可再生能源的增长势不可当，此领域在2025年为全球能源格局带来历史性转折，《科学》（Science）杂志将其列为年度突破级别的变革力量。另有9项进展被《科学》纳入年度突破。
01 风驰电掣，沐光而行
由数亿年前植物捕获的古老太阳能驱动着工业革命后人类社会的运转，但这种时空馈赠标好了未来代价，人类很清楚从开采石油到燃烧煤炭的过程对气候和环境而言意味着什么。全球能源发展的转向势在必行，也早已开始，2025年则是格局转变的标志性一年。
2025年的可再生能源（绝大部分来自阳光或由太阳驱动的风力）已超越煤炭成为主要电力来源。据智库机构Ember统计，2025年1月至6月，全球电力需求的全部增量可被太阳能和风能的增长完全覆盖。9月，中国在联合国宣布，会加大风能与太阳能的投入，以求未来十年内将碳排放降低约10%。另一方面，非洲与南亚地区的太阳能电池板进口量激增。越来越多人相信，可再生能源的持续增长已势不可当。《科学》的观察团队预见到壮阔前景，激动地将可再生能源发展评为2025年度首要突破。
与能源变局相对的，是严峻的气候问题。2024年11月，巴西贝伦联合国气候会议上，参会者一遍遍谈论令人沮丧的消息。由于各国未能兑现2015年协定的气候减排承诺，全球碳排放量仍持续攀升。将全球变暖幅度控制于1.5℃以内的目标本就希望渺茫，如今似乎已彻底无望。不过包括牛津大学数据科学家汉娜 · 里奇（Hannah Ritchie）在内的一些人看到了转机。如里奇所言，随着可再生能源发展，化石燃料正在退场。中国“即将彻底淘汰煤炭能源”，世界其他地区的化石燃料用量也很可能随之减少。中国强大的工业引擎是这场变革的驱动力。经过多年补贴、精心培育，中国如今已主导全球可再生能源技术生产领域：全球80%的太阳能电池、70%的风力发电机和70%的锂电池均产自中国，且价格优势无人能及。亚洲协会政策研究所中国气候中心总监李硕指出：中国凭借其经济规模、制造能力以及国内激烈的竞争，真正掌握了这项技术。
目前可再生能源技术已是占中国经济总量10%以上的产业。在全球大部分地区，风能和太阳能都是成本最低的能源。
中国工业界的技术浪潮不仅重塑能源格局，更改变了地理景观。不可否认，过去几十年的发展离不开煤炭，也因此造成了严重的空气污染与碳排放问题。但若回顾过去十年，我们发现中国太阳能发电量增长二十多倍，太阳能和风力发电的装机容量可满足整个美国的用电需求。如果展望今天的内蒙古库布其沙漠、青海塔拉滩或新疆塔城的戈壁，你会看见太阳能电池板如地毯般覆盖大地；而在东部地区的海岸线和内陆的高原山地上，站着动辄高三百米的风力发电机。
中国蓬勃发展的绿色技术出口也改变了世界其他地区。欧洲长期以来都是中国产品的重要市场，全球南方国家受到市场力量与能源自主需求的驱动，争相采购中国的太阳能板、电池和风力发电机。以巴基斯坦为例，由于俄乌冲突推高了天然气价格和电网供电成本，2022年至2024年间该国进口中国太阳能板的规模较以往激增五倍。在南非，老旧、不可靠的燃煤电厂也注定被绿电取代。埃塞俄比亚担忧干旱问题威胁其占主导地位的水力发电，也开始拥抱太阳能与风能。
不过上述种种成就并非依靠技术创新本身。如李硕所言，中国“大体仍沿用半个世纪前美国发明的同款核心太阳能技术”。彼时美国为航天器制造精工光伏板，此刻中国为全世界生产量大价廉质优的太阳能板。
未来的变局将由技术突破引领。当前太阳能电池采用晶体硅材料，而另一种名为钙钛矿的晶体材料可与硅层叠，由此制得的钙钛矿/硅叠层电池可捕获更多波段光能，效率更高。材料进步也使风力发电机具备尺寸更长的叶片，收集到更多能量；漂浮式风电机设计则有望大幅开拓海上风电部署范围。目前在风光发电间歇期里用作储能“替补”的巨型锂离子电池，未来或被其他化学电池取代：全钒液流电池和钠电池的成本更低，锌空气电池储能潜力更大。
另一方面，现有技术在气候问题上提供的帮助已足够令人欣喜。要知道，2025年中国的温室气体排放量增长几乎停滞，实现全球碳达峰已成可能——这都是可再生能源的功劳。当然，从可能碳达峰到碳排放总量真正下降，其间必定困难重重、道阻且长。2025年只是这段征途的起点。
02 异种移植持续创造新纪录
