大批“基因剔除大鼠”。
本世纪前十年十大科学成就
本世纪首个十年即将结束之际，《科学》杂志的新闻记者和编辑潜心审视了进入新千年以来的那些改变科学面貌的进步，评选出了十项科学成就作为“本十年卓见”(Insights of the Decade）。
“黑暗”基因组：基因常常会得到所有的荣耀。但现在研究人员认识到，这些编码蛋白质的基因区域仅占整个基因组中的1.5%。而其余的基因组部分，其中包括小的编码和非编码核糖核酸（RNA）——过去曾被当作“垃圾”而勾销——现在被证明它们与其他的基因同样重要。
精密宇宙学：在过去十年中，研究人员非常精确地推测出宇宙物质的成分是普通物质、暗物质和暗能量。同时，他们阐述了将这些成分组成宇宙的方法。这些进展将宇宙学转变成为一种有着标准理论的精确科学，而留给其他理论的活动空间已十分狭小。
古老的生物分子：远古的核糖核酸（DNA）和胶原质等“生物分子”经受好几万年时间存活下来，并为人们提供有关死去已久的植物、动物和人类的重要信息，了解这些古老的“生物分子”让古生物学受益匪浅。现在，分析这些极其细小的时光机器，便可揭示骨骼上的证据所无法提供的解剖变化信息，如恐龙羽毛的颜色或长毛猛犸象如何承受寒冷气温等。
火星上的水：过去十年对火星所做的6次探索提供的清晰证据显示，该红色行星上曾经有足够改变火星上岩石形成及可能维持生命的水，这些水或是在火星表面或存在于火星之内。火星水可能存在于地球开始出现生命的时候；但即使是现在，火星上仍然含有足够的湿度，这激励着科学家寻找火星上能呼吸、活着的微生物。
细胞重编程：过去十年中，关于发育是一种单向道路的概念已被完全改变。如今，研究人员已经知道如何将充分发育的细胞进行“重编程”，使其成为所谓的多能细胞，并使其重新具有成为其身体中任何类型细胞的能力。此技术已被用于制造来自罹患罕见疾病病人的细胞系，但科学家最终所希望的是能够培养出在基因上相配的替代细胞、组织和器官。
微生组：人们对存活在人体中的微生物及病毒观念的重大转变导致研究人员产生了微生组的概念，微生组指的是宿主以及寄生在宿主身上或内部的其他生物的基因组集。由于我们身体的90%细胞实际上是微生物，科学家们开始了解微生物基因将会怎样显著地影响我们能从食物中吸收多少的能量，以及我们的免疫系统会如何对感染做出反应。
系外行星：在2000年的时候，科学家们只知道26颗位于我们太阳系外的行星。到了2010年，该数字已经跳升至502颗，并且还在增加。随着新兴技术的出现，天文学家预计会在宇宙中发现大量的类似地球的行星。如今，已经发现的较大行星的尺度和轨道对科学们理解行星系统如何形成和演化产生了革命性影响。
炎症：不久前，炎症被认为是我们愈合体系中简单的辅助：它会短暂地出现，帮助免疫细胞对由创伤或感染所引起的组织损害进行重建。现在，研究人员相信，炎症也是一种造成慢性疾病的驱动力，这些包括癌症、阿兹海默病、动脉粥样硬化、糖尿病及肥胖症在内的慢性疾病最终会造成我们绝大多数人的死亡。
超材料：通过合成具有非常规和光学性质可调的材料，物理学家和工程师开拓了引导和操纵光线、制造可挑战分辨率极限透镜的新方法。他们甚至已经开始研制令物体无法被看见的“隐形斗篷”。
气候变化：过去十年中，研究人员已经确定了围绕全球气候变化的某些基本事实：世界正在变暖，人类是造成暖化的原因，而地球的自然过程不太可能会减缓变暖的进程。但是未来的十年将决定科学家和政策制订者会如何根据这一至关重要的信息来采取行动。
