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《自然》评选出年度十大人物 潘建伟入选

科普小知识2022-05-23 06:54:26
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从量子通信到基因组编辑,从潜在的核危机到美国环境保护政策的倒退……最近,《自然》杂志评论了2017年十大科学数据。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

开发了一个非天然的基因编辑工具——一个有朝一日可能拯救生命的生物学家。

25年前,当刘若谦还是一名大学生时,他写了一篇毕业论文,他的导师至今还记得这篇论文。“绝对无可挑剔。”诺贝尔化学奖得主、现任哈佛大学名誉教授科里说。这篇论文不需要任何编辑。

然而,刘若谦在编辑方面非常执着。在过去的十年里,他一直是基因编辑技术的先驱研究员。今年10月,刘如谦在美国贝尔德研究所实验室公布了CRISPR系统大胆调整的结果。他们使用实验室制造的一种酶,将脱氧核糖核酸碱基对A-T化学转化为G-C。这种酶在自然界中并不存在。

冒险是刘若谦职业生涯的主要基调。他的实验室是第一个在实验室开发出制造新酶的方法,并将其与基因编辑技术相结合的实验室。2013年,他和他的朋友们成立了一家名为Editas Medicine的公司,开发基于CRISPR技术的疗法。这种临床应用可能会受到CRISPR-Cas9技术的不可预测性的限制,导致对基因组进行许多不同的编辑。

因此,刘若谦的实验室一直在寻找解决方案。2016年,博士后亚历克西斯·科莫(Alexis Komor)和他的团队中的其他人报道了第一个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,或者将碱基G转化为C。这是研究人员第一次发现一种可靠且可预测的方法来实现活细胞基因组中的单碱基转化。

刘如谦实验室的另一名博士后研究员妮可·高德利(Nicole Gaudelli)希望创造一种酶,能够在此基础上将碱基A和T转化为G和C。在刘如谦的鼓励下,她生产了一种蛋白质,理论上可以逆转人类已知致病点突变的48%。10月份,该团队报告称,这种新蛋白质比经典的CRISPR-Cas9系统更能可靠地逆转突变。该工具有助于未来开发基因治疗方案。

2.Marica Branchesi:共同赞助人

一位帮助科学家从历史引力波事件中获益最多的天文学家。

从8月17日开始的几个星期里,地球上和太空中的所有望远镜似乎都朝着同一个方向排列。在意大利和美国的设施探测到最新的引力波后,大约70组天文学家立即开始捕捉对两颗中子星碰撞的第一次直接观测。他们观察到的现象立即解开了几个天体物理学之谜,包括一些伽马射线爆发的性质和宇宙中重元素的起源。

这是由于马里卡·布兰奇西带头进行了多年的准备工作。布兰奇西是意大利处女座引力波探测器(Virgo)合作团队的成员之一。她在原本独立的观测天文学和引力波研究之间架起了一座桥梁。"玛丽卡一直是天文学家和物理学家之间的重要中介."路易斯安那州立大学的物理学家、LIGO团队的前发言人加布里埃拉·冈萨雷斯说。

引力波,或空间和时间的波纹,可以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和处女座只能在合并前的最后几分钟探测到这种现象,而且这种碰撞的许多信息(以及过程中产生的元素)只能通过传统的望远镜获得。

天文学家布兰奇西于2009年加入处女座。那时,处女座和LIGO刚刚开始合作。Branchesi是天文学的“大使”,他意识到必须鼓励物理学家发出潜在事件的提醒。许多科学家对LIGO和处女座是否能找到任何东西表示怀疑,因为他们已经跑了很多年,还没有发现任何结果。布兰奇西说:“我的工作是说服天文学家这是一个潜在的领域。”现在在意大利格兰萨索科学研究所工作的她说,大约在2013年,随着探测器即将完成重大升级,她也开始看到科学家态度的变化。很快,数十个天文小组注册接收来自LIGO和处女座的探测警报。

艾米莉·怀特黑德:活的见证

一个与白血病作斗争并诞生了新一代癌症疗法的小女孩。

最简单的动作有时也是最有力的。在美国食品和药物管理局(FDA)7月份的会议上,12岁的艾米丽·怀特黑德(Emily Whitehead)从观众中站起来,默默地挽着他的胳膊,走向正在讲台上发表演讲的那个人。

