《自然》评选出年度十大人物 潘建伟入选

【字体: 时间:2017年12月28日 来源:科学网

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  从量子通信到基因组编辑,从一场潜在核危机到美国环保政策的退步……近日,《自然》杂志点评了2017年度十大科学人物。这些不同领域的科学家在2017年的科学史上留下了不可磨灭的印记,他们将继续影响科学。

  

从量子通信到基因组编辑,从一场潜在核危机到美国环保政策的退步……近日,《自然》杂志点评了2017年度十大科学人物。这些不同领域的科学家在2017年的科学史上留下了不可磨灭的印记,他们将继续影响科学。

1.刘如谦:基因修复者

研发出非天然存在的基因编辑工具——或许有一天可用来挽救生命的一名生物学家。

25年前,当刘如谦还是一名本科生的时候,他写下了让他的导师至今仍记忆犹新的一篇毕业论文。“简直无可挑剔。”诺贝尔化学奖得主、现哈佛大学名誉教授E. J. Corey说。这篇论文不需要任何编辑。

但刘如谦却对编辑十分执着。过去十多年来,他始终是基因编辑技术的先锋研究者。今年10月,刘如谦在美国博德研究所的实验室发表了大胆调整CRISPR系统的结果。他们利用实验室制造的一种酶,通过化学方法将DNA碱基对A-T转化成为G-C。这种酶不存在于自然界。

冒险是刘如谦事业的主基调。他所在实验室率先开发出在实验室制作新酶的方法,并将其与基因编辑技术结合。2013年,他与朋友成立了一家名为Editas Medicine的公司,研发基于CRISPR技术的疗法。该类临床应用可能受到CRISPR-Cas9技术的不可预测性的限制,导致对基因组造成多种不同的编辑。

为此,刘如谦实验室一直在寻找解决方法。2016年,其团队中的博士后Alexis Komor等报告了首个DNA碱基编辑器,它依赖于自然产生的酶,能够将碱基C转化为T,或者G转化为C。这是研究人员首次找到一种可靠、可预测的方法,在活细胞的基因组中实现单碱基转换。

刘如谦实验室另一位博士后Nicole Gaudelli想在此基础上创造一种能够将碱基A和T转化为G和C的酶。在刘如谦鼓励下,她制作出一种蛋白质,可在理论上逆转人体内约48%的已知致病点突变。10月,该团队报告称这种新蛋白质可以比经典的CRISPR-Cas9系统更可靠地逆转突变。该工具有助于未来开发基因治疗方案。

 

2.Marica Branchesi:合作发起人

帮助科学家从一个历史性引力波事件中获得最大收获的一名天文学家。

从8月17日开始的几个星期里,地球和太空中的所有望远镜似乎都对准同一个方向。在意大利和美国的设施探测到最近一次的引力波后,约70组天文学家立即开始捕捉对两颗中子星碰撞的首次直接观测。他们观察到的现象随即解开了好几个天体物理学谜团,包括某些γ射线暴的本质和宇宙中重元素的起源。

这些要归功于Marica Branchesi带头开展多年的准备工作。Branchesi是意大利处女座引力波探测器(Virgo)合作团队的成员之一,她在原本各自为政的观测天文学和引力波研究之间架起了桥梁。“Marica一直都是天文学家和物理学家之间的关键中间人。”路易斯安那州立大学物理学家、LIGO合作团队前发言人Gabriela González说。

引力波,即时空涟漪,能够揭示普通望远镜看不到的宇宙的一面。在中子星合并事件中,LIGO和Virgo只能检测到合并前的最后几分钟的现象,此类碰撞的许多信息(以及在此过程中产生的元素)只能通过传统望远镜获得。

天文学家Branchesi于2009年加入Virgo。那时,Virgo和LIGO刚开始合作运行,担任天文学界“大使”的Branchesi意识到,必须鼓励物理学家发出关于潜在事件的提醒。许多科学家对LIGO和Virgo能否有发现持怀疑态度,因为它们运行了多年,却未探测到任何结果。Branchesi说:“我的工作是说服天文学家这是一个有潜力的领域。”现在意大利格兰萨索科学研究所工作的她表示,2013年左右随着探测器即将完成重大升级,她也开始看到科学家们态度的变化。很快,几十个天文团队注册接收LIGO和Virgo发出的探测提醒。

 

