2021 年值得青少年关注的 20 个前沿科学突破，你认为哪个有可能改变世界？
在我看来，mRNA 疫苗技术的成熟和大规模应用是 2021 年最有可能改变世界的科学突破。
你可能已经对 mRNA 疫苗很熟悉了，毕竟它们在新冠疫情中发挥了至关重要的作用。但我们不能因此就低估了这项技术的颠覆性力量。它远不止于应对一场流行病那么简单，它代表着我们身体对抗疾病的方式迎来了一场范式转移。
究竟什么是 mRNA 疫苗？
我们先来简单理解一下它的原理。DNA 是我们身体的“蓝图”，它包含了制造所有蛋白质的指令。信使核糖核酸（mRNA）就像是 DNA 的一份拷贝，它携带这些指令从细胞核到细胞质，指导细胞制造特定的蛋白质。
传统的疫苗通常是将减弱或灭活的病毒或细菌引入体内，让免疫系统识别并产生抗体。而 mRNA 疫苗则是一种更“智慧”的方式：它不直接引入病原体，而是将一段编码病原体关键蛋白（比如新冠病毒表面的刺突蛋白）的 mRNA 片段，装在一个小小的脂质纳米颗粒中，注射到我们的身体里。
一旦进入细胞，这些 mRNA 片段就会指导我们的细胞制造出这种“外国”的蛋白质。免疫系统看到这些蛋白质，就会将其识别为“入侵者”，并启动免疫反应，产生抗体和记忆细胞。这样一来，当真正的病原体出现时，我们的身体就已经“演习”过了，能够迅速有效地将其消灭。
为什么 mRNA 疫苗技术能够改变世界？
1. 极高的灵活性和速度： 这是 mRNA 技术最革命性的一点。想象一下，当一种新的病毒出现时，科学家们不再需要花费数年时间去培养病毒、设计和测试传统疫苗。他们只需要获取新病毒的基因序列，就能在几天甚至几小时内设计出针对性的 mRNA 序列。这种速度对于应对突发疫情至关重要，能够极大地缩短疫苗研发和生产的周期，为人类争取宝贵的时间。
2. 强大的适应性： 不仅仅是应对病毒，mRNA 技术还可以针对各种各样的病原体进行改造，包括细菌、寄生虫，甚至是一些病毒的变种。这意味着，未来我们可能能够以一种统一的技术平台，快速开发出针对不同疾病的疫苗，极大地提高全球公共卫生的应对能力。
3. 治疗多种疾病的潜力： mRNA 技术不仅仅限于疫苗。它的核心在于“指令”，能够指导细胞制造特定的蛋白质。这意味着，如果某种疾病是由于体内某种蛋白质缺失或功能异常引起的，我们就可以通过注射含有相应 mRNA 的药物，让细胞自己制造出所需的蛋白质来治疗疾病。
癌症治疗： 这是一个非常令人兴奋的应用方向。科学家们正在研究利用 mRNA 疫苗来“训练”患者自身的免疫系统，识别并攻击癌细胞。例如，可以设计 mRNA 来编码癌细胞表面的独特抗原，或者编码能够增强免疫反应的信号分子。一些临床试验已经显示出积极的成果，为癌症患者带来了新的希望。
罕见病治疗： 许多罕见病是由基因缺陷导致某些关键蛋白质无法正常合成。对于这些疾病，mRNA 疗法有可能提供一种直接的治疗方案，通过补充缺失的蛋白质指令来恢复正常的生理功能。
再生医学： 理论上，mRNA 还可以用于指导细胞再生受损的组织，例如心脏损伤后的修复，或者神经细胞的再生，尽管这方面的研究还处于早期阶段，但潜力巨大。
4. 更安全的生产过程： mRNA 的生产过程相对来说比传统疫苗更简单，也更容易大规模化。它不需要培养活体生物，因此在生产过程中也减少了潜在的生物安全风险。
为什么它尤其值得青少年关注？
你们正处于一个快速变化的时代，而 mRNA 技术正是推动这个时代进步的关键力量之一。
未来的医疗保健： 作为未来的患者、医生、研究人员，你们将直接受益于这项技术，甚至参与到它的发展中。想象一下，未来看病不再是等待医生诊断，而是通过基因测序和 mRNA 技术，量身定制个性化的治疗方案，高效且副作用更小。
科技创新的典范： mRNA 技术的成功，是基础科学研究转化为实际应用的典范。它证明了长期、深入的基础研究，即使在看似遥不可及的领域，也可能在关键时刻爆发出改变世界的力量。这本身就是一种激励，鼓励你们去探索未知，去挑战现有认知。
应对全球性挑战： 气候变化、新的流行病，未来我们还会面临各种各样的全球性挑战。而 mRNA 技术提供了一种强大的工具，可以让我们更有效地应对这些挑战，保护我们的地球和人类的未来。
当然，就像任何新兴技术一样，mRNA 技术也面临着挑战和需要进一步完善的地方，例如 mRNA 的稳定性和递送效率，以及长期使用的安全性评估等等。但 2021 年的突破，尤其是其在新冠疫情中的大规模应用所积累的经验，为我们打开了通往一个由 mRNA 驱动的更健康、更具韧性的未来的大门。