作为解决器官供体短缺问题的潜力方案，异种移植在2025年取得令人瞩目的进展。这得益于供体猪基因编辑技术的突破，改造后的组织具备更高的移植安全性，也更善于规避人体免疫系统的排异反应。
最令人惊喜的案例来自美国新罕布什尔州的一名男性患者：一颗经过69处基因编辑的猪肾植入其体内后，持续工作了近9个月，刷新了移植猪肾的存活纪录，也仅比异种移植的历史最长纪录少几天。历史纪录来自1964年的一颗黑猩猩肾脏（未经改造）。当然，黑猩猩如今已被排除在器官捐献的伦理选择之外。中国也有一名女性患者获得了移植猪肾的长久陪伴：该器官仅有6处被基因编辑，在人体内工作长达261天。
为异种移植提供改造猪肾的生物技术企业期待这项产业实现盈利。2025年已有两家公司获得美国食品药品管理局（FDA）许可，将开展该领域的首批正式临床试验。
业界普遍认同，我们须探索出更多基因改造位点，以求延长移植猪肾存活时间。此外，大家也在努力开发更安全高效的抗排异药物，部分团队正尝试旨在促进免疫耐受的创新策略，例如将猪胸腺与肾脏一并移植，从而完全避免使用免疫抑制剂。
03 两款淋病新药树立耐药菌新防线
2025年，两款淋病新药在大型临床试验中展现疗效，并于12月获得FDA批准。二者分别是吉泊达星和唑利氟达星，成为近几十年来的首批抗淋病“新武器”，其问世正值现有疗法逐渐失效之际。
全球每年有超8000万人感染淋病。这种性传播疾病由淋病奈瑟氏菌引起，不仅会导致疼痛、生殖器分泌物和出血等症状，还可能造成严重并发症。此外，它也可能增加患者感染艾滋病毒的风险，甚至使眼部感染的新生儿失明。无奈的是，淋病奈瑟氏菌现已对几乎所有临床使用的抗生素产生耐药性。目前仍有效的头孢菌素类抗生素作为最后一道防线，也开始失去效力了。
在2019年，曾有三种旨在对抗淋病的新版候选药物公布测试数据，可结果令人失望。而2025年5月《柳叶刀》（The Lancet）刊载的新工作带来了转机。由葛兰素史克公司负责研发并取得美国生物医学高级研究与发展局（BARDA）资助的新药项目给出令人惊喜的3期临床试验结果：吉泊达星，一种此前已获批用于治疗尿路感染的化合物，其治疗淋病的效果与现有药物相当。作为首款全新类别的抗生素，吉泊达星的杀菌秘诀是它能靶向两种对细菌DNA复制至关重要的酶，即DNA促旋酶和拓扑异构酶IV。
另一款新药唑利氟达星由Innoviva Specialty Therapeutics公司与非营利组织“全球抗生素研发伙伴关系”（GARDP）合作研发。它同样靶向DNA促旋酶，但化学类别和作用机制都异于吉泊达星。唑利氟达星的3期临床试验最终于12月的《柳叶刀》杂志发布结果：新药疗效显著且未引发严重副作用。上述两款药物均可口服，无需注射。学界为其问世感到欢欣鼓舞，同时也提示：它们可能与此前所有药物一样遭遇耐药性。
04 神经元向癌细胞传送致命礼物
肿瘤会诱使包括神经元在内多种体细胞帮助自己生长扩散。这种帮助具体是如何实施的呢？科学界在2025年揭示了神经细胞帮助肿瘤的方式，那就是传递线粒体。鉴于此，研究者推测阻断线粒体传递将能延缓癌症转移。
此前科学家已发现神经助力癌症的证据。例如，肿瘤常会因神经连接被切断而放慢生长速度甚至萎缩；此外，破坏这些连接也可扰乱癌细胞的代谢。为探究现象背后的原因，研究团队最终于《自然》（Nature）杂志报道了他们的关键发现。根据文章介绍，他们将癌细胞与神经细胞共同培养，然后将混合体植入小鼠体内，其中神经细胞的线粒体做过标记，若被送进癌细胞，后者将显现绿色荧光。
等到接受过植入的小鼠形成肿瘤且癌细胞扩散至其他组织后，团队发现：原始肿瘤仅有5%的癌细胞呈现绿色（表明其获得了神经细胞线粒体），而在肺转移瘤中，此比例升至27%，脑转移瘤更是有高达46%细胞显现绿色。作者认为，神经细胞通过微小的桥状结构将线粒体传递给了相邻的恶性细胞。同时，他们还在注射了癌细胞的小鼠体内以及人类前列腺肿瘤样本内观测到线粒体传递的证据。
新发现或将助力研究者开发出可迫使神经细胞保留自身线粒体的癌症治疗方法。
05 当AI以博士的水准做起科研……