3 Emily Whitehead:活着的证言

与白血病抗争、催生新一代癌症疗法的小女孩。

最简单的动作有时却是最有力的。在7月美国食品和药物管理局(FDA)的会议上,12岁的Emily Whitehead从观众席中起身,走向讲台上正在演讲的那名男子,默默握住了他的臂膀。

“我当时就想,如果我站在他身边的话就能安慰他。”Emily回忆道。5年前,她是世界上首个接受CAR-T试验疗法的儿童。

台上的男子是她的父亲Tom。他在请求专家组批准这项疗法——重编程病人的免疫细胞,使其识别并攻击癌细胞。当他看见女儿向他走来时,Tom留下了泪水。专家顾问组的人也开始哽咽。“我们当然被深深感动了,她是一个真实的、活着的证言。”俄亥俄州全国儿童医院儿科肿瘤专家Timothy Cripe说。

专家组全票通过了这项史无前例的治疗儿童和青年急性淋巴细胞白血病的疗法;FDA正式批准该方案。数月后,另一项CAR-T治疗也获批准,用于治疗非霍奇金淋巴瘤。因此,2017年成为这类癌症治疗的历史性一年。

“这是一座分水岭。”斯坦福大学医学院癌症免疫治疗专家Crystal Mackall评论。但是她也说这两项获批的疗法只是证明CAR-T效果的最基础例证。

几十个学术团体和生物科技公司正在进一步研发CAR-T疗法,致力于使当前治疗更安全、更可控,并且生产现成的,而非需要针对每个病人定制的治疗方案。

 

4潘建伟:量子之父

让量子通信驰骋于天地之间的物理学家

在中国,有人称他为“量子之父”。 对于这一称呼,潘建伟当之无愧。在他的带领下,中国成为远距离量子通信技术(利用量子定律来安全传输信息)的领导者。潘建伟结束在欧洲的学习后,于2008年回到中国潜心开展科研工作,从此点燃了中国发展量子技术的熊熊之火。美国马里兰大学的量子物理学家Christopher Monroe说:“每一次我看到他们的研究进展时,都会感到震撼。”

7月,潘建伟及其位于中国科学技术大学的团队报告,他们打破了量子隐形传态的记录,将地球上一个光子的量子态传送到1400千米高空轨道卫星上的一个光子上。9月,团队利用该卫星向北京和维也纳发射纠缠光子,生成的量子密钥允许两地的团队在完全安全的条件下视频通话。因为检测光子的行为会扰乱它们的量子态,所以潜在的黑客不可能在不引起注意的情况下拦截密钥。

此次实验是一次“历史性事件”,潘建伟的前博士导师、目前任职于维也纳大学的合作者Anton Zeilinger评论道。他还表示,潘建伟的团队在量子互联网方面已遥遥领先。量子互联网是由卫星和地面设备组成的网络,可实现在全球共享量子信息。

这将使牢不可破的全球信息加密成为可能,也为未来利用远距离量子连接开展新实验做好准备。目前,潘建伟团队计划发射第二颗卫星,并在中国的天宫2号空间实验室开展一项新的太空量子实验。在接下来的5年里,“我们会看到许多令人欢心鼓舞的成果。这是一个全新的时代。”潘建伟说。

 

5.Jennifer Byrne:差错“侦探”

在侦查缺陷论文的过程中帮助创建了差错工具的研究者

白天,Jennifer Byrne研究癌症遗传学。晚上,她查找遗传学研究论文中的错误。在过去两年里的无数个夜晚,当丈夫和孩子一起看动作电影时,Byrne却一心扑在电脑上查看各种文献,希望找到有缺陷、甚至可能是造假的论文。“我在一面用PubMed搜索论文,一面希望家人不会注意到我没和他们在一起。”她说。

Byrne在悉尼威斯特米德儿童医院工作,到目前为止已发现有几十篇论文包含DNA序列错误。其中大部分还有其他可疑问题,如图形质量差,大段内容与其他论文重复。Byrne怀疑有几篇论文存在学术不端行为,但还没有证实。

目前,她的不懈努力已经产生了一些效果。9篇论文被撤,其中7篇是今年被撤。10月,她和法国计算机科学家Cyril Labbé发布了一款名为“Seek & Blastn”的在线程序,帮助自动检测类似前文所述的问题。“待我临终之时,回首现在所做的一切,我一定会为自己深感自豪。”她说。

悉尼大学的语言学家Nick Enfield表示,论文粗制滥造和造假造成了“文献污染”,令许多科学家非常苦恼。“但是很少有人像Jennifer那样,不遗余力地去揭露它们。”他说。Enfield为Byrne提供了一笔资助,让她可以招一名研究助理,帮助检查论文中的错误。

