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《自然》評選出年度十大人物 潘建偉入選

時間:2017-12-25來源:未知 作者:晉楠

從量子通信到基因組編輯,從一場潛在核危機到美國環(huán)保政策的退步……近日,《自然》雜志點評了2017年度十大科學(xué)人物。這些不同領(lǐng)域的科學(xué)家在2017年的科學(xué)史上留下了不可磨滅的印記,他們將繼續(xù)影響科學(xué)。

1.劉如謙:基因修復(fù)者

研發(fā)出非天然存在的基因編輯工具——或許有一天可用來挽救生命的一名生物學(xué)家。

25年前,當(dāng)劉如謙還是一名本科生的時候,他寫下了讓他的導(dǎo)師至今仍記憶猶新的一篇畢業(yè)論文。“簡直無可挑剔。”諾貝爾化學(xué)獎得主、現(xiàn)哈佛大學(xué)名譽教授E. J. Corey說。這篇論文不需要任何編輯。

但劉如謙卻對編輯十分執(zhí)著。過去十多年來,他始終是基因編輯技術(shù)的先鋒研究者。今年10月,劉如謙在美國博德研究所的實驗室發(fā)表了大膽調(diào)整CRISPR系統(tǒng)的結(jié)果。他們利用實驗室制造的一種酶,通過化學(xué)方法將DNA堿基對A-T轉(zhuǎn)化成為G-C。這種酶不存在于自然界。

冒險是劉如謙事業(yè)的主基調(diào)。他所在實驗室率先開發(fā)出在實驗室制作新酶的方法,并將其與基因編輯技術(shù)結(jié)合。2013年,他與朋友成立了一家名為Editas Medicine的公司,研發(fā)基于CRISPR技術(shù)的療法。該類臨床應(yīng)用可能受到CRISPR-Cas9技術(shù)的不可預(yù)測性的限制,導(dǎo)致對基因組造成多種不同的編輯。

為此,劉如謙實驗室一直在尋找解決方法。2016年,其團隊中的博士后Alexis Komor等報告了首個DNA堿基編輯器,它依賴于自然產(chǎn)生的酶,能夠?qū)A基C轉(zhuǎn)化為T,或者G轉(zhuǎn)化為C。這是研究人員首次找到一種可靠、可預(yù)測的方法,在活細胞的基因組中實現(xiàn)單堿基轉(zhuǎn)換。

劉如謙實驗室另一位博士后Nicole Gaudelli想在此基礎(chǔ)上創(chuàng)造一種能夠?qū)A基A和T轉(zhuǎn)化為G和C的酶。在劉如謙鼓勵下,她制作出一種蛋白質(zhì),可在理論上逆轉(zhuǎn)人體內(nèi)約48%的已知致病點突變。10月,該團隊報告稱這種新蛋白質(zhì)可以比經(jīng)典的CRISPR-Cas9系統(tǒng)更可靠地逆轉(zhuǎn)突變。該工具有助于未來開發(fā)基因治療方案。

2.Marica Branchesi:合作發(fā)起人

幫助科學(xué)家從一個歷史性引力波事件中獲得最大收獲的一名天文學(xué)家。

從8月17日開始的幾個星期里,地球和太空中的所有望遠鏡似乎都對準(zhǔn)同一個方向。在意大利和美國的設(shè)施探測到最近一次的引力波后,約70組天文學(xué)家立即開始捕捉對兩顆中子星碰撞的首次直接觀測。他們觀察到的現(xiàn)象隨即解開了好幾個天體物理學(xué)謎團,包括某些γ射線暴的本質(zhì)和宇宙中重元素的起源。

這些要歸功于Marica Branchesi帶頭開展多年的準(zhǔn)備工作。Branchesi是意大利處女座引力波探測器(Virgo)合作團隊的成員之一,她在原本各自為政的觀測天文學(xué)和引力波研究之間架起了橋梁。“Marica一直都是天文學(xué)家和物理學(xué)家之間的關(guān)鍵中間人。”路易斯安那州立大學(xué)物理學(xué)家、LIGO合作團隊前發(fā)言人Gabriela González說。

引力波,即時空漣漪,能夠揭示普通望遠鏡看不到的宇宙的一面。在中子星合并事件中,LIGO和Virgo只能檢測到合并前的最后幾分鐘的現(xiàn)象,此類碰撞的許多信息(以及在此過程中產(chǎn)生的元素)只能通過傳統(tǒng)望遠鏡獲得。