"当时我想,如果我站在他身边,我可以安慰他。"艾米丽回忆道。五年前,她是世界上第一个接受CAR-T试验疗法的孩子。

舞台上的男人是她的父亲汤姆。他请求专家组批准这种疗法——对病人的免疫细胞进行重新编程,以识别和攻击癌细胞。当汤姆看到女儿向他走来时,他留下了眼泪。专家咨询小组也开始窒息。“我们当然深受感动。她是一个真实而生动的见证。”俄亥俄州国家儿童医院的儿科肿瘤学家蒂莫西·克里普说。

专家组一致批准了这种前所未有的治疗儿童和年轻人急性淋巴细胞白血病的方法。食品和药物管理局正式批准该计划。几个月后,另一种抗逆转录病毒疗法被批准用于非霍奇金淋巴瘤。因此,2017年将是治疗此类癌症的历史性一年。

“这是一个分水岭。”斯坦福大学医学院的癌症免疫治疗专家克里斯托·麦克卡尔评论道。但她也表示,这两种被认可的疗法只是证明抗逆转录病毒疗法效果的最基本的例子

数十个学术团体和生物技术公司正在进一步开发CAR-T疗法,旨在使目前的疗法更安全、更可控,并为每个患者生产现成的疗法,而不是定制疗法。

4潘剑伟:量子之父

让量子通信在天地之间驰骋的物理学家

在中国,有人称他为“量子之父”。潘剑伟配得上这个称号。在他的领导下,中国已经成为远程量子通信技术(利用量子定律安全传输信息)的领导者。潘剑伟在欧洲完成学业后,于2008年回到中国,投身于科学研究,从此点燃了中国量子技术发展的火焰。马里兰大学的量子物理学家克里斯托弗·门罗说:“每次看到他们的研究进展,我都会感到震惊。”

今年7月,中国科技大学的潘建伟和他的团队报告称,他们打破了量子隐形传态的记录,将地球上光子的量子态转移到了1400公里高空轨道卫星上的光子上。今年9月,该团队使用该卫星向北京和维也纳发送纠缠光子,生成的量子密钥允许这两个地方的团队在完全安全的条件下进行视频通话。因为探测光子的行为会扰乱它们的量子态,潜在的黑客无法在不引起注意的情况下截获密钥。

潘建伟的前博士顾问、维也纳大学的现任合伙人安东·泽林格评论说,这个实验是一个“历史性事件”。他还表示,潘剑伟的团队在量子互联网领域遥遥领先。量子互联网是由卫星和地面设备组成的网络,可以在全球范围内共享量子信息。

这将使加密牢不可破的全球信息成为可能,并为未来使用远程量子连接的新实验做准备。目前,潘剑伟团队计划发射第二颗卫星,并在中国天宫二号空间实验室进行新的空间量子实验。未来五年,“我们将看到许多令人鼓舞的结果。这是一个全新的时代。”潘剑伟说道。

5.詹妮弗·伯恩:错误的“侦探”。

在检测有缺陷的纸张的过程中帮助创建错误工具的研究人员

白天,詹妮弗·伯恩研究癌症遗传学。晚上,她在遗传学研究论文中寻找错误。在过去两年的无数个夜晚,当她的丈夫和孩子们一起看动作电影时,伯恩一心一意地在电脑上查看各种文件,希望能找到有缺陷甚至是伪造的文件。“在用PubMed搜索文件时,我希望我的家人不会注意到我不在他们身边。”她说。

伯恩在悉尼韦斯特米德儿童医院工作,迄今为止已经发现了几十篇含有DNA序列错误的论文。他们中的大多数都有其他可疑的问题,比如图像质量差,大部分内容与其他论文重复。伯恩在几篇论文中怀疑学术不端行为,但尚未证实。

目前,她的不懈努力已经产生了一些成果。九份文件被撤回,其中七份是今年撤回的。10月,她和法国计算机科学家西里尔·拉贝发布了一个名为“搜索&爆炸”的在线程序,帮助自动检测类似上述的问题。“当我死了,回顾我现在所做的,我会为自己感到骄傲。”她说。

悉尼大学的语言学家尼克·恩菲尔德说,假冒伪劣论文造成的“文件污染”令许多科学家非常苦恼。"但是很少有人像詹妮弗一样不遗余力地揭露他们."他说。恩菲尔德给了伯恩一笔赠款,这样她就可以雇佣一名研究助理来帮助检查论文中的错误。