据新华社柏林12月14日电 (报道员周谷风)德国饮食研究所14日发表公报说，最新研究显示，摄入大量脂肪的饮食方式会减少寿命，而减少脂肪摄入最有助长寿，多运动也可以抵消大量摄入脂肪的部分负面效果。
由于无法以人为对象进行长期饮食测试，研究人员选择了两种实验鼠开展实验，其中一种是普通种类，另一种是基因变异的种类，后者的肌肉组织会比普通种类消耗更多能量，从而可模拟运动量较大的情况。
在实验中，研究人员按照不同的脂肪、碳水化合物和蛋白质的比例，制定了三种不同的饮食搭配。在实验鼠出生11周后，研究人员开始给它们定向喂食，每只实验鼠一直使用同一种饮食搭配，直到生命结束。
结果显示，寿命最短的是吃大量脂肪、适当蛋白质和大量碳水化合物的普通实验鼠，它们也是肥胖程度最高、增重速度最快的一类，平均寿命只有548天。而摄入同种饮食搭配的基因变异鼠的肥胖程度和增重速度都较低，平均能活到约785天。
最长寿的饮食搭配是少量脂肪、大量蛋白质与大量碳水化合物，进行这种饮食搭配的普通实验鼠平均能活814天，基因变异鼠则接近850天。
这一成果发表在英国最新一期《衰老细胞》杂志上。
人们熟悉的《元素周期表》中一些元素原子量的标注方式将有历史性变化。在新表中，氢、锂、硼、碳、氮、氧、硅、硫、氯、铊十种元素的原子量将采用新的区间方式给予标注，即这些元素的原子量有其上限和下限。这种变化在元素周期表诞生以来还是首次。新的标注方式更能准确地反映这些元素在大自然中的实际存在状况。在最新出版的《理论和应用化学》杂志上，刊载了变化后的标准原子量表。相关文章发表在最新出版的《国际化学》杂志上。
国际理论和应用化学联合会所属的同位素丰度与原子量委员会负责原子量值的评估和发布。担任该委员会秘书的加拿大卡尔加里大学副教授迈克尔·维塞表示，一个半世纪以来，元素周期表中的元素都使用标准单一值的原子量。随着技术的进步，我们已经发现表中有些元素的原子量并不像我们以前所认为的是一成不变的。
现代分析技术能够精确地测量出许多元素的原子量，而这些原子量的细微变化对科学研究和工业生产都非常重要。例如，精确测量碳同位素的丰度可以用来确定食物的纯度和来源。氮、氯和其它元素的同位素测量可以用于追踪河流和地下水的污染源。同样，在体育违禁药品检查中，人体中的睾丸激素是否是天然的或是人为服用的，可以依据其碳原子量值的差别来分辨。
上述十种元素的原子量在新元素周期表中将以区间形式来标注，例如，硫的标准原子量通常认为是32.065，然而，其实际原子量却可以根据其所处位置不同而在32.059和32.076的区间内。换句话讲，人们可以通过精确测量原子量来判断大自然中特定元素的最初来源和其历史。
作为距离地球最远的人造飞行器，美国国家航空航天局(NASA)“旅行者”1号探测器已经飞行33年，“跋涉”约177亿公里之后，到达太阳系边缘区域。NASA14日宣布了这个消息。
研究人员推算，这个重722公斤的探测器4年后可完全脱离太阳系，进入星际空间。
离开太阳系的重要里程
“旅行者”1号太空探测器发回的数据显示，探测器进入一个朝太阳系外方向太阳风风速为零的区域，意味着探测器朝着太阳系边缘又迈进一步。
美国航天局位于加利福尼亚州的喷气推进实验室“旅行者”项目科学家埃德·斯通确认：“太阳风已经(向太阳系边缘两侧)偏转，‘旅行者’1号接近星际空间。”
据报道，研究人员今年6月就发现探测器周围太阳风风速减为零，但他们未立即下定论，而是继续观察4个多月，最终确信探测器已接近太阳系的最边缘——太阳风层顶。
