今年出現了許多具有深遠和持久影響的進展，無論是在實踐上還是在理論上。從下面的倒計時開始，看到最後，看看其他一些未能入選的重要故事。
圖片來源：Wim Lustenhouwer, 阿姆斯特丹自由大學
有證據表明其他人類物種也存在符號思維
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是什麼將智人與人類大家庭的其他成員區分開來，並推動我們作為一個物種取得非凡的成功？一種流行的觀點認為，我們進行符號思維的傾向（這是語言的基礎）是關鍵。但是越來越多的證據表明，尼安德特人也具備這種才能。現在有訊息稱，一種更古老、更原始的人類祖先——來自亞洲的直立人——也表現出了符號思維的跡象。
研究人員在印度尼西亞爪哇島上一個名為特里尼爾的直立人遺址發現了一個刻有幾何圖案的貝殼，其年代可追溯到 54 萬至 43 萬年前。這一發現比先前已知的最古老的雕刻至少早了 30 萬年，那些雕刻來自南非。
對在淡水貽貝殼上進行的雕刻的分析表明，其製作者使用了鯊魚牙齒或其他堅硬的尖銳物體來建立鋸齒形圖案。“雕刻很可能是在仍然保留其棕色 [皮膚] 的新鮮貝殼標本上進行的，這將會在黑暗的‘畫布’上產生引人注目的白色線條圖案，” 荷蘭萊頓大學的 Josephine C. A. Joordens 和她的同事在他們於 12 月 3 日線上發表在《自然》雜誌上的報告中推測。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
這一發現暗示著還有更多這樣的物品（實際上有 30 萬年的價值）等待發現，並且提出了這樣一個問題：這種行為可能在人類血統中起源於多久之前？——凱特·王
當海洋拯救人類時 [供訂閱者]
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網路攻擊預示著磁條信用卡的終結
今年，家得寶成為歷史上最大的資料洩露事件之一的受害者。9 月，網路竊賊從該公司的零售信用卡處理系統中竊取了約 5600 萬條記錄，遠遠超過了塔吉特在 2013 年 12 月報告的 4000 萬條被盜記錄，但少於 2007 年從 TJX 公司竊取的9000 萬條記錄，這是歷史上最大的一次。儘管網路盜竊事件頻繁發生，但家得寶的洩露事件因其規模之大以及其可能將如此多人依賴的磁條信用卡貶為過時技術而引人注目。
這是因為現在存在移動支付系統來有效地取代傳統的信用卡和簽帳金融卡。例如，10 月份推出了 Apple Pay，該系統允許使用者使用 iPhone 進行購買，而無需向零售商透露客戶付款資訊。谷歌多年來一直在提供類似的數字錢包，包括沃爾瑪和百思買在內的一些零售商表示，他們也在開發一個名為 CurrentC 的競爭性智慧手機支付應用程式。
家得寶、塔吉特和 TJX 的盜竊事件代表了企業未能保護其客戶的個人資訊的系統性失敗。事實上，家得寶很可能是被同一個駭客組織攻擊的，該組織也襲擊了塔吉特、邁克爾斯、內曼·馬庫斯和 P.F. Chang's 連鎖餐廳的銷售點系統。
客戶正在意識到，他們要麼相信這些企業能夠提高其網路安全，要麼可以探索新技術來保護自己。—拉里·格林邁爾
更多： 保護您免受數字欺詐的“守護者”
圖片來源：Svisio/Getty Images/iStockphoto
首次合成的酵母染色體問世 [影片]