天文學(xué)家Branchesi于2009年加入Virgo。那時,Virgo和LIGO剛開始合作運行,擔(dān)任天文學(xué)界“大使”的Branchesi意識到,必須鼓勵物理學(xué)家發(fā)出關(guān)于潛在事件的提醒。許多科學(xué)家對LIGO和Virgo能否有發(fā)現(xiàn)持懷疑態(tài)度,因為它們運行了多年,卻未探測到任何結(jié)果。Branchesi說:“我的工作是說服天文學(xué)家這是一個有潛力的領(lǐng)域。”現(xiàn)在意大利格蘭薩索科學(xué)研究所工作的她表示,2013年左右隨著探測器即將完成重大升級,她也開始看到科學(xué)家們態(tài)度的變化。很快,幾十個天文團隊注冊接收LIGO和Virgo發(fā)出的探測提醒。

3 Emily Whitehead:活著的證言

與白血病抗?fàn)帯⒋呱乱淮┌Y療法的小女孩。

最簡單的動作有時卻是最有力的。在7月美國食品和藥物管理局(FDA)的會議上,12歲的Emily Whitehead從觀眾席中起身,走向講臺上正在演講的那名男子,默默握住了他的臂膀。

“我當(dāng)時就想,如果我站在他身邊的話就能安慰他。”Emily回憶道。5年前,她是世界上首個接受CAR-T試驗療法的兒童。

臺上的男子是她的父親Tom。他在請求專家組批準(zhǔn)這項療法——重編程病人的免疫細胞,使其識別并攻擊癌細胞。當(dāng)他看見女兒向他走來時,Tom留下了淚水。專家顧問組的人也開始哽咽。“我們當(dāng)然被深深感動了,她是一個真實的、活著的證言。”俄亥俄州全國兒童醫(yī)院兒科腫瘤專家Timothy Cripe說。

專家組全票通過了這項史無前例的治療兒童和青年急性淋巴細胞白血病的療法;FDA正式批準(zhǔn)該方案。數(shù)月后,另一項CAR-T治療也獲批準(zhǔn),用于治療非霍奇金淋巴瘤。因此,2017年成為這類癌癥治療的歷史性一年。

“這是一座分水嶺。”斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院癌癥免疫治療專家Crystal Mackall評論。但是她也說這兩項獲批的療法只是證明CAR-T效果的最基礎(chǔ)例證。

幾十個學(xué)術(shù)團體和生物科技公司正在進一步研發(fā)CAR-T療法,致力于使當(dāng)前治療更安全、更可控,并且生產(chǎn)現(xiàn)成的,而非需要針對每個病人定制的治療方案。

4潘建偉:量子之父

讓量子通信馳騁于天地之間的物理學(xué)家

在中國,有人稱他為“量子之父”。 對于這一稱呼,潘建偉當(dāng)之無愧。在他的帶領(lǐng)下,中國成為遠距離量子通信技術(shù)(利用量子定律來安全傳輸信息)的領(lǐng)導(dǎo)者。潘建偉結(jié)束在歐洲的學(xué)習(xí)后,于2008年回到中國潛心開展科研工作,從此點燃了中國發(fā)展量子技術(shù)的熊熊之火。美國馬里蘭大學(xué)的量子物理學(xué)家Christopher Monroe說:“每一次我看到他們的研究進展時,都會感到震撼。”

7月,潘建偉及其位于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的團隊報告,他們打破了量子隱形傳態(tài)的記錄,將地球上一個光子的量子態(tài)傳送到1400千米高空軌道衛(wèi)星上的一個光子上。9月,團隊利用該衛(wèi)星向北京和維也納發(fā)射糾纏光子,生成的量子密鑰允許兩地的團隊在完全安全的條件下視頻通話。因為檢測光子的行為會擾亂它們的量子態(tài),所以潛在的黑客不可能在不引起注意的情況下攔截密鑰。

此次實驗是一次“歷史性事件”,潘建偉的前博士導(dǎo)師、目前任職于維也納大學(xué)的合作者Anton Zeilinger評論道。他還表示,潘建偉的團隊在量子互聯(lián)網(wǎng)方面已遙遙領(lǐng)先。量子互聯(lián)網(wǎng)是由衛(wèi)星和地面設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò),可實現(xiàn)在全球共享量子信息。

