尼安德特人基因組：研究人員完成了尼安德特人基因組測序，基因組取自3.8萬年至4.4萬年前曾經生活在克羅地亞的3名女性尼安德特人的骨頭。他們采用了對核糖核酸（DNA）降解片段進行測序的新方法，並首次對現代人的基因組與尼安德特人的基因組進行了直接比較。
艾滋病病毒預防：對兩種新穎預防艾滋病病毒方法進行的試驗取得了不容置疑的成功：壹種是含有抗艾滋病病毒藥物泰諾福韋（tenofovir）的 陰道凝膠，它可使女性被感染率減少39%；另壹種為口服藥物前接觸預防法，其讓壹組男子以及與男性有性關系的變性女子（出生時為男性）感染艾滋病病毒的幾 率減少了43.8%。
外顯子組測序/罕見疾病基因：對於研究因單壹有缺陷基因導致罕見遺傳性疾病的研究人員而言，僅對某壹基因組中的外顯子（即基因組中擔當蛋白質編碼的極小部分）進行測序，就能發現特殊的、至少造成12種疾病的基因突變。
分子動力學模擬：模擬蛋白質在折疊時產出的旋轉始終是壹個組合噩夢。如今，借助世界上強大的計算機能力，研究人員能跟蹤微小的正在折疊的蛋白質中原子運動，跟蹤時間比過去任何方法都要長100倍。
量子模擬器：為了描繪在實驗室所看見的情況，物理學家根據方程式推測了理論，這些方程式可能極其難以求解。然而在今年，研究人員通過制造量子模 擬器發現了壹條捷徑。量子模擬器為人造晶體，激光光點在晶體中扮演的是代替電子而被截留在激光中的離子和原子。這些裝置為凝聚態物理學中的理論問題提供了 快速的答案，它們可能最終會幫助人們解開諸如超導性等謎團。
下壹代基因組學：更快速更廉價的測序技術使人們能夠以極大的規模研究古代和現代核糖核酸。以“千人基因組計劃”為例，其發現了眾多導致我們人類獨壹無二的基因組變異，而其他正在進行中的計劃將揭示更多的基因組功能。
核糖核酸（RNA）重編程：重新編程細胞（即將細胞的發育時鐘回撥，使其表現如同胚胎中的非特化“幹細胞”）已經成為壹種研究疾病和發展的標準 實驗室技術。今年，研究人員找到了用合成核糖核酸實現細胞重編程的方法。與以往的方法相比，新技術的速度要快2倍，功效要高100倍，並在治療應用上可望 更為安全。
大鼠的回歸：小鼠在實驗室動物世界占有統治地位。然而鑒於許多的用途，研究人員更願意用大鼠。因為大鼠更容易用來做實驗，且從解剖學的角度上講 與人類更加相似。不過，大鼠存在著重大缺陷，用以制造“基因剔除小鼠”（即通過精確地關閉特定基因而專門用於研究的小鼠）的方法在大鼠中無效。然而，今年 有壹系列的研究承諾會給實驗室帶來大批“基因剔除大鼠”。
本世紀前十年十大科學成就
本世紀首個十年即將結束之際，《科學》雜誌的新聞記者和編輯潛心審視了進入新千年以來的那些改變科學面貌的進步，評選出了十項科學成就作為“本十年卓見”（Insights of the Decade）。
“黑暗”基因組：基因常常會得到所有的榮耀。但現在研究人員認識到，這些編碼蛋白質的基因區域僅占整個基因組中的1.5%。而其余的基因組部分，其中包括小的編碼和非編碼核糖核酸（RNA）——過去曾被當作“垃圾”而勾銷——現在被證明它們與其他的基因同樣重要。
精密宇宙學：在過去十年中，研究人員非常精確地推測出宇宙物質的成分是普通物質、暗物質和暗能量。同時，他們闡述了將這些成分組成宇宙的方法。這些進展將宇宙學轉變成為壹種有著標準理論的精確科學，而留給其他理論的活動空間已十分狹小。
古老的生物分子：遠古的核糖核酸（DNA）和膠原質等“生物分子”經受好幾萬年時間存活下來，並為人們提供有關死去已久的植物、動物和人類的重 要信息，了解這些古老的“生物分子”讓古生物學受益匪淺。現在，分析這些極其細小的時光機器，便可揭示骨骼上的證據所無法提供的解剖變化信息，如恐龍羽毛 的顏色或長毛猛獁象如何承受寒冷氣溫等。
火星上的水：過去十年對火星所做的6次探索提供的清晰證據顯示，該紅色行星上曾經有足夠改變火星上巖石形成及可能維持生命的水，這些水或是在火 星表面或存在於火星之內。火星水可能存在於地球開始出現生命的時候；但即使是現在，火星上仍然含有足夠的濕度，這激勵著科學家尋找火星上能呼吸、活著的微 生物。
細胞重編程：過去十年中，關於發育是壹種單向道路的概念已被完全改變。如今，研究人員已經知道如何將充分發育的細胞進行“重編程”，使其成為所 謂的多能細胞，並使其重新具有成為其身體中任何類型細胞的能力。此技術已被用於制造來自罹患罕見疾病病人的細胞系，但科學家最終所希望的是能夠培養出在基 因上相配的替代細胞、組織和器官。
微生組：人們對存活在人體中的微生物及病毒觀念的重大轉變導致研究人員產生了微生組的概念，微生組指的是宿主以及寄生在宿主身上或內部的其他生 物的基因組集。由於我們身體的90%細胞實際上是微生物，科學家們開始了解微生物基因將會怎樣顯著地影響我們能從食物中吸收多少的能量，以及我們的免疫系 統會如何對感染做出反應。
系外行星：在2000年的時候，科學家們只知道26顆位於我們太陽系外的行星。到了2010年，該數字已經跳升至502顆，並且還在增加。隨著 新興技術的出現，天文學家預計會在宇宙中發現大量的類似地球的行星。如今，已經發現的較大行星的尺度和軌道對科學們理解行星系統如何形成和演化產生了革命 性影響。
炎癥：不久前，炎癥被認為是我們愈合體系中簡單的輔助：它會短暫地出現，幫助免疫細胞對由創傷或感染所引起的組織損害進行重建。現在，研究人員 相信，炎癥也是壹種造成慢性疾病的驅動力，這些包括癌癥、阿茲海默病、動脈粥樣硬化、糖尿病及肥胖癥在內的慢性疾病最終會造成我們絕大多數人的死亡。
超材料：通過合成具有非常規和光學性質可調的材料，物理學家和工程師開拓了引導和操縱光線、制造可挑戰分辨率極限透鏡的新方法。他們甚至已經開始研制令物體無法被看見的“隱形鬥篷”。
氣候變化：過去十年中，研究人員已經確定了圍繞全球氣候變化的某些基本事實：世界正在變暖，人類是造成暖化的原因，而地球的自然過程不太可能會減緩變暖的進程。但是未來的十年將決定科學家和政策制訂者會如何根據這壹至關重要的信息來采取行動。