在我看来，mRNA 疫苗技术的成熟和应用，绝不仅仅是疫情中的一个“插曲”，它是一场深刻的科技革命的开端，其影响将持续深远地塑造我们的健康、医学甚至我们对生命的理解。这无疑是青少年在 2021 年最值得关注、也最有可能改变世界的科学突破。
网友意见
每到年底各大媒体都会发布一些盘点内容，在这些内容当中，腾讯为青少年推荐的科学榜单是我比较关注的，已经是第四个年头了，我关注他的原因只有一个，因为这是一个由青少年参与投票选出的科学榜单。
我们平时可能很难把青少年和前沿科学研究联系在一起，觉得这些都是大人的事情，当然，大人也未必看得懂。
但实际上科学探索精神的原动力，源于我们对这个世界的好奇心，而这份好奇心，是我们在小的时候与生俱来的的。虽然不是每一个孩子未来都会成为科学家，但是你可以相信孩子们所关注的科技，一定会成为改变未来的技术。
很多孩子的科学启蒙读物是从科学图书中开启的，比如著名的《十万个为什么》，但其实还有一本书，也是由《十万个为什么》的作者之一，叶永烈先生写的《小灵通漫游未来》，这本书在我们那个年代，也影响了一批又一批的青少年，其中书中描写的一些场景现在已经被实现，而另一些场景仍然还需要更进一步的科学突破。
《小灵通漫游未来》里面，有非常多的篇幅提到了农业话题，比如把农场改名为“农厂”，强调农业的工业化，其中有写到“在田野上，我看到一大片芦苇，刘叔叔却说是水稻。水稻种得不多，因为人造粮食厂生产了大量的人造大米，够大家吃的了。只是人造大米终究和天然大米的味道两样，所以还是种了一部分水稻，给大家换换口味。”
人造大米，核心是要依托工厂来大量的获取到淀粉，然后在添加一些其他的成分，最后加工工艺合成人造大米。
现在我们获取淀粉，主要方式还是要依靠像小麦，大米，玉米等谷物农作物的种植，换句话说，我们所依靠的就是植物所具备的光合作用，实现从二氧化碳和水，最终合成糖类。这也是现在的孩子们在课本上所学到的知识。
但这个事情在今年有了一个新的解题思路。我国科学家完成了非光合作用的，由二氧化碳到淀粉的合成通路，这项突破也在推荐给青少年的名单中。
这项突破的意义有多大？
基于最新的技术，人工合成淀粉的能量效率是从太阳能到淀粉的能量效率是玉米的3.5倍，淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍，可以说从某种角度是完胜了光合作用。
按照这个数据，1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉产量，这使得《小灵通漫游未来》提到的工厂工业化生产人造大米这一科幻概念得以实现的可能。同时我们会节约大量的土地资源以及淡水资源，同时也能消除化肥和农药对自然界的污染，甚至对于全球的碳中和都能起到积极的作用。
换句话说，这是一项足以改变世界的技术。
那么，让青少年去接触这些前沿科学技术的意义是什么呢？他们能力理解么深奥的内容吗？
永远不要低估孩子们的好奇心、接受能力和学习能力。
我们家大娃参与了2021年的腾讯青少年科学小会，在小会现场见到了她期待已久的郑永春和涂瑞和两位科学家。说实在的，我当时都不理解她一个小学生为什么会对登陆火星和碳中和这么难以理解的话题感兴趣。
当她在现场向两位科学家提问的时候，我自己都非常的紧张。但她的问题很具体也很实在，在火星上能种植农作物吗？不能的话人类去火星要吃什么呢？对于碳中和这个全球问题，我们小学生能做点什么？
而当有一次我在饭桌上给他们讲述二氧化碳合成淀粉的这个技术突破的时候，大娃直接问我，爸爸，这个对碳中和有帮助吗？是不是我们可以不用去火星上种土豆了？
我当时的心里充满了惊讶以及欣喜。很多时候，我们总在想让孩子接触这些前沿科学的意义是什么？他们能听懂吗？听了这么深奥的东西会有收获吗？诸如此类的问题。
但我认为，让孩子们去接触，去听，去感受，就是最大的意义。当孩子们的眼界不再局限于书本，当他们认知到科学家们眼中的世界的时候，这就是对他们最大的收获。
《小灵通漫游未来》中提到的那些科幻场景，一些已经在我们这代人手中实现了，而另一些还要依靠着我们的青少年们在未来去实现。
他们，才是我们的未来，我们现在还面临着非常非常多的问题，也许还需要让年轻的一代人去解决。就比如前边提到的二氧化碳合成淀粉，我们现在就面临着成本高，产量低，没办法工业化等等的问题，但我相信，在未来不久的某天，这项技术就在他们的手中完善并推广，而我也深信着这一天必将到来。
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