科学研究有哪些变化趋势？关键转折在何时？《自然》杂志于11月6日发表其150周年特刊，独家分析考察了从1900年至今，上千本研究期刊的数千万篇科学论文的引用情况和参考文献，从而揭示科学研究的面貌在历史上的改变。
《自然》150年历史上发表的407189件作品进行了数据分析，其中包括146330篇研究。在对这些研究的中的5个"科学关键词"的变化情况进行追踪的结果显示，19世纪70年代，最常见的5个词分别为"极光""太阳""流星""水"和"地球"；在21世纪前10年，最常见的关键词则变成了"细胞""量子""DNA""蛋白质"和"受体"。这意味着，早期人们更多的研究是对大型自然现象进行详细观察，而今已经变得更为专业化。
（图片来源：Feature: 150 years of Nature: an analysis of the archive）
实际上，科学关键词的变化既代表了人们对自然和社会现象认知的脉落走向，也能解读社会和文明发展的历程，同样揭示了人类认识自然和社会的某种规律，甚至揭示了科研能力的提升和变迁。
哥白尼使我们离开了宇宙中心；达尔文则使我们脱离了现存世界的中心。不管他人怎样看待这种降级（赫胥黎并未受困扰；达尔文受到了困扰），毫无疑问，赫胥黎传递了更大的信息，即科学可以回答他所谓的“问题的问题”：“人在自然界中的地位及其和宇宙万物的关系。”
在科学并不发达，而且科学研究工具和手段简陋和短缺之时，人类的眼光只能仰望和对准那些人以外的现象和事物。但是，这种观察其他事物基本上是宏观的，并且对自身和地球的关注少于对地球以外的空间的关注。
其实，最大的变化出现在20世纪后半叶，人类的眼光终于慢慢转换到关注自身和探究微观的事物和规律，从1984年讨论人类基因组计划，到1990年正式启动该计划，代表了人类科学研究对自身和微观的重视与转移，因为这样的研究会让人和自然得到更多的理解和实惠，同时也反映了科学研究从天体和物理向生物、医学、化学的重心转移。
在过去的150年中，我们可以看到科学和科学主义在许多方面塑造着人类的身份。发展心理学把注意力集中在智力上，导致IQ（智商）从教育工具转变为社会控制的武器；免疫学从“非己”的角度重新定义了“自己”；信息理论以一种全新的比喻手法，将身份置于文本或接线图中。最近，分子和细胞研究放宽了“自己”的界限；生殖技术、基因工程和合成生物学使人性更具可塑性；表现遗传学和微生物学使个性和自我管理的概念更加复杂；而生物技术和信息技术带来了一个自我更加分散、离散和原子化的世界。
▲比如细胞凋亡的意义对于"死"固然很重要，对于"生"则更为关键。主动凋亡的机制不仅对个 体的存续有利,甚至对整个生态系统的繁衍生息也至关重要。
也因此，"细胞""量子""DNA""蛋白质"和"受体"成为21世纪头10年的5个关键词，围绕它们的研究论文最多，这些名词和与名词相关的现象也被探究得最多。
其实，从发展的眼光看，科学研究中的关键词总是在变化的，也代表了人类探索未知的领域和方向。如果收集2011到2020年，以及未来10年（2020-2030年）的关键科学词汇，"细胞""量子""DNA""蛋白质"和"受体"这5个词未必还能全部当选，但至少可能有一部分能保留，但是，部分或全部代之的可能是另外一些词，至少"人工智能"、"大数据"等能占有一席之地。
2019年1月，《自然》杂志还曾发布过科学家2018年在线搜索的科学热词榜，谷歌也向《自然》提供了被全世界人们搜索最多的科学术语。2018年的科技热词包括：癌症、区块链、大数据、人工智能、心脏病发作、教育、销售、气候变化、心脏和工业4.0。
如果与2017年的科学热词比较，可以看到部分变化，包括：癌症、心脏病发作、心脏、气候变化、糖尿病、大数据、石墨烯、心脏病发作和压力、压力、物联网。
在Scopus这样一个保罗万象的数据库中，"癌症"一词蝉联了2017年和2018年搜索冠军。当然，这并不意味着现在和未来癌症会成为5个科学关键词之一，但是，如果预测的话，人工智能、大数据，以及癌症可能会成为未来10年的科学关键词。
显然，从科学改变生活并改变未来的趋向看，人类和自然社会发展的一个明显的走向已经凸显，这就是从原始文明经过农业文明，再到工业文明，以及到未来的包含信息文明和生态文明的知识文明。人类除了要依靠信息技术和人工智能以帮助人类获得更多的财富和让生活变得更美好之外，也需要保障地球生态的健康和和可持续发展，让地球成为所有生物的家园，科学研究的范围和目标也将是围绕这个趋势来发展。
这一点也正如意大利宇航员卢卡·帕尔米塔诺（Luca Parmitano）在国际空间站发联合国的视频所言："从国际空间站的角度进行观察，答案比以往任何时候更加清楚，绝对没有比地球家园更好的星球了。"
150年的科学关键词变化让我们了解了人类社会发展的趋势，150年的漫长时光见证了科学发展的踌躇与磕绊，也见证了人类历史上一系列的重大科学突破。《自然》还为我们整理了150周年来改变世界的10篇论文：
1. 探测到奇异粒子
粒子探测深化了对基础物理学的理解。
ROCHESTER, G., BUTLER, C. Evidence for the Existence of New Unstable Elementary Particles. Nature 160, 855–857 (1947) doi:10.1038/160855a0