從頭開始構建複雜細胞生命的第一個染色體需要什麼？數百名大學生。3 月，約翰霍普金斯大學“構建基因組”課程的本科生宣佈成功重建了酵母的 3 號染色體，該染色體控制著有性生殖。
學生們按順序合成了鹼基（A、C、T 和 G 分子），並將它們以塊狀插入酵母中。酵母自身的 DNA 修復系統然後將 DNA 編織到現有的基因組中；隨著時間的推移，天然染色體因此被人造染色體所取代。希望這種操縱將有助於測試特定基因，並更好地理解“垃圾”DNA、細胞分裂和進化本身。這標誌著歷史上第一次由人類合成染色體並被酵母採用，而酵母是生物技術的模式生物之一。
也許有一天，所有 16 條酵母染色體都將是人造的——至少，這是合成酵母 2.0 專案的目標。所以還有大約 1200 萬個 DNA 工作對要完成。最好多找些大學生。—大衛·比埃洛
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美國實驗室對致命細菌的處理不當
2014 年，聯邦實驗室發生了一系列安全事故，引發了國會聽證會，並再次引發了立法者要求加強對高密封研究機構的監督的呼聲。
6 月，美國疾病控制與預防中心的一個實驗室準備炭疽桿菌樣本用於運輸，但未能正確滅活該細菌。次月，美國食品和藥物管理局的研究人員在馬里蘭州貝塞斯達的國立衛生研究院園區的一個不安全的冷藏室中發現了六個長期被遺忘的天花病毒小瓶。早在 3 月，美國農業部的研究人員就從一個受人尊敬的疾控中心實驗室收到了一批動物流感病毒，但後來才發現這些樣本被致病性 H5N1 流感病毒意外汙染。這種草率的行為以及早先發生的事件，暴露了一種令人不安的錯誤模式。疾控中心主任湯姆·弗裡登稱這一系列事件是“警鐘”，提出了“嚴重且令人不安的問題”。由於這些致命的病原體發生的失誤，沒有人受傷，但這確實促使高安全級別實驗室的運輸暫時凍結，並對生物安全程式進行了全面審查。與處理不當的樣本有關的兩個疾控中心流感和炭疽桿菌實驗室也被關閉。
在報告失誤後的幾個月裡，疾控中心在其高等級生物安全區域部署了攝像機和平板電腦，作為其避免未來發生傳染病處理不當事件的努力的一部分。—迪娜·費恩·馬龍
更多： 疾控中心對致命流感病毒的處理不當
安塔瑞斯火箭在發射後爆炸。圖片來源：NASA
災難玷汙了商業太空飛行
今年，僅僅相隔幾天就發生了兩起災難性事故，這對新興的“新太空”產業造成了沉重打擊，這是一個由私人公司組成的鬆散集體，通常由古怪的億萬富翁支援，他們正在競爭使進入太空的途徑更經濟、更常規。
10 月 28 日，軌道科學公司運營的一枚無人駕駛安塔瑞斯火箭在發射後不久爆炸，很可能是因為其俄羅斯製造的主發動機出現問題，這些發動機雖然經過翻新，但已有半個世紀的歷史。這次火箭發射失敗是 NASA 一項價值 19 億美元的合同的一部分，該合同旨在向國際空間站運送貨物。雖然無人受傷，但軌道科學公司的股價暴跌，而就在這次火熱墜毀的幾個小時後，一枚早就計劃好的俄羅斯聯盟號火箭完美地向空間站發射了另一次補給任務，這讓美國宇航局感到尷尬。
僅僅三天後，維珍銀河公司的“太空船二號”亞軌道飛行器試飛以悲劇告終，該飛行器在莫哈韋沙漠墜毀，導致一名飛行員死亡，另一名飛行員重傷。隨後的分析表明，“太空船二號”在發動機仍在工作時，由於尾部的兩個穩定器不知何故移動到高阻力的“羽化”位置，從而因空氣動力應力在空中解體。通常，“太空船二號”的穩定器只會在航天器飛過亞軌道飛行的頂點並準備重返大氣層時才會展開。