Byrne说,查证工作让她意识到研究对于信任的依赖程度。“我曾经认为科研靠的是智慧和资金。但信任是一个易被遗忘且被视为理所当然的一个因素。”她说。

 

6.Lassina Zerbo:禁止核试验协定的追踪者

面对不利于稳定的威胁,为核不扩散竭力抗争的一名地球物理学家。

9月3日,朝鲜进行第六次核试验后不到30分钟,Lassina Zerbo的电话就响了。当时,维也纳时间还不到早上6点,地震数据显示这是到目前为止朝鲜开展的威力最大的一次核试验,对地球造成的冲击力相当于一次6.1级地震。“真是骇人听闻。”全面禁止核试验条约组织(CTBTO)的负责人Zerbo说。该组织监控全球范围内的核试验。

对于Zerbo和其他核不扩散倡导者而言,这是充满挑战的一年。朝鲜最高领导人金正恩和美国总统特朗普相互威胁,言辞交锋日益激烈,美国对于其盟国的承诺愈加飘忽不定。

虽然朝鲜是近20年来唯一进行核试验的国家,而且大部分国家继续支持核不扩散,但现实情况似乎正在发生转变。4月,在二战后一直公开反对核武器的日本长崎,Zerbo听到当地大学生质疑该国的反核立场,令他震惊不已。“年轻一代人问:为什么我们自己不能处于一个具有核威慑力的位置?”他说。

Zerbo于2004年加入CTBTO。在这里,他的早期倡议之一是建立一个系统,与科学界共享该组织监测站收集到的信息。2013年,Zerbo成为CTBTO的执行秘书,目前他投入大量时间在世界各地工作,为建成该组织的监测站网络而努力。更重要的是,他倡导批准1996年的《全面禁止核试验条约》,该条约催生了全面禁止核试验条约组织。斯坦福大学的核政策专家Siegfried Hecker称Zerbo是一个“不遗余力倡导《全面禁止核试验条约》的人”。

 

7. Scott Pruitt:机构遣散者

无情地破坏美国环境保护署和科学的一名新政客。

4月,成千上万的人走上街头参与“为科学游行”的活动,许多游行者挥舞着抨击Scott Pruitt的标语。他是一名公开的气候变化怀疑论者,并在今年被特朗普政府任命为美国环境保护署(EPA)署长。

在接受任命之前,Pruitt是EPA的最大批评者之一。当他还是俄克拉荷马州检察总长时,他起诉EPA的次数至少有14次。“让他担任环保署署长令人感到不安。Pruitt具备切切实实的破坏力。”明尼苏达大学的环保化学家Deborah Swackhamer说。她曾担任EPA科学顾问委员会主席,但Pruitt上任后,她在11月被降职。

今年2月上任后,Pruitt立即着手停止或撤销几十条环保法规,包括针对排放、采矿和危险废料的规范。化石燃料和化学行业对这次任命欢呼雀跃。10月,Pruitt宣布因为利益冲突的关系,持有EPA资助的科学家将不再允许担任该机构独立顾问委员会的成员。因此,该机构解散了多个科学顾问委员会中一半的成员。

之后,大部分的职位都由行业内的现职员工和具有行业背景的科学家担任。

许多科学家感觉被边缘化,尤其是EPA员工,他们对自己的未来深感忧虑。特朗普政府已经提议将该机构研发办公室的预算削减40%,这多半会砍掉在职科学家职位。

“虽然我们知道他不是一个支持科学发展的人,但他破坏科学、打击科学家的种种方式还是超出了我的想象。”忧思科学家联盟的分析师Gretchen Goldman说。

 

8. Víctor Cruz-Atienza:追地震的人

事先预测到9月墨西哥城发生7.1级大地震的一名地震学家。

11岁的Víctor Cruz-Atienza感觉到身边的房子在剧烈摇晃。那是1985年9月19日,墨西哥西南岸外太平洋底发生8.0级强震,释放的能量撼动了整个国家。Cruz-Atienza与家人住在墨西哥城南部的一座两层楼房里,房子建在硬质岩石上。正是这个位置让他们幸免于难。大部分墨西哥城建在软沉积物之上,地震时就像一碗果冻在晃。大量建筑坍塌。成千上万的人丧生。