1947年，科学家发现了一种此前从未见过的粒子——如今被称为中性K介子。该研究开启了对夸克等基本粒子的探索，并最终促成了粒子物理学标准模型的建立。——Taku Yamanaka
2. 单克隆抗体的出现与发展
单克隆抗体的制备。
KÖHLER, G., MILSTEIN, C. Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity. Nature 256, 495–497 (1975) doi:10.1038/256495a0
1975年，《自然》发表了一篇论文描述了如何从细胞系制备具有已知特异性的抗体。该发现带来了重要的生物学见解，并促使自身免疫性疾病和癌症的临床治疗取得了成功。——Klaus Rajewsky
3. 从南方古猿认识人类演化
1925年，Raymond Dart手握名为“汤恩幼儿”（Taung Child）的非洲南方古猿化石。
DART, R. Australopithecus africanus The Man-Ape of South Africa. Nature 115, 195–199 (1925) doi:10.1038/115195a0
1925年，《自然》的一篇论文报道了此前未知的南方古猿种的非洲化石。该发现颠覆了人们对于人类祖先与猿分化后的早期人类演化的认知。—— Dean Falk
4. 碳掀起的纳米革命
过去35年发现的三个主要纳米级碳结构。
Kroto, H., Heath, J., O'Brien, S. et al. C60: Buckminsterfullerene. Nature 318, 162–163 (1985) doi:10.1038/318162a0
1985年，科学家首次发现了拥有笼结构的碳分子 C60，为后来石墨烯和碳纳米管等材料的发现奠定了基础，被认为是纳米技术历史上的一次里程碑事件。——Pulickel M. Ajayan
5. 在南极上空发现臭氧层空洞
南极的臭氧层。
Farman, J., Gardiner, B. & Shanklin, J. Large losses of total ozone in Antarctica reveal seasonal ClOx/NOx interaction. Nature 315, 207–210 (1985) doi:10.1038/315207a0
在南极上空意外发现大气臭氧层空洞不仅彻底改变了科学认知，还催生了20世纪最成功的全球环境政策之一。——Susan Solomon
6. 改变神经科学的革命性技术
膜片钳技术的各种用途。
NEHER, E., SAKMANN, B. Single-channel currents recorded from membrane of denervated frog muscle fibres. Nature 260, 799–802 (1976)
膜片钳技术最初被用来记录细胞膜内离子穿过通道蛋白的电流，最后却成为了神经科学工具箱里的一项经典技术。——Alexander D. Reyes
7. 一类全新纳米材料的诞生
多孔固体MCM-41的合成。
Kresge, C., Leonowicz, M., Roth, W. et al. Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism. Nature 359, 710–712 (1992) doi:10.1038/359710a0
将近30年之前，科学家利用一种简单的化学原理合成出了大量多孔材料，其中一些或能实现从生物医学到石油化工的应用。——Ryong Ryoo
8. 重编程细胞身份
理解分化细胞潜力的关键里程碑。
GURDON, J., ELSDALE, T. & FISCHBERG, M. Sexually Mature Individuals of Xenopus laevis from the Transplantation of Single Somatic Nuclei. Nature
182, 64–65 (1958) doi:10.1038/182064a0细胞分化可逆的发现挑战了原有的关于如何确定细胞身份的理论，它不仅为现代细胞身份重编程技术奠定了基础，还为新型再生疗法带来希望。——Samantha A. Morris
9. 发现DNA结构
DNA双螺旋结构。
WATSON, J., CRICK, F. Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature 171, 737–738 (1953) doi:10.1038/171737a0
上世纪50年代初，遗传物质的真实身份仍存在争议。DNA双螺旋结构的发现最终平息了这场争议，同时也彻底改变了生物学。——Georgina Ferry
10. 发现首个绕类太阳恒星旋转的系外行星
太阳和飞马座51的行星系统。
Mayor, M., Queloz, D. A Jupiter-mass companion to a solar-type star. Nature 378, 355–359 (1995) doi:10.1038/378355a0
1995年，天文学家探测到了一颗木星质量的超高温行星，其绕宿主恒星运行的轨道比水星绕太阳运行的轨道更近。这一发现改变了我们对行星形成方式的认识，开启了系外行星探索的新时代。——Eliza Kempton