2020年，谷歌DeepMind发布的蛋白质结构预测工具AlphaFold2震撼众人。该成果无可争议地位列《科学》杂志2021年度突破之首，其研发团队更是于2024年荣获诺贝尔化学奖。2025年，大语言模型（LLM）带给学界更大震撼。随着规模持续扩张，它们竟在众多科学领域展现出堪比博士的才干。
不妨瞧瞧数学领域。DeepMind凭借其升级版的Gemini大语言模型在国际数学奥林匹克竞赛上摘得金牌。2021年时，专家认为至少到2043年才会出现此类AI成就。OpenAI的GPT-5在组合数论和图论方面贡献原创性突破，解决了困扰数学家几十年的难题。
LLM不仅是应付考试的高手、理论推演的精英，更已实质性加速了科学发现。Meta公司Llama大语言模型的微调版本仅通过15次实验运行，就为一项此前未见报道的复杂反应确定了最佳条件——若以传统方式尝试，代价可能是重复数百次、每次耗时数周的实验。谷歌的“智能体”AI协研系统（AI co-scientist）实现旧药新用，从现有队伍里开掘出可治疗肝纤维化的候选者，还在短短两天内复现了关于细菌DNA寄生传播的关键发现。
当然，并非所有尝试都取得成功。在 Agents4Science研讨会上，LLM虽独立承担了提出假设、分析数据和第一轮同行评审等任务，但其设计与评估科学问题的严谨性仍未获得足够专家认可。
06 与丹尼索瓦人面对面
2025年是丹尼索瓦人被科学界发现的第十五个年头，也是我们首次目睹这位神秘远亲真容的年份。中国科学家通过DNA证据确认，来自14.6万年前的哈尔滨龙人（Homo longi）头骨化石也属于丹尼索瓦人，换言之，龙人就是丹尼索瓦人。
2010年，遗传学家通过对发掘自西伯利亚丹尼索瓦洞穴的指骨化石碎片作DNA提取与分析，明确了新古人类丹尼索瓦人的存在——他们是尼安德特人的姊妹族群，也与现代人类（智人）有密切亲缘关系。不过此后十多年间，丹尼索瓦人始终面貌模糊。诚然，从中国台湾到青藏高原的多处亚洲遗址都出土了丹尼索瓦人的小块骨骼，但始终未见完整个体或头骨遗存。
直到2025年6月，来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所和河北地质大学的科研团队接连于《科学》（Science）、《细胞》（Cell）杂志发文，揭示龙人化石里隐藏的遗传秘密。
这块头骨已出土九十余载。此次中国学者成功提取DNA的方式颇为特殊：它们并非来自牙齿或内耳骨这类常见的古代遗传物质载体，而源于龙人仅存的一颗臼齿上刮取的0.3毫克硬化牙菌斑样本。
测序结果显示，龙人与先前测序的丹尼索瓦人有着相吻合的DNA信息。此外，牙菌斑里的蛋白质也给出了匹配丹尼索瓦人化石的分析结果。最终，学界相信这副眉脊粗壮、颌部强健、骨质沉厚的骨相正是丹尼索瓦人尊容。
07 薇拉 · 鲁宾天文台：从峰顶扫视整片星空
在智利安第斯山脉的帕琼山山顶，一座备受期待的新型望远镜于2025年正式建成。那就是有望革新天文学发展的薇拉 · 鲁宾天文台。不同于只聚焦特定天体的大多数望远镜，它将持续扫视整片天空。自2026年初起，薇拉 · 鲁宾天文台会以前所未见的精度，每三天就对南半球天空进行一次全域覆盖观测，并如此持续十年。科学界很快就将每晚收到来自帕琼山山顶的数百万条警报——提示天体的移动、变化或突然出现。未来鲁宾天文台一年的光学数据采集量可以超过历史上所有望远镜的总和。
如此宏阔的星空视野离不开足够给力的技术支持。一方面，要有一套复杂光学系统用以在鲁宾天文台那相当于45个满月大小的巨大视场范围内生成无畸变图像；另一方面，配备的相机尺寸堪比汽车，且能于数秒内输出3200兆像素的图像；光纤网络需将把每幅图像从智利帕琼山迅速传输至美国加利福尼亚；一旦有了图像，加州的计算机集群就要在一分钟内完成分析并向天文学家发送警报；面对每晚可达千万量级的警报数据，天文学家将依托智能算法从浩瀚星空里选出最珍贵的宇宙信号。
由鲁宾天文台引领的数据洪流将影响天文学所有领域。该天文台也是我们观测各类宇宙爆发事件的绝佳席位，将带我们步入宇宙时间的长河，领略星系的形成、成长、合并以及演化为巨型星系团的过程。
08 理论计算的胜利，破解粒子物理学谜题