這將使牢不可破的全球信息加密成為可能,也為未來利用遠距離量子連接開展新實驗做好準(zhǔn)備。目前,潘建偉團隊計劃發(fā)射第二顆衛(wèi)星,并在中國的天宮2號空間實驗室開展一項新的太空量子實驗。在接下來的5年里,“我們會看到許多令人歡心鼓舞的成果。這是一個全新的時代。”潘建偉說。

5.Jennifer Byrne:差錯“偵探”

在偵查缺陷論文的過程中幫助創(chuàng)建了差錯工具的研究者

白天,Jennifer Byrne研究癌癥遺傳學(xué)。晚上,她查找遺傳學(xué)研究論文中的錯誤。在過去兩年里的無數(shù)個夜晚,當(dāng)丈夫和孩子一起看動作電影時,Byrne卻一心撲在電腦上查看各種文獻,希望找到有缺陷、甚至可能是造假的論文。“我在一面用PubMed搜索論文,一面希望家人不會注意到我沒和他們在一起。”她說。

Byrne在悉尼威斯特米德兒童醫(yī)院工作,到目前為止已發(fā)現(xiàn)有幾十篇論文包含DNA序列錯誤。其中大部分還有其他可疑問題,如圖形質(zhì)量差,大段內(nèi)容與其他論文重復(fù)。Byrne懷疑有幾篇論文存在學(xué)術(shù)不端行為,但還沒有證實。

目前,她的不懈努力已經(jīng)產(chǎn)生了一些效果。9篇論文被撤,其中7篇是今年被撤。10月,她和法國計算機科學(xué)家Cyril Labbé發(fā)布了一款名為“Seek & Blastn”的在線程序,幫助自動檢測類似前文所述的問題。“待我臨終之時,回首現(xiàn)在所做的一切,我一定會為自己深感自豪。”她說。

悉尼大學(xué)的語言學(xué)家Nick Enfield表示,論文粗制濫造和造假造成了“文獻污染”,令許多科學(xué)家非?鄲。“但是很少有人像Jennifer那樣,不遺余力地去揭露它們。”他說。Enfield為Byrne提供了一筆資助,讓她可以招一名研究助理,幫助檢查論文中的錯誤。

Byrne說,查證工作讓她意識到研究對于信任的依賴程度。“我曾經(jīng)認(rèn)為科研靠的是智慧和資金。但信任是一個易被遺忘且被視為理所當(dāng)然的一個因素。”她說。

6.Lassina Zerbo:禁止核試驗協(xié)定的追蹤者

面對不利于穩(wěn)定的威脅,為核不擴散竭力抗?fàn)幍囊幻厍蛭锢韺W(xué)家。

9月3日,朝鮮進行第六次核試驗后不到30分鐘,Lassina Zerbo的電話就響了。當(dāng)時,維也納時間還不到早上6點,地震數(shù)據(jù)顯示這是到目前為止朝鮮開展的威力最大的一次核試驗,對地球造成的沖擊力相當(dāng)于一次6.1級地震。“真是駭人聽聞。”全面禁止核試驗條約組織(CTBTO)的負(fù)責(zé)人Zerbo說。該組織監(jiān)控全球范圍內(nèi)的核試驗。

對于Zerbo和其他核不擴散倡導(dǎo)者而言,這是充滿挑戰(zhàn)的一年。朝鮮最高領(lǐng)導(dǎo)人金正恩和美國總統(tǒng)特朗普相互威脅,言辭交鋒日益激烈,美國對于其盟國的承諾愈加飄忽不定。

雖然朝鮮是近20年來唯一進行核試驗的國家,而且大部分國家繼續(xù)支持核不擴散,但現(xiàn)實情況似乎正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。4月,在二戰(zhàn)后一直公開反對核武器的日本長崎,Zerbo聽到當(dāng)?shù)卮髮W(xué)生質(zhì)疑該國的反核立場,令他震驚不已。“年輕一代人問:為什么我們自己不能處于一個具有核威懾力的位置?”他說。

Zerbo于2004年加入CTBTO。在這里,他的早期倡議之一是建立一個系統(tǒng),與科學(xué)界共享該組織監(jiān)測站收集到的信息。2013年,Zerbo成為CTBTO的執(zhí)行秘書,目前他投入大量時間在世界各地工作,為建成該組織的監(jiān)測站網(wǎng)絡(luò)而努力。更重要的是,他倡導(dǎo)批準(zhǔn)1996年的《全面禁止核試驗條約》,該條約催生了全面禁止核試驗條約組織。斯坦福大學(xué)的核政策專家Siegfried Hecker稱Zerbo是一個“不遺余力倡導(dǎo)《全面禁止核試驗條約》的人”。