軌道科學公司的下一次“安塔瑞斯”號發射到國際空間站的計劃定於 2016 年，並且將依賴於尚未公佈的新型主發動機。維珍銀河公司的未來計劃則有些不明朗。數百名富裕的私人人士已經同意為“太空船二號”的亞軌道飛行支付每人 25 萬美元，但一些受到驚嚇的“太空遊客”正在要求退款。該公司在其首架航天器被毀之前就已經遠遠落後於計劃，在商業飛行實現常態化和持續之前，不可能彌補其損失，而這種前景現在看來遙遙無期。對於這些以及其他新太空企業來說，要最終取得成功，市場力量可能需要比火箭科學的嚴酷物理定律更寬容。——李·比林斯
更多： 無人補給火箭在發射後幾秒鐘爆炸
2011 年（上）和 2014 年（下）加利福尼亞州薩克拉門託郊外的福爾瑟姆湖。圖片來源：加利福尼亞州水資源部
千年以來最嚴重的乾旱襲擊加利福尼亞州
低降水和創紀錄的高溫相結合，使得加利福尼亞州持續的乾旱成為過去 1200 年中最嚴重的乾旱。目前的水資源短缺在通常乾旱的該州歷史上尤為突出，因為與過去的乾旱相比，氣溫更高，儘管根據將在《地球物理研究快報》上發表的研究結果，實際上一些之前的事件比目前這次更乾燥。
與此同時，今年全球平均氣溫可能將達到有史以來測量的最高水平，使 2014 年成為連續第 38 年出現“異常高”讀數，這是根據世界氣象組織在 12 月於秘魯利馬舉行的聯合國氣候會談期間釋出的報告。
儘管有此評估，美國國家海洋和大氣管理局最近資助的一項研究指出，自然的海洋和大氣模式是加利福尼亞州水資源問題的“主要驅動因素”，並發現“沒有確鑿的證據”將人為造成的氣候變化與乾旱聯絡起來。
無論原因如何，乾旱也襲擊了德克薩斯州、俄克拉荷馬州、堪薩斯州、科羅拉多州和新墨西哥州的部分地區。沒有一個地方像加利福尼亞州那樣糟糕，該州乾旱已經持續了三年，並且在年初本應是雨季的時候幾乎沒有得到緩解。到四月底，整個州都至少經歷某種形式的乾旱，據路透社 8 月報道，這場災難預計將給加利福尼亞州的經濟造成 22 億美元的作物損失、就業機會流失和其他損失。路透社報道。當月，大雨實際上加劇了問題——在洛杉磯附近造成致命的泥石流和山洪暴發——但並沒有解決該州的水資源短缺問題。
11 月，該州選民批准了第 1 號提案——也被稱為《2014 年水質、供應和基礎設施改善法案》——授權發行 71 億美元的債券，用於升級加利福尼亞州的水系統，以幫助透過新建的儲存設施、節約用水、再生水、海水淡化和一般乾旱準備工作來提供一些緩解。—拉里·格林邁爾
更多： 加利福尼亞州水資源的過去和未來
乾旱、水和加利福尼亞州的崛起 [特別電子出版物]
太陽在 BICEP2（前景）和南極望遠鏡（背景）後面落下。圖片來源：Steffen Richter，哈佛大學
宇宙大爆炸引力波——或者不是
如果宇宙像“暴脹”理論預測的那樣在誕生後呈指數級膨脹，它可能會產生被稱為引力波的時空漣漪。當科學家在 3 月宣佈他們發現了這種漣漪的證據時，該報告被譽為“科學史上最偉大的發現之一”，因為它似乎提供了暴脹的第一個直接證據。
但是後來懷疑開始出現。在南極附近的 BICEP2 實驗中工作的研究人員真的排除了他們資料的更平凡的解釋嗎？在隨後的幾個月中，物理學家們來回爭論；數十篇論文分析了 BICEP2 的發現及其潛在的影響。最新的測量結果表明，BICEP2 的資料可能像來自引力波一樣容易來自普通舊塵埃。