“旅行者”1号一直向太阳系边缘方向飞行，于2004年底穿越太阳风在恒星间气体压力下减速的地带——激波边界，进入太阳影响力的边缘太阳风鞘。探测器周围的太阳风速度逐年减慢，自今年6月开始在探测器飞行方向上保持为零。
研究人员猜测，探测器已进入一个区域，那里来自星际空间的“星际风”把太阳风压向侧面，从而使太阳风在垂直边缘方向上的速率减为零。
按美国航天局说法，探测器进入这个区域是“旅行者”1号离开太阳系过程中一个重要里程。
持续运转33年超出预期
研究人员相信，“旅行者”1号仍未进入星际空间，按现阶段估计，完全脱离太阳系大约在4年后。
中国科学院国家天文台研究员李竞日前接受采访时说，一旦“旅行者”1号穿过太阳风鞘并最终突破太阳风层顶(太阳系的正式边界)，那么它就可以从严格意义上说进入了恒星际空间。
李竞说，关于太阳系的边界，天文界一直有非常大的争议，而“旅行者”1号目前的位置及其提供的数据可以为“太阳系边界其实就是行星系边界”的说法提供科学的数据，给太阳系边界以更准确的定义。
据报道，研究人员会还将模型计算最新数据，更准确地推断“旅行者”1号告别太阳系的时间点。
“旅行者”项目另外一名科学家罗布·德克尔对“旅行者1号”进入太阳风速度为零区域感到惊奇：“‘旅行者’连续运行33年，仍在向我们提供全新情况。”
“旅行者”项目科学家斯通说：“发射‘旅行者’时，(美国)航天时代的历史只有20年，(当时)并不知道航天器能持续运转这么久。”
“旅行者”1号于1977年9月5日升空，脱离地球进入太空后，它的时速为6.1万公里 。
孪生“旅行者”的太空旅行
“旅行者”1号是1977年升空的一对孪生探测器的其中之一。1977年8月底，NASA先发射了“旅行者”2号，1号探测器则于9月5日升空，两探测器飞行方向相反。
美国航天局送两个“旅行者”上天的最初目标是探测木星、土星、天王星和海王星。1989年两个探测器完成既定目标后，继续借助同位素温差发电机作为动力来源，向太阳系边缘探测，并定期向地球发回数据。
随着越来越远离地球，数据回传时间越来越长，现阶段数据回传大约需要16个小时。
目前，“旅行者”1号向北飞行，而“旅行者”2号则向偏南方向飞行，目前正在距太阳约141亿公里的位置，以相对较低的速度前行。它们将分别从太阳系平面上下两侧穿越恒星际边界。
携带金唱片去见外星人
旅行者1号上携带了一张铜质磁盘唱片，它有12英寸厚，镀金表面，内藏金刚石留声机针。这意味着即使是十亿年之后，这张唱片的音质依然和新的一样。它的内容包括用55种人类语言录制的问候语和各类音乐，旨在向“外星人”表达人类的问候。55种人类语言中包括 了古代美索不达米亚阿卡得语等非常冷僻的语言，以及4种中国的语言(普通话、闽南话、广东话、吴语)。问候语为：“行星地球的孩子(向你们)问好”。
唱片还包括了以下内容：
时任联合国秘书长库尔特·瓦尔德海姆的问候。
时任美国总统卡特的问候，内容是：“这是一份来自一个遥远的小小世界的礼物。上面记载着我们的声音、我们的科学、我们的影像、我们的音乐、我们的思想和感情。我们正努力度过我们的时代，进入你们的时代。”
一个90分钟的声乐集锦，主要包括地球自然界的各种声音以及27首世界名曲，其中有中国京剧和古曲《高山流水》、莫扎特的《魔笛》和日本的尺八曲等。
115幅影像，太阳系各行星的图片、人类生殖器官图像及说明等。
