每一年，Science杂志的编辑团队都会评选出一项年度科学突破冠军以及九项年度科学突破入围奖。它们是一年里最重大的科学发现、科学进展和趋势。
No.1 天空中最亮的星——NASA新型韦伯望远镜
在经历了无数次挫折、长达20年的开发、100亿美元的高昂投入和150万公里的太空艰险旅行之后，新的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）终于张开了它的红外黄金之眼，帮助人类向永恒的太空又投入充满好奇的一眼。当JWST的第一批数据和图像传回地球时，一切汗水与试错都是值得的。它能让我们以前所未有的清晰度和震撼人心的方式改写我们对于宇宙和宇宙诞生的认识。
为了纪念这一壮举，《科学》杂志将JWST的飞行评选为2022年的年度科学突破之首。JWST掀起了天文学界一场新的竞速赛，arXiv上几乎每天都在涌现关于JWST传回数据的分析论文。如今，它已经拍摄到了距离地球46亿光年的星系团、385光年外的系外行星等，为天文学界提供源源不断的新数据。
正如一位天文学家所说：“每天我打开 arXiv，里面都有烟花绽放。”
入围年度科学突破的发现还有（以下排名不分先后）：
No.2 一次播种，数年收获——产量稳定的多年生水稻
世界上主要的粮食作物——水稻、小麦、玉米——每次收获后都必须重新种植。这对农民来说是一项繁重的劳作，并可能导致土壤侵蚀等环境问题。就在今年，云南大学胡凤益团队培育出的“多年生稻23”（PR23）可以达到广适、高产稳产、多年生性强的标准，并为农民节省了数周的繁重劳动。
尽管理论上所有水稻都是多年生的，但是第二年生长的水稻产量并不高，所以在以往耕种过程中，水稻都是一年一种的。而发表在《自然可持续性》科学期刊的论文显示，4年来，PR23水稻的平均产量为每公顷6.8吨（1公顷=15亩），这略高于一年一种水稻品种。
在保证产量不下滑的同时，PR23在第二年开始就能大幅节约农民们的插秧劳作成本，每公顷每季减少了77人/日的工作量，并且也可以有效地减缓水土流失问题。
No.3 图钉般大小的巨无霸细菌被发现
根据我们以往的经验判断，微生物应当是微观的，需要使用显微镜才能看见，但是今年发现的、被暂时命名为Thiomargarita magnifica的细菌，却比普通的细菌大上5000倍，像一根图钉一样长。在法属安的列斯群岛的一片红树林沼泽中，这种单一的线状细胞细菌在腐烂叶子的表面首次被研究人员发现。
No.4 人类首次行星防御实验成功
9月26日，由NASA发射的DART航天器，成功撞击距地1100万千米的一颗小行星迪莫弗斯（Dimorphos），并使其偏离轨道。这成为了有史以来首次成功的行星防御任务模拟实验。
据估计，大约有25000个常见的近地小行星大到足以摧毁一座城市，这使得他们能够威胁到人类的存亡问题。然而截至目前，天文学家只探测到了其中的40%。首次行星防御实验成功意味着如果未来发现近地小行星撞击地球的威胁，人类将有应对之计。
尽管这次撞击是一次性任务，但是它为科学家们提供了关键数据参考，能为以后设计任何撞击小行星任务动量模型提供数据支撑。
No.5 人工智能进军艺术与科学领域
人工智能（AI）正向着原来被认为只属于人类的科学和艺术领域进军。今年一系列产品的落地使得之前AI的缓慢蚕食的态势变成有如攻城略地般的势如破竹。