几十年来，粒子物理学家总在渴望发现某种无法被标准模型解释的现象。2025年6月，一项长期实验推翻先前结论，宣告缪子的磁性并未超出标准模型这一粒子物理学基石理论的预测。失望的对面站着欣喜的理论物理学家，他们终于能运用格点规范理论，精确地从头计算缪子的磁性参数。
根据量子理论，真空并非一无所有。缪子周围的真空空间里，会不断有各种“虚粒子”闪现并瞬时湮灭。缪子的磁性会因此获得微小增强，记作g-2。若虚粒子大军中包含标准模型以外的未知粒子，缪子的磁性就可能偏离理论预测。自2001年起，美国的缪子g-2实验多次测得缪子磁性比理论预测的强约十亿分之四。
夸克与胶子通过强力产生作用，而强相互作用力在数学上近乎无解，因此计算夸克和胶子对缪子磁性的影响极具挑战性。2020年，一个名为“缪子g-2理论倡议”的合作项目依据粒子对撞机数据推算出虚夸克与胶子对缪子磁性的贡献值，但即便是最佳数据也存在矛盾之处。
理论物理学家还可运用超级计算机与格点规范理论从头计算夸克与胶子的影响。得益于不断提升的算力和持续精进的计算方法，现阶段格点计算对缪子磁性的预测精度已比肩数据驱动方法。2025年5月，缪子g-2理论倡议团队选择放弃数据驱动法，转而通过格点法修正了缪子磁性预测值——较先前计算结果更高。6月公布的缪子g-2实验最终测量结果与新理论值吻合。
09 基因编辑为超罕见遗传病带来曙光
2025年，我们见证了全球首位接受个性化基因编辑治疗的患者。他叫穆尔杜恩（KJ Muldoon），是一名在2024年8月出生于美国费城的男婴，其体内的CSP1基因存有缺陷，而CSP1基因编码的酶是肝脏代谢清除氨所必需的，这种基因缺陷会导致有毒化合物在血液和大脑中积聚。罹患此类致命性代谢疾病的婴儿必须严格限制蛋白质摄入，而且通常需进行高风险的肝移植。
孩子的家长选择了基因编辑疗法。KJ出生后不久，负责治疗的研究团队就迅速投入开发一种碱基编辑工具。碱基编辑就像传统基因编辑技术CRISPR的“分辨率升级版”，将修剪精度从基因片段水平提升至单个碱基级别。在对定制碱基编辑器完成细胞和实验动物测试后，研究团队于2025年2月获准为6个月大的KJ实施治疗：将递送碱基编辑工具包的载体脂质纳米颗粒输注至患儿体内。到5月，又经历过两剂治疗的KJ改变显著，能够摄入更多蛋白质，体重增加，所用的降血氨药物剂量显著减少。
团队现计划就KJ的方案进行调整，用以治疗由其他基因缺陷引起类似代谢疾病的五名患者。FDA认定，这些定制疗法差异极小，可通过单次临床试验完成测试。此类监管流程的简化，有望使碱基编辑技术应用于其他罕见疾病治疗——这些罕见病往往涉及数十种乃至数百种不同基因突变，过去被视为无法攻克的难题。
10 耐高温的品质水稻藏有遗传秘诀
只要水分充足，作物能在很大程度上耐受烈日与热浪。但如果进入闷热的夜晚，问题就异常严峻了，黑暗环境里的呼吸作用会因高温高湿而加速。2025年，中国学者找到了一处最佳耐热基因——它可以最小化水稻因高温天而遭遇的产量损失和籽粒品质下降。若将该基因通过育种或基因工程导入商用品种，我们的农田有望在气候变暖的大趋势里保住水稻收成。
关键基因代号QT12。“QT”取自英文“quality-thermotolerant”，意为品质-耐高温；“12”则代表该基因位于12号染色体。发现QT12的华中农业大学团队历经十余年探索，在异常高温区域试种了533个水稻品种，对表现最佳品种进行杂交，最终成功定位耐热且质优的遗传密码。2025年4月，团队于《细胞》（Cell）杂志撰文介绍称：耐热性差的水稻品种所携带的QT12基因变体会因高温而激活，最终导致淀粉分子排列紊乱，所产稻米垩白度高、干硬易碎、口感黏腻。而携带耐高温型QT12等位基因的品种可始终保持良好米质；该等位基因甚至还能保障产量，不过具体作用机制尚未明确。
当研究人员将这种保护性等位基因导入“华占”系列的商业水稻品种后，高温环境下改良版的产量相较原版提高78%，且垩白度显著降低。此外，一个实验稻种经过基因编辑敲除QT12基因后，也收获了类似的高温抵抗力。
华农团队还建议为小麦、玉米等其他谷物配备类似基因。
资料来源 Science