那一天令Cruz-Atienza终生难忘。在墨西哥国立自治大学读本科时,他深受地球物理学的吸引,之后又去法国和美国继续求学,主攻断层发生破裂的物理学原理。及至2016年,他已是墨西哥国立自治大学地球物理学院地震系主任,他要将自身所学来服务家乡。在一篇具有先见之明的论文中,他描述了地震释放的能量会如何在墨西哥城所处的湖泊盆地周围回荡。他的模拟结果显示了哪些区域会晃得最剧烈并且晃的时间最长。

今年9月19日,Cruz-Atienza正在美国缅因州波特兰参加会议,突然得知距墨西哥城约120公里处发生了7.1级地震。他第二天便回到墨西哥。结果证明他的预测是对的:因为盆地结构的关系,软沉积物越深,摇晃的时间约长。

由于在1985年的大地震发生后,墨西哥施行了更严格的建筑法规,且今年的地震持续时间相对较短,因此死亡人数远少于1985年。尽管如此,Cruz-Atienza提醒不能掉以轻心。

“提高大众意识对于他来说非常重要。”法国格勒诺布尔—阿尔卑斯大学地震学家Jean Virieux说。

 

9.Ann Olivarius:法律女王

将目光瞄准了学术机构中性骚扰问题的一位律师。

为了处理大量来电,Ann Olivarius不得不在公司内增加20%的人手。今年,不断地有女性给她位于英国梅登黑德的公司打电话,请她帮忙解决她们遇到的性骚扰问题。

几十年来,Olivarius处理过许多发生在学术机构内引起广泛关注的性行为不检和性侵犯案件。2017年,在科学界、娱乐界、新闻业和其他行业,先后有位高权重的男性被爆出性丑闻并因此被革职。这些令人震惊的事件甚至也为她带来了一个事业转折点。

“我认为我们现在已经认识到了这个问题。”她说,“一旦社会认识到了问题,我们解决问题的可能性就提高了。”

自20世纪70年代开始,Olivarius一直在为此努力。从耶鲁大学毕业后,Olivarius先后在一些大型企业(包括高盛)从事法律、金融相关工作。此后,她与人联合成立了一家法律公司,打击对儿童的性虐待。1996年,她成立了McAllister Olivarius。目前,她和曾当过记者的丈夫Jef McAllister共同运营该公司。他们代理了学术界内一些非常著名的案件,涉及耶鲁大学、罗彻斯特大学和牛津大学。

“她是一个非常非常强大的代言人。”乔治城大学认知心理学家Elissa Newport说。

对于Olivarius而言,目前的问题是如何将对于性骚扰问题的种种关注转变成永久的法律变化。她赞成的一种观点是对违反美国教育法修正案第九条的机构处以经济惩罚。

 

10. Khaled Toukan:芝麻开门

历经艰难险阻,竭力维护中东首个同步加速器光源正常运转的一位物理学家。

2010年5月,中东首个同步加速器规划会议正在进行中。但是突然传来消息,以色列海军攻击了一艘向加沙运送救助物的土耳其船只。这一极端事件可能使同步加速器项目就此搁浅,因为其支持者来自几个看似不可能联合起来的国家:以色列、土耳其、巴勒斯坦、塞浦路斯、埃及、伊朗、约旦和巴基斯坦。最终,这个项目之所以能幸存下来,主要得益于项目创始负责人Khaled Toukan。他和每一个代表团沟通,稳定了形势。“这样的人才绝对是关键所在。”波兰科学院的生物化学家Maciej Na??cz说。

经过20年的发展,中东实验科学与应用同步辐射装置(SESAME)于今年启动。这是中东的首个大型国际研究中心,令中东在国际科研版图上占据一席之地。

作为一名受人尊敬的物理学家、前大学校长和三任政府部长,Toukan一直是坚定的项目守护人。牛津大学的物理学家、项目理事会主席Christopher Llewellyn Smith表示,Toukan是对项目具有关键作用的少数人员之一,“没有他,SESAME就不可能成真”。

这座造价1.1亿美元的设施位于阿曼城外,它可使高能电子绕着周长133米的圆环运动,产生强大的辐射,用于成像分子等大量其他物体。但它不止是一个光子源,Toukan说:“它是冲突中的一束光。”

多年来,Toukan缓和了SESAME合作国家之间的政治紧张局势。在成员国交费不足时,是他帮助项目度过了财务危机。自2003年以来,Toukan在其他工作之余无偿为SESAME工作。曾有人怀疑这个项目能否取得成功,他说:“但是它现在正蓬勃发展。SESAME已经成真了。” (晋楠编译)

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