艺术领域方面，去年，OpenAI实验室推出了软件DALL-E。今年春天，OpenAI发布了这一软件的大型升级版，DALL-E 2。它利用了机器学习的扩散模型，能在上下文或文本描述的引导下，有效地生成逼真且符合人类审美的图片。在社交媒体上，几个依据该软件扩散模型的AI工具流行起来，人人都能轻松体验AI作画的新鲜感受——甚至有艺术家利用AI生成的图片赢得了一场美术比赛。当然，这也招致了诸如版权问题等一系列质疑和批评的声音。
在科学、数学以及编程方面，机器学习也取得了不俗的“战绩”。去年，Science杂志年度科学突破奖表彰了人工智能通过氨基酸序列预测蛋白质三维结构的工作。在此基础上，研究人员现在已经可以依靠人工智能设计出全新的蛋白质结构，为疫苗、建材、纳米机械等领域添砖加瓦。
此外，DeepMind还发布了一种名为AlphaTensor的AI工具，它能设计更有效的矩阵乘法算法——这在计算机图形学、物理仿真与机器学习内都有广泛的应用。
No.6 呼吸道合胞病毒疫苗取得突破进展
呼吸道合胞病毒（RSV）是一种传染性极强的病毒，婴幼儿、儿童及体质弱老人易感，其疫苗研制工作已经开展多年，终于在今年开花结果。
两种RSV疫苗的大规模临床试验最终证明，它们可以安全地保护婴儿和老年人。这两种疫苗都预防了60岁以上人群的严重疾病，而且没有引起严重的副作用。其中一种在给孕晚期母亲注射后可以将抗体传给胎儿，从而继续保护婴儿长达6个月的时间。
No.7 200万年前DNA重建古生态系统
今年，科学家们在北极沙漠的冻土中成功提取了至少200万年前的微小DNA片段，这把DNA的保质期从大约100万年提高了整整一倍。通过这些DNA片段，科学家们还原出了非常与众不同的生态系统，其中有驯鹿、野兔甚至乳齿象。
No.8 黑死病如何改变人类基因新论
700年前，黑死病席卷欧洲，并夺走了几乎三分之一人口的性命。今年，研究人员分析了500多具遗骨中的古DNA，这些遗骸分别埋葬于黑死病来临前、期间和之后。
研究小组在《自然》杂志上报道称，幸存者更有可能携带增强他们对鼠疫耶尔森氏菌（Yersinia pestis）免疫反应的基因变异。鼠疫耶尔森氏菌是一种由跳蚤传播的细菌，会引起黑死病。在伦敦黑死病之后，大量幸存者包含一个特别基因：ERAP2。它编码一种叫做内质网氨肽酶2的蛋白质，这种蛋白质已被证明可以帮助免疫细胞识别和对抗威胁病毒。
如今，45%的英国人体内仍然存在ERAP2的保护性变异。这表明，这一基因直到最近仍然受到自然选择的青睐——直到19世纪早期，鼠疫还在欧洲和亚洲流行过。但这种变异也会增加患自身免疫性疾病的风险，如克罗恩病和类风湿关节炎。
No.9 美国通过里程碑意义的气候法案
今年美国通过的《降低通胀法案》（IRA）中与气候有关的条款是全美有史以来为减缓全球变暖所迈出的最大一步。该法案将在未来的十年向可再生能源与核能发电提供3690亿美元的资金、鼓励向电动汽车的全面转型并激励与减少工业排放相关的研究。根据一些独立研究团队的计算，它应该能使美国在十年后将其温室气体排放量降低到其2005年排放水平的40%。
然而，仅靠IRA还不足以让美国实现其2016年在巴黎气候协议中的做出的承诺——即在2030年前降低50%的排放量。尽管IRA是朝着正确方向迈出的一步，但仍需要仍需要加紧行动的步伐。
No.10 发现可能导致多发性硬化的病毒
今年，研究人员利用大量的军事医疗记录，证明了一种常见的疱疹病毒在多发性硬化症（MS）中扮演着重要角色。这一发现可能会促成治疗或预防这种神秘疾病的新方法。多发性硬化症是一种免疫系统攻击神经元的疾病，这种疾病在全球280万患者中引起轻度症状，包括视力模糊、疲劳和麻木，但也会使重症患者逐渐无法说话或行走。
