12月21日，顶级期刊《科学》(Science)评选出“2018年十大科学突破”，其中7项与生物医学领域相关，“逐细胞追踪发展”高居年度突破榜首。
在这份清单的末尾，有一个特殊的——部分“细目分类”。上个月有争议的“第一个基因编辑婴儿”事件被包括在内，因为道德和伦理问题。
1、单细胞的发育过程
一个细胞一个细胞地发育
受精卵是如何产生构成一个完整身体的多种细胞类型、组织和器官的？这是生物学领域最大的谜题之一。如今，结合单细胞测序技术和新的计算工具，来自哈佛大学、布罗德研究所和其他机构的科学家提供了关于这一过程的最详细的图片。4月26日，《科学》杂志用三篇论文报道了这一突破。
处于早期发育阶段的斑马鱼胚胎。荧光标记突出了表达基因的细胞，这些基因有助于确定它们将成为何种类型的细胞。(哈佛大学希尔实验室杰弗里法雷尔)
我们知道，DNA是协调细胞增殖和分化的基础。因此，在单个细胞中靶向基因(何时表达，诱导细胞分化)，最终可以拼凑出胚胎发育的细节。
具体来说，这个探究过程分为“三部曲”:首先，研究团队从生物体中分离出数千个完整的细胞；随后，每个细胞的遗传物质被有效地测序；最后通过计算机或细胞标记工具重建这些细胞的时空关系。
一个细胞如何形成一个完整的身体
由于这一系列技术，科学家们描绘了胚胎发育的惊人细节，并以前所未有的清晰度观看了单个细胞的发育过程。他们已经搞清楚了扁虫、青蛙、斑马鱼等动物的发育过程，并证实斑马鱼最初的单细胞胚胎可以产生25种主要的细胞类型。
发育生物学家曾经认为，细胞一旦开始向一个方向发育(比如发育成肌肉细胞)，就不会“偏离”这个方向。然而，这项新研究发现，一些斑马鱼细胞会“半路”转向另一个发展方向。
科学家认为，这场“运动”将改变未来10年的生物学研究。单细胞革命才刚刚开始。(详细)
2、首个基因沉默药物获批上市
基因沉默药物获得批准
今年8月，FDA宣布批准首个基于RNA干扰(RNAi)技术的治疗药物——patisiran，适用于一种损害心脏和神经功能的罕见疾病。
短RNA分子附着在信使RNA(蓝色)上，阻止翻译成蛋白质。(瓦尔阿尔图尼安/科学)
由Alnylam公司研发的Patisiran通过沉默罕见病——遗传性甲状腺素淀粉样变性相关基因，阻止突变的TTR在体内的积累，从而防止心脏和神经功能的损害。
1998年，科学家首次在网络蠕虫中证实了RNA干扰沉默基因的成果。2002年，Alnylam成立。四年后，斯坦福大学医学院的安德鲁法尔和麻省大学医学院的克雷格梅洛获得了诺贝尔生理学或医学奖。
这是自20年前发现RNAi技术以来，首个被证明具有临床价值并获准上市的RNAi药物(它可以特异性沉默与疾病相关的特定基因，从而阻止致病蛋白的表达)。
3、分子“CT”
分子结构变得简单
2018年10月，两个研究团队同时发表论文，揭示了一种只需几分钟就能确定小分子有机化合物分子结构的新方法，打破了传统方法需要几天、几周或几个月的“时限”。
现在可以从微米大小的晶体(黑色)中收集到结构，这是电子显微镜的载玻片。(戈恩实验室)
他们向微小的3D晶体发射电子束，并在每次轻微旋转时跟踪衍射图案的变化，从而在几分钟内生成3D晶体的分子结构。这项技术非常适合绘制激素和潜在药物的小分子结构。
学术评价称：这是小分子化学结构鉴定的颠覆性突破，对未来药物研发、分子探针设计和疾病病理分析具有重要意义。
4、古老的人类“混血儿”
一个古老的人类“混血儿”
今年，来自德国马克斯普朗克人类进化研究所的研究团队发表了一项重要成果：他们发现了一个非凡的古代混血遗骸3354，其父亲是尼安德特人，母亲是丹尼索瓦人。他们生活在大约9万年前，都是已经灭绝的人类。
在俄罗斯丹尼索瓦山谷的一个山洞里发现的骨头碎片。(托马斯海厄姆，牛津大学)