BICEP2 研究了宇宙微波背景——宇宙中最古老的光，它在各個方向上都瀰漫著天空。在這種光中，實驗者看到了一種特殊的偏振——光波方向上的捲曲圖案——他們推斷這是由引力波的時空膨脹和收縮引起的。然而，歐洲普朗克衛星9 月份公佈的資料表明，BICEP2 看到的偏振可能是銀河系中南極實驗觀察到的區域中比預期更厚的銀河塵埃的產物。
這些發現讓許多物理學家興奮不已，但這遠不是反對引力波的確鑿證據。無論如何，這場騷動不僅說明了科學方法的核心在於試錯，而且還說明了宇宙不斷找到新方法來給那些試圖弄清它的人丟擲曲線球。——克拉拉·莫斯科維茨
奧巴馬總統訪問北京促成了一項重大的氣候協議。圖片來源：白宮官方照片，查克·肯尼迪拍攝
美國和中國達成歷史性氣候協議
今年是氣候變化行動的重要一年。聯合國政府間氣候變化專門委員會完成了對氣候科學狀況的第五次審查，發現人類仍然是罪魁禍首，並且問題正在惡化。美國環境保護署釋出了一項計劃來減少發電廠的二氧化碳汙染。聯合國秘書長舉行了一次涉及 100 多位國家元首（包括美國總統巴拉克·奧巴馬）的關於全球變暖的國際峰會。並且超過 10 萬人遊行穿過紐約市的街道，要求這些世界領導人就氣候變化採取行動。甚至美國宇航局也參與其中，終於在第二次嘗試中將軌道碳觀測站送入軌道。
但沒有什麼比世界上最大的兩個汙染國——美國和中國——之間達成的歷史性協議更大。中國同意在 2030 年左右停止溫室氣體汙染的增長，並在同年從大壩、核能、太陽能和風能等無汙染來源獲取 20% 的電力。美國承諾到 2025 年將其溫室氣體汙染量至少比 2005 年的水平減少 26%。
再加上歐盟 28 個國家共同努力，到 2030 年將二氧化碳汙染量比 1990 年的水平減少 40%，現在，造成全球變暖汙染問題一半以上的國家已經承諾採取限制措施。正如氣候行動追蹤器指出的那樣，這意味著世界正在走上一條“明顯低於先前估計的溫度升高”的道路。更多和更快是現在最重要的，但避免災難性氣候變化的行動時代始於 2014 年。—大衛·比耶洛
菲萊探測器在彗星表面彈跳。圖片來源：ESA / Rosetta / DLR / MPS for OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA / Emily Lakdawalla 註釋
首次在彗星上著陸
在太空科學中，2014 年是彗星年——確切地說是 67P/Churyumov–Gerasimenko 彗星，這是一塊塵埃冰塊，大部分時間都在火星和木星之間漂流。像所有彗星一樣，這顆彗星是我們太陽系嬰兒時期相對原始的殘餘物，其中充滿了秘密，可以幫助科學家解決關於太陽系行星如何形成的懸而未決的謎團。
在夏末，歐洲航天局的羅塞塔號探測器經過長達十年的深空之旅抵達彗星，進入軌道一年，以研究這顆冰冷的星體在向太陽俯衝時的狀況。然而，羅塞塔任務的扣人心絃的頂點是菲萊的部署，這是一個洗碗機大小的探測器，旨在實現人類首次在彗星上的軟著陸，並進行數月的表面操作。11月中旬，全世界都目不轉睛地觀看菲萊號在無動力下降七小時後落到翻滾的彗星上。
