解决人类难题、改善地球环境、拯救人类生命——科学是一切创新和进步的基础。

　　预测哪些科学进展会改变世界，其实是一个不讨好的游戏，因为，谁知道未来会是什么样子？不过，每年都有一些重要研究，会让我们兴奋不已——比如，价格低廉，却又极其高效的基因编辑技术。

　　2014年的重要突破：对活细胞进行重编码、让实验动物变得透明、用声波给电子产品供电、用唾液发电、可以根据使用者视力自动调整画面的显示器、可以造出几乎没有电阻的材料的“原子积木”……让我们一起期待，这些技术会在未来几年，给世界带来怎样的改变。

　　1、“原子积木”搭建新奇材料——新一代材料科学家正受乐高积木的启发，将这种组合方式应用到纳米世界。

　　这里的积木组件是一些层状材料。这些材料最薄可以达到仅有一层原子，可以按照设计好的结构，以精确的顺序一层一层地叠加到一起。这种前所未有的精密组合方式，能够制造出全新的物质，这些物质具备前所未有的电学和光学性能。科学家们进一步设想，可以利用这些物质，制造出几乎没有电阻的导电材料，运算能力更强大、运行更快的计算机，以及可弯曲、可折叠而且非常轻的可穿戴电子器件。

　　这些突破性的研究，是因石墨烯（graphene）的出现才产生的。石墨烯是一种片状结构的石墨新材料，厚度只有一个原子，其原子结构是一个个重复的六边形，看起来就像铁丝网围栏一样。2004年，我和英国曼彻斯特大学的同事从块状石墨上分离出了单层石墨片——石墨烯，使用的方法是利用胶带从块状石墨顶层剥离出一片片1个原子厚的晶体。过去10年间，研究人员发现了几十种可以用这个方法剥离的块状晶体，而且这样的晶体越来越多。云母（Mica）就是其中的一种晶体，还有一些具有独特名字的材料，如六方氮化硼（hexagonalboron nitride）和二硫化钼（molybdenumdisulfide）。

　　2、基因编辑更快更准更简单——一种名叫CRISPR的新技术，也许将彻底革新基因组编辑。这一技术源自细菌的免疫防御系统，比传统方法更快速、更便宜、更简单。

　　这种技术名叫CRISPR，是“clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats”（即成簇、规律间隔的短回文重复序列）的缩写。利用这种序列，细菌可以对侵袭过它的病毒产生“记忆”。自从日本科学家20世纪80年代末发现CRISPR之后，科学家就一直在研究这种奇怪的基因序列。然而，直到杜德娜和卡彭蒂耶偶然注意到一种名叫Cas9的蛋白，CRISPR才显示出它作为基因组编辑工具的巨大潜力。

　　3、可编程的细胞——通过轻轻地挤压细胞，就可以让一些大分子或纳米材料进入细胞，进而改变细胞的运作。

　　如人类能让体内的细胞按照我们的要求去运作，比如让它们适时地合成胰岛素，或去攻击肿瘤，那么许多健康问题将会迎刃而解。

　　化学工程师阿蒙•沙雷(ArmonSharei)发现，水枪的冲击使部分细胞的外形产生了短暂的畸变。令人吃惊的是，当细胞的外形处于畸变状态时，注射的物质成功地进入到了细胞内。为此，在显微流控领域的奠基人之一克拉夫•F•延森(Klavs F. Jensen)，以及另一位生物领域的先锋人物罗伯特•S•兰格(Robert S. Langer)的带领下，沙雷开发出了一种以硅和玻璃为材质的微芯片。这种芯片的表面，预先蚀刻了供细胞流动的通道，随着细胞流动的方向，通道逐渐收窄，直到细胞无法继续向前行进。此时，被卡住的细胞因受挤压而产生形变，细胞膜上便会出现小孔。这些小孔的直径，足够许多可改变细胞运作的介质通过，如蛋白质、核酸、碳纳米管等。

　　这项技术甚至能将介质成功引入脆弱的干细胞和免疫细胞中，这些细胞无法经受以前那种挤压方式的摧残。“这项技术适用的细胞种类之多，让我们都始料不及，”沙雷介绍道。

　　自这项技术问世以来，沙雷所在的研究团队已经开发出了16种适用于不同细胞的芯片。当然，还会有更多的芯片陆续问世。而且，在现有每秒挤压50万个细胞的基础上，相关设备的处理效率还将更上一层楼。该团队已经成立了一家名为“SQZ生物科技”的公司，将这项技术推向市场。法国、德国、荷兰及英国的科研人员有望很快用上该技术。