伯恩说,验证使她意识到在研究中对信任的依赖程度。“我过去认为科学研究依赖于智慧和金钱。但信任是一个很容易被遗忘并被视为理所当然的因素。”她说。

6.莱西纳·泽博:核禁试协议的跟踪者

一位地球物理学家在稳定面临威胁的情况下为核不扩散而奋斗。

9月3日,在朝鲜进行第六次核试验后不到30分钟,Lassina Zerbo的电话响了。当时,维也纳时间还不到早上6点。地震数据显示,这是迄今为止朝鲜进行的最强有力的核试验。对地球的影响相当于6.1级地震。“太可怕了。”全面禁止核试验条约组织(禁核试组织)主席泽博说。该组织监测全球核试验。

对泽博和其他核不扩散倡导者来说,这是充满挑战的一年。朝鲜最高*金正恩和美国总统特朗普相互威胁。言辞越来越激烈,美国对其盟友的承诺也越来越不稳定。

尽管朝鲜是过去20年来唯一进行核试验的国家,而且大多数国家继续支持核不扩散,但现实似乎正在发生变化。今年4月,在二战以来一直公开反对核武器的日本长崎,Zerbo震惊地听到当地大学生质疑该国的反核立场。"年轻一代问:为什么我们不能处于核威慑的地位?"他说。

泽博于2004年加入禁核试组织。在这里,他早期的倡议之一是建立一个系统,与科学界分享该组织监测站收集的信息。2013年,泽博成为禁核试组织的执行秘书。目前,他投入大量时间在世界各地工作,并努力建立该组织的监测站网络。更重要的是,他主张批准1996年《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。斯坦福大学核政策专家齐格弗里德·赫克(Siegfried Hecker)称Zerbo是“一个不遗余力倡导全面禁止核试验条约的人”。

斯科特·普鲁特:机构复员者

一个无情破坏美国环境保护署和科学的新政治家。

4月,成千上万的人走上街头参加“科学游行”活动。许多游行者挥舞着攻击斯科特·普鲁特的标语。他是一个公开的气候变化怀疑论者,今年被特朗普*任命为美国环境保护局局长。

在接受任命之前,普鲁特是环保局最大的批评者之一。当他还是俄克拉荷马州的司法部长时,他至少起诉了环境保护局14次。“让他担任环境保护局局长令人不安。普鲁特具有真正的破坏力。”明尼苏达大学的环境化学家黛博拉·斯瓦克哈默说。她曾担任环境保护局科学咨询委员会主席,但在普鲁特上任后,她于11月被降职。

今年2月上任后,普鲁特立即开始停止或撤销数十项环境保护法规,包括排放法规、采矿法规和危险废物法规。化石燃料和化学工业为这一任命欢呼。10月,普鲁特宣布,由于利益冲突,获得美国环保署资助的科学家将不再被允许在该机构的独立咨询委员会任职。结果,该机构解散了几个科学咨询委员会的一半成员。

从那以后,大多数职位都由具有行业背景的现任员工和科学家担任。

许多科学家感到被边缘化,尤其是环境保护局的员工,他们对自己的未来深感担忧。特朗普*提议削减该机构研发办公室40%的预算,这可能会削减在职科学家的职位。

“尽管我们知道他不是科学发展的支持者,但他摧毁科学和攻击科学家的方式超出了我的想象。”关注科学家联盟的分析师格雷琴·戈德曼说。

8.维克多·克鲁兹-阿蒂恩萨:地震追逐者

一位地震学家预测9月份墨西哥城将发生7.1级地震。

11岁的维克多·克鲁兹-阿蒂恩萨感到房子在剧烈摇晃。那是1985年9月19日,墨西哥西南海岸外的太平洋海底发生了一场8.0级地震。释放的能量震动了整个国家。克鲁兹-阿蒂恩萨和他的家人住在墨西哥城南部的一栋两层建筑里,建筑在坚硬的岩石上。正是这个位置拯救了他们。墨西哥城的大部分建筑在柔软的沉淀物上,在地震中,沉淀物像一碗果冻一样摇晃。大量的建筑物倒塌了。成千上万的人被杀害。