其中尼安德特人主要生活在欧洲，丹尼索瓦人曾遍布亚洲。这块骨头的主人被证明是丹尼索瓦人和尼安德特人的第一个杂交后代。
一位遗传学家评论道，“在众多经历过基因组测序的人类中，她可能是史上最迷人的。”
5、法医系谱学走向成熟
法医系谱成年了
约瑟夫詹姆斯迪安杰罗是一名臭名昭著的罪犯，他在20世纪70年代和80年代犯下了12起谋杀、45起强奸和120起盗窃案。然而，警方无法确定嫌疑人的身份，因为这名杀手被称为夜行者和金州黑仔。
约瑟夫詹姆斯迪安杰罗，所谓的金州黑仔。(PAUL KITAGAKI Jr ./萨克拉门托蜜蜂队，通过美联社/游泳池)
为了抓住他，警方求助于一个强大的“武器”——，通过基因谱系来识别罪犯。将犯罪现场的DNA文件上传到GED match(一个系谱学家共享的公共数据库)。后来他们找到了凶手的第三代或者第四代亲属，建立了凶手的家谱，最终锁定了凶手。
在“法医系谱”的帮助下，执法部门之前已经成功解开了约20个未解之谜。
虽然这种策略背后的隐私侵犯一直备受争议，但“金州黑仔”的案例让所有人都同意，至少家谱可以用来识别暴力罪犯。
6、原始世界的分子窗口
原始世界的分子窗口
今年9月，发表在《科学》杂志上的一篇文章揭示，在6.35-5.41亿年前的一种生物化石(Dickinsonia)中发现了胆固醇分子，这是动物生命的标志。科学家证实，这种生物是地球上已知最古老的动物之一。
一个Dickinsonia化石含有胆固醇样分子的痕迹，这是动物生命的标志。(格拉日丹金)
在随后的10月，另一个研究小组在6.6-6.35亿年前的岩石中发现了仅由海绵组成的分子痕迹。这意味着海绵这种动物生命形式可能比最古老的化石早进化了1亿年。
7、细胞内的“相分离”
细胞如何排列它们的内容
细胞是生命的基本单位。它里面的成分是如何协调，保证在正确的时间和地点发挥生理功能的？科学家发现，这与细胞中的液滴有关。最新研究发现，细胞中液滴无处不在。
由蛋白质和RNA形成的液滴正在成为一种新的细胞组织形式。(兰登等。科学2018)
自2009年以来，科学家发现细胞中的许多蛋白质可以分离或浓缩成离散的液滴。
这种“液-液相分离”类似于酱中的油和醋的“分离”。它是细胞生物学中最热门的话题之一，因为有证据表明，这种分离促进了关键的生化反应，似乎是细胞的基本组织原则。今年，科学杂志上的三篇论文表明，这种“相分离”是驱动DNA转录成RNA的原因。
8、负面事件：基因编辑婴儿
值得一提的是，在这两天《自然》杂志公布的“2018年度十大人物”名单中，因“首例基因编辑婴儿”事件而在整个学术圈乃至全世界引发争议的何建奎名列其中。
体外受精，基因编辑的第一步。(医学/科学来源)
科学认为，这是一个充满伦理争议的命题。
人类改写自己的遗传密码是一个不小的成就。另一方面，在不同的环境下，种系基因编辑很可能成为今年的科学突破。但“编辑婴儿”显然已经突破了生命伦理的底线。
何建奎用一种名为CRISPR的基因编辑技术改变了婴儿的基因组，目的是保护孩子免受艾滋病毒感染。但事实上，行业权威认为他的实验没有意义，不道德，不应该做。(详细)
学界认为他的“冒进”打破了生殖细胞试验的共识，也违反了我国的相关法律法规和准则(此类研究绝不应开展和资助)。
写在最后
这个评选是一年一度的科学传统。他们会邀请记者、编辑和业内人士评选出年度“最佳突破”成果或科学发现，让读者投票。
因此，这份名单也被认为是“人民的选择——伴随着科学的选择”。
在今年的“投票环节”中，单细胞发育和基因沉默药物分别以35%和30%获得第一和第二名。
2018年即将结束，这些科学成果只是新的开始。将来，他们最终会在生命医学史上留下更多的印记.
编辑：探索君