在著陸後不久，人們清楚地看到菲萊遇到了麻煩。一個用於穩定姿態的推進器和本應固定探測器的魚叉未能啟動，使得菲萊在彗星微弱的引力中彈跳，就好像它落在蹦床上一樣。它偏離軌道停了下來，並以一個角度傾斜，處於陰影中，其太陽能電池無法完全充電。儘管任務科學家努力搶救探測器，但在著陸後不到三天，菲萊的電池耗盡，它陷入沉寂，但在此之前，它提供了前所未有的資料和影像，這些資料和影像仍在分析中。
科學家們可能會在2015年8月嘗試重新喚醒菲萊，屆時彗星靠近太陽，應該會增加照射到這個小型著陸器太陽能電池板上的陽光。與此同時，羅塞塔號仍在頭頂軌道上執行，其任務仍在繼續。12月下旬，探測器對這顆冰冷星體的觀測發現，彗星的氫同位素比例與地球海洋的氫同位素比例不符，這表明我們星球上的水無論來自哪裡，大部分都不是來自富含水的彗星。儘管菲萊遭遇了困境，但總的來說，人類首次對彗星進行軌道飛行和著陸的任務取得了巨大的成功。——李·比林斯
一名衛生工作者在賴比瑞亞探望埃博拉患者後被清理乾淨。 圖片來源：美國國際開發署
埃博拉疫情爆發
埃博拉病毒今年在西非爆發的疫情使公眾對它有了深刻的認識，這次疫情的規模超過了以往所有埃博拉疫情的總和。該病毒已經摧毀了獅子山、賴比瑞亞和幾內亞的社群，並在世界各地引發了連鎖反應。疫情於3月份在幾內亞首次公開出現，到12月中旬，該病毒已感染超過17,000人，並導致6,000人死亡。埃博拉病毒給受災最嚴重的國家的經濟、醫療保健系統和政府留下了不可磨滅的印記，並迫使社群顛覆傳統儀式，包括清洗死者、握手和親吻等，以抑制病毒的傳播。
來自西非的旅行者有時將病毒帶到其他國家——例如，托馬斯·鄧肯在賴比瑞亞的家鄉被感染後，成為美國第一例因埃博拉病毒死亡的人。但是，醫療保健工作者和那些照顧患病埃博拉患者的人首當其衝地承受了這種疾病的打擊，包括兩名美國護士在照顧鄧肯時被感染。在全球範圍內，已有620多名醫療保健工作者感染了埃博拉病毒，其中約一半人死亡。美國發生的罕見埃博拉病例引發了公眾關於對返回的強制隔離援助人員的辯論。
該病毒透過與有症狀患者的血液、糞便或體液的直接接觸傳播，並且該疾病在受害者的臨終時或死亡後立即具有特別的傳染性，此時病毒載量很高。這種疾病不會像流感一樣透過空氣傳播。
消除埃博拉的全球威脅的關鍵在於透過久經考驗的醫療保健應對方法在西非消除它。近幾個月來，美國已嚮應對工作投入了數百萬美元。必須識別並隔離患者，並且必須跟蹤所有可能與他們直接接觸的人，以觀察症狀的出現。
儘管研究人員在過去一年中對埃博拉病毒有了大量了解，但除了補液和對症狀進行仔細的臨床管理外，目前還沒有針對該病毒的有效疫苗或治療方法。幾種潛在的療法和疫苗目前正在進行臨床試驗。——迪娜·費恩·馬隆
白紋伊蚊可以傳播基孔肯雅熱。圖片來源：疾病控制與預防中心
2014年的其他重要故事
3月份馬來西亞航空370航班的失蹤，除其他問題外，凸顯了飛機跟蹤的缺陷並測試了海底搜尋技術的極限。
在一位“治癒”的嬰兒身上檢測到HIV，這是艾滋病治療方面令人失望的挫折。
1月份的幹細胞研究報告稱，簡單的壓力，如酸浴，可以將細胞推向類似胚胎的狀態。7月份，在發現錯誤、缺乏可重複性以及對其中一位作者提出該研究被撤回，指控其行為不端，該作者後來自殺身亡。
一種可能導致致命呼吸道疾病的罕見腸道病毒的爆發席捲了北美，主要影響兒童。
通常在北極周圍旋轉並封鎖寒冷空氣的極地渦旋減弱，使北美在去年冬天經歷了接近創紀錄的寒冷。在某種程度上相關的訊息是，據報道，EF-5級鯊魚龍捲風襲擊了曼哈頓。
—菲利普·山姆