7. Scott Pruitt:機構(gòu)遣散者

無情地破壞美國環(huán)境保護署和科學(xué)的一名新政客。

4月,成千上萬的人走上街頭參與“為科學(xué)游行”的活動,許多游行者揮舞著抨擊Scott Pruitt的標(biāo)語。他是一名公開的氣候變化懷疑論者,并在今年被特朗普政府任命為美國環(huán)境保護署(EPA)署長。

在接受任命之前,Pruitt是EPA的最大批評者之一。當(dāng)他還是俄克拉荷馬州檢察總長時,他起訴EPA的次數(shù)至少有14次。“讓他擔(dān)任環(huán)保署署長令人感到不安。Pruitt具備切切實實的破壞力。”明尼蘇達大學(xué)的環(huán);瘜W(xué)家Deborah Swackhamer說。她曾擔(dān)任EPA科學(xué)顧問委員會主席,但Pruitt上任后,她在11月被降職。

今年2月上任后,Pruitt立即著手停止或撤銷幾十條環(huán)保法規(guī),包括針對排放、采礦和危險廢料的規(guī)范;剂虾突瘜W(xué)行業(yè)對這次任命歡呼雀躍。10月,Pruitt宣布因為利益沖突的關(guān)系,持有EPA資助的科學(xué)家將不再允許擔(dān)任該機構(gòu)獨立顧問委員會的成員。因此,該機構(gòu)解散了多個科學(xué)顧問委員會中一半的成員。

之后,大部分的職位都由行業(yè)內(nèi)的現(xiàn)職員工和具有行業(yè)背景的科學(xué)家擔(dān)任。

許多科學(xué)家感覺被邊緣化,尤其是EPA員工,他們對自己的未來深感憂慮。特朗普政府已經(jīng)提議將該機構(gòu)研發(fā)辦公室的預(yù)算削減40%,這多半會砍掉在職科學(xué)家職位。

“雖然我們知道他不是一個支持科學(xué)發(fā)展的人,但他破壞科學(xué)、打擊科學(xué)家的種種方式還是超出了我的想象。”憂思科學(xué)家聯(lián)盟的分析師Gretchen Goldman說。

8. Víctor Cruz-Atienza:追地震的人

事先預(yù)測到9月墨西哥城發(fā)生7.1級大地震的一名地震學(xué)家。

11歲的Víctor Cruz-Atienza感覺到身邊的房子在劇烈搖晃。那是1985年9月19日,墨西哥西南岸外太平洋底發(fā)生8.0級強震,釋放的能量撼動了整個國家。Cruz-Atienza與家人住在墨西哥城南部的一座兩層樓房里,房子建在硬質(zhì)巖石上。正是這個位置讓他們幸免于難。大部分墨西哥城建在軟沉積物之上,地震時就像一碗果凍在晃。大量建筑坍塌。成千上萬的人喪生。

那一天令Cruz-Atienza終生難忘。在墨西哥國立自治大學(xué)讀本科時,他深受地球物理學(xué)的吸引,之后又去法國和美國繼續(xù)求學(xué),主攻斷層發(fā)生破裂的物理學(xué)原理。及至2016年,他已是墨西哥國立自治大學(xué)地球物理學(xué)院地震系主任,他要將自身所學(xué)來服務(wù)家鄉(xiāng)。在一篇具有先見之明的論文中,他描述了地震釋放的能量會如何在墨西哥城所處的湖泊盆地周圍回蕩。他的模擬結(jié)果顯示了哪些區(qū)域會晃得最劇烈并且晃的時間最長。

今年9月19日,Cruz-Atienza正在美國緬因州波特蘭參加會議,突然得知距墨西哥城約120公里處發(fā)生了7.1級地震。他第二天便回到墨西哥。結(jié)果證明他的預(yù)測是對的:因為盆地結(jié)構(gòu)的關(guān)系,軟沉積物越深,搖晃的時間約長。

由于在1985年的大地震發(fā)生后,墨西哥施行了更嚴(yán)格的建筑法規(guī),且今年的地震持續(xù)時間相對較短,因此死亡人數(shù)遠少于1985年。盡管如此,Cruz-Atienza提醒不能掉以輕心。