克鲁兹-阿蒂恩萨永远不会忘记那一天。在墨西哥国立自治大学学习期间,他被地球物理学深深吸引,然后去法国和美国继续他的研究,重点是断层破裂的物理原理。到2016年,他已经是墨西哥国立自治大学地球物理研究所地震系的主席,他想用他所学到的知识为他的家乡服务。在一篇有先见之明的论文中,他描述了地震释放的能量将如何在墨西哥城所在的湖盆周围回荡。他的模拟结果显示了哪些区域震动最剧烈,持续时间最长。

今年9月19日,克鲁兹-阿蒂恩萨在美国缅因州波特兰参加一个会议时,突然得知距墨西哥城约120公里处发生了7.1级地震。第二天,他回到了墨西哥。结果证明他的预测是正确的:由于盆地结构,软沉积物越深,震动时间越长。

死亡人数远低于1985年,因为墨西哥在1985年地震后实施了更严格的建筑法规,而今年地震的持续时间相对较短。然而,克鲁兹-阿蒂恩萨告诫不要掉以轻心。

"提高公众意识对他来说非常重要。"法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学的地震学家让·维里厄斯说。

9.安·奥利维亚:法律女王

专注于学术机构性骚扰的律师。

为了处理大量来电,安·奥利维亚不得不增加公司20%的员工。今年,许多女性打电话给她在英国麦德哈德的公司,要求她帮助解决她们遇到的性骚扰问题。

在过去的几十年里,奥利维亚处理了许多引起学术机构广泛关注的性行为不端和性侵犯的案件。2017年,在科学、娱乐、新闻和其他行业,一名强势男性暴露于性丑闻并被解雇。这些令人震惊的事件甚至给她带来了职业生涯的转折点。

“我想我们现在已经意识到了这个问题。”她说,“一旦社会意识到这个问题,我们解决这个问题的可能性就会增加。”

奥利维亚从20世纪70年代就开始研究这个了。从耶鲁大学毕业后,奥利维亚先后在一些大型企业(包括高盛)从事法律和金融工作。从那以后,她和其他人联合成立了一家法律公司来打击对儿童的性虐待。1996年,她创立了麦卡利斯特·奥利维亚。目前,她和她的前记者丈夫jefmallister一起经营这家公司。他们代表了学术界一些非常著名的案例,包括耶鲁大学、罗切斯特大学和牛津大学。

"她是一个非常非常有影响力的发言人。"乔治敦大学的认知心理学家伊丽莎白·纽波特说。

对奥利维亚来说,当前的问题是如何将对性骚扰的担忧转变为永久性的法律变革。她支持的一种观点是对违反美国教育法修正案第9条的组织进行经济处罚。

哈立德豆腐:芝麻开门

一位经历了艰难困苦的物理学家维持了中东第一个同步加速器光源的正常运行。

2010年5月,中东第一次同步加速器规划会议正在进行中。但突然有消息称,以色列海军袭击了一艘向加沙运送救援物资的土耳其船只。这一极端事件可能会使同步加速器项目搁置,因为它的支持者来自几个看似不可能的国家: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,该项目的生存主要归功于该项目的创始人哈立德·图坎(Khaled Toukan)。他与每个代表团进行了沟通,稳定了局势。“这样的人绝对是关键。”波兰科学院生物化学家马契耶纳??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。这是中东第一个大型国际研究中心,使中东在国际科学研究地图上占有一席之地。

作为一名受人尊敬的物理学家、前大学校长和三位*部长,图坎一直是这个项目的坚定*。牛津大学物理学家、项目委员会主席克里斯托弗·卢埃林·史密斯说,图坎是在这个项目中发挥关键作用的少数人之一。"没有他,芝麻就不会实现."

价值1.1亿美元的设施位于阿曼*。它能使高能电子绕133米的圆周运动,产生强大的辐射,可以用来成像大量其他物体,如分子。但它不仅仅是一个光子源,图坎说:“它是一束冲突的光。”

多年来,图坎缓解了SESAME伙伴国之间的政治紧张。当成员国支付的费用不足时,他帮助该项目度过了金融危机。自2003年以来,除了其他工作,Toukan还免费为SESAME工作。有人对该项目的成功表示怀疑,他说:“但它现在正在蓬勃发展。SESAME实现了。”(晋南编)