2021年目测将是应对气候变化的关键一年。美国当选总统拜登已经明确表示，他将采取行动恢复美国在这方面的领导地位，包括重新加入《巴黎协定》，应对全球变暖。（特朗普将美国从该协议中抽离，并在2020年美国大选后的第二天正式退出。）气候谈判的关键时刻将是11月于英国格拉斯哥举行的联合国气候大会。届时，各国将就削减温室气体排放做出新一轮承诺——这是自2015年签署《巴黎协定》以来的第一次。欧盟和中国设定了宏伟目标，计划在2050到2060年前实现碳中和；科学家们正在等着看拜登是否会为美国设定类似的目标。

　　世界卫生组织成立的一个特别工作组将于2021年1月前往中国，尝试确定新冠大流行的来源。特别工作组包括流行病学家、病毒学家以及公共卫生和动物健康研究人员，他们将从武汉开始搜索，武汉是2019年首先发现冠状病毒SARS-CoV-2（新冠病毒）感染的中国城市。一开始的调查对象将是在武汉华南海鲜市场出售的肉类和动物，追踪它们在中国境内和跨境的移动轨迹；最先报告新冠肺炎的许多人都去过华南海鲜市场。要发现新冠病毒的起源可能需要数年时间，但专家们认为年底前能找到一些新线索。

　　2020年，首批获准用于预防新冠肺炎的疫苗已经面世。几种新疫苗的有效性将在2021年初变得更加明晰。特别值得关注的是美国制药公司Novavax和强生公司开发的疫苗的三期临床试验结果，与辉瑞-BioNTech公司和Moderna公司生产的基于RNA的疫苗相比，前者可能更容易分发，后者的三期试验结果已经发布，但必须在非常低的温度下储存。截至《自然》发稿时，辉瑞的疫苗已经在一些国家获得了紧急使用授权。去年年底，Novavax公司在英国和美国启动了两项大型病毒刺突蛋白疫苗试验，将于2021年初报告试验结果。该公司每年可生产多达20亿剂疫苗。强生公司正在测试其疫苗的单剂版；相比之下，辉瑞公司和Moderna公司的疫苗需要注射两剂。

　　全球规模最大的一部分研究资助机构组织开展的一个为期两年的开放获取项目成果初显，2021年所有的目光都将集中在科学出版上。包括伦敦的惠康（Wellcome）、西雅图的比尔及梅琳达·盖茨基金会和荷兰科学研究组织（NOW）在内的20多个组织将从1月开始，规定他们资助的工作所发表的学术论文必须即时开放供免费阅读。这项计划名为“Plan S”，可能意味着期刊订阅的终结，并让任何人都可以阅读科学文献。S计划已经促使包括《自然》在内的几家刊物首次提供开放获取出版服务。（《自然》在编辑上独立于其出版商施普林格·自然。）

　　干细胞科学家正在急切地等待国际干细胞研究学会(ISSCR)的最新研究指引。国际干细胞研究学会是一个会员制组织，上一次发布研究指引是在四年前。这次修订的内容将包括关于体外干细胞生长的人类“胚胎样结构”研究的指引，这将为延长“14天规则”的时限提供动力。“14天规则”规定，研究人员研究的体外产生的人类胚胎不能超过受精后两周，这在许多国家已被写入法律。延长时限可以让科学家更好地理解为什么孕早期的流产概率这么高。

　　美国监管机构将决定是否将首个报道的可以减缓阿尔茨海默病进展的药物应用于治疗。这种药物名为“aducanumab”，由制药公司百健（Biogen）生产，是一种会与淀粉样蛋白结合的抗体，大多数科学家认为淀粉样蛋白可能是阿尔茨海默病的主要触发器。有关该药物有效性的证据参差不齐。两项三期临床试验得出了相互矛盾的结果，美国食品药品监督管理局组织独立顾问小组评估该药的有效性，结论是数据不支持使用该药。迄今为止，唯一获批的阿尔茨海病药物主要治疗记忆力下降等认知症状，而不是疾病的进展。

　　中国宏大的空间科学探索计划将在2021年继续推进。2月，中国的火星探测器“天问一号”将在火星着陆。天问一号将使用13台仪器，包括照相机、雷达和粒子分析仪，寻找水和生命的迹象。如果成功，这将标志着中国对这颗红色星球的首次探索，也是一个携带轨道器、着陆器和巡视器的探测器首次在火星着陆。阿拉伯联合酋长国和美国的探测器也将在同一时间抵达火星。

　　万众期待的詹姆斯·韦伯空间望远镜将在10月发射升空，其开发者美国航天局（NASA）称之为“有史以来最大、最强、最复杂的空间望远镜”。耗资88亿美元的韦伯望远镜将努力延续哈勃望远镜的成功，哈勃望远镜于1990年发射，给天文学带来了革命性的影响，自那以来，它已经进行了130多万次观测。韦伯望远镜将比哈勃望远镜覆盖更多的波长，使科学家能够更深入地观测宇宙。

　　射电天文学家即将展示一种利用脉冲中子星作为信标来探测引力波的新方法。通过精确锁定这些脉冲星信号的时间，欧洲、北美和澳大利亚的团队将尝试探测遥远星系中心的成对超大质量黑洞相互绕转时所产生的长波长涟漪。

　　截至《自然》发稿时，欧盟和英国仍试图在12月31日脱欧过渡协议计划到期前，就一项贸易协议进行谈判。无论是否成功，脱欧都会在研究经费和其他许多问题上给科学家带来各种不确定性，而这种情况在2021年仍将持续。