“提高大眾意識對于他來說非常重要。”法國格勒諾布爾—阿爾卑斯大學(xué)地震學(xué)家Jean Virieux說。

9.Ann Olivarius:法律女王

將目光瞄準(zhǔn)了學(xué)術(shù)機構(gòu)中性騷擾問題的一位律師。

為了處理大量來電,Ann Olivarius不得不在公司內(nèi)增加20%的人手。今年,不斷地有女性給她位于英國梅登黑德的公司打電話,請她幫忙解決她們遇到的性騷擾問題。

幾十年來,Olivarius處理過許多發(fā)生在學(xué)術(shù)機構(gòu)內(nèi)引起廣泛關(guān)注的性行為不檢和性侵犯案件。2017年,在科學(xué)界、娛樂界、新聞業(yè)和其他行業(yè),先后有位高權(quán)重的男性被爆出性丑聞并因此被革職。這些令人震驚的事件甚至也為她帶來了一個事業(yè)轉(zhuǎn)折點。

“我認(rèn)為我們現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識到了這個問題。”她說,“一旦社會認(rèn)識到了問題,我們解決問題的可能性就提高了。”

自20世紀(jì)70年代開始,Olivarius一直在為此努力。從耶魯大學(xué)畢業(yè)后,Olivarius先后在一些大型企業(yè)(包括高盛)從事法律、金融相關(guān)工作。此后,她與人聯(lián)合成立了一家法律公司,打擊對兒童的性虐待。1996年,她成立了McAllister Olivarius。目前,她和曾當(dāng)過記者的丈夫Jef McAllister共同運營該公司。他們代理了學(xué)術(shù)界內(nèi)一些非常著名的案件,涉及耶魯大學(xué)、羅徹斯特大學(xué)和牛津大學(xué)。

“她是一個非常非常強大的代言人。”喬治城大學(xué)認(rèn)知心理學(xué)家Elissa Newport說。

對于Olivarius而言,目前的問題是如何將對于性騷擾問題的種種關(guān)注轉(zhuǎn)變成永久的法律變化。她贊成的一種觀點是對違反美國教育法修正案第九條的機構(gòu)處以經(jīng)濟懲罰。

10. Khaled Toukan:芝麻開門

歷經(jīng)艱難險阻,竭力維護中東首個同步加速器光源正常運轉(zhuǎn)的一位物理學(xué)家。

2010年5月,中東首個同步加速器規(guī)劃會議正在進行中。但是突然傳來消息,以色列海軍攻擊了一艘向加沙運送救助物的土耳其船只。這一極端事件可能使同步加速器項目就此擱淺,因為其支持者來自幾個看似不可能聯(lián)合起來的國家:以色列、土耳其、巴勒斯坦、塞浦路斯、埃及、伊朗、約旦和巴基斯坦。最終,這個項目之所以能幸存下來,主要得益于項目創(chuàng)始負(fù)責(zé)人Khaled Toukan。他和每一個代表團溝通,穩(wěn)定了形勢。“這樣的人才絕對是關(guān)鍵所在。”波蘭科學(xué)院的生物化學(xué)家Maciej Na??cz說。

經(jīng)過20年的發(fā)展,中東實驗科學(xué)與應(yīng)用同步輻射裝置(SESAME)于今年啟動。這是中東的首個大型國際研究中心,令中東在國際科研版圖上占據(jù)一席之地。

作為一名受人尊敬的物理學(xué)家、前大學(xué)校長和三任政府部長,Toukan一直是堅定的項目守護人。牛津大學(xué)的物理學(xué)家、項目理事會主席Christopher Llewellyn Smith表示,Toukan是對項目具有關(guān)鍵作用的少數(shù)人員之一,“沒有他,SESAME就不可能成真”。

這座造價1.1億美元的設(shè)施位于阿曼城外,它可使高能電子繞著周長133米的圓環(huán)運動,產(chǎn)生強大的輻射,用于成像分子等大量其他物體。但它不止是一個光子源,Toukan說:“它是沖突中的一束光。”

多年來,Toukan緩和了SESAME合作國家之間的政治緊張局勢。在成員國交費不足時,是他幫助項目度過了財務(wù)危機。自2003年以來,Toukan在其他工作之余無償為SESAME工作。曾有人懷疑這個項目能否取得成功,他說:“但是它現(xiàn)在正蓬勃發(fā)展。SESAME已經(jīng)成真了。” (晉楠編譯)

 

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