2020年諾貝爾獎陸續揭曉,這兩個改變人類命運的研究你一定要知道

2021-03-01 iWeekly周末畫報

2020年諾貝爾獎於10月5日至12日陸續公布,生理學或醫學獎、物理學獎和化學獎已揭曉,文學獎將於8日晚間宣布,和平獎定於9日官宣,經濟學獎則將於12日頒發。今年的諾獎已出現了3為女性獲獎者,再次展現了女性在科研領域的優秀表現,而在之後的獎項中,是否還會有更多驚喜,令人期待。值得一提的是,由於受新冠疫情影響,今年12月不再舉行傳統的諾貝爾獎頒獎典禮,將在斯德哥爾摩市政廳線上直播頒獎儀式。

生理學或醫學獎

當地時間5日,2020年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉。哈維·阿爾特(Harvey J. Alter)、麥可·霍頓(Michael Houghton)和查爾斯·賴斯(Charles M. Rice)被授予該獎,以表彰他們在「發現C型肝炎病毒」方面作出的貢獻,三位獲獎者將分享1000萬瑞典克朗獎金(約合760萬人民幣)。血源性肝炎一直以來都是全球性的健康問題。C型肝炎病毒的發現揭示了剩餘慢性肝炎病例的病因,使血液檢測和新型藥物研發成為可能,挽救了數百萬人的生命。

美國病毒學家哈維·阿爾特,1935年出生於紐約。阿爾特1956年在羅徹斯特大學獲得文學學士學位,1960年在該校得到醫學學位。1961年,他加入美國國立衛生研究院(NIH),成為一名臨床助理。在喬治敦大學工作數年後,阿爾特又回到了NIH,並加入臨床中心輸血醫學部擔任高級研究員。1964年,阿爾特與後來的諾獎得主巴魯克·塞繆爾·布隆伯格發現了澳大利亞抗原,後來被認為是B肝病毒的一部分。他還以動物模型來研究人體免疫缺陷病毒,確定了C型肝炎病毒。生物化學家麥可·霍頓出生於英國。1977年,他獲得倫敦國王學院博士學位。隨後,他在醫藥企業工作了一段時間。2010年,霍頓前往阿爾伯塔大學工作,目前是加拿大病毒學卓越研究主席,並擔任阿爾伯塔大學李嘉誠病毒研究所所長。美國病毒學家查爾斯·賴斯,1952年出生於薩克拉門託。1981年,他獲得了加州理工學院的博士學位,並在1981-1985年期間作為博士後研究員在該校接受培訓。1986年,他在聖路易斯的華盛頓大學醫學院建立了自己的研究小組,並於1995年成為正式教授。自2001年以來,他一直是紐約洛克菲勒大學的教授。2001-2018年期間,他是洛克菲勒大學C型肝炎研究中心的科學和執行主任。

C型肝炎病毒的鑑定一直以是一個高度優先事項,為製藥公司Chiron工作的霍頓在分離病毒基因序列方面作出了努力。霍頓和他的同事從被感染的黑猩猩的血液中提取核酸並收集了一個DNA片段。這些片段大部分來自黑猩猩自身的基因組,但研究人員猜測,一些片段可能來自這種未知的病毒。經過全面搜索,他們發現了一個陽性克隆。進一步的工作表明,這個克隆來自於一種屬於黃病毒家族的新型RNA病毒,並將其命名為C型肝炎病毒。

C型肝炎病毒的發現具有決定性的意義,但還有一個謎題:這種病毒是否能單獨引起肝炎?為了回答這個問題,科學家們必須研究克隆病毒是否能夠複製並引起疾病。聖路易斯華盛頓大學的研究員賴斯和其他從事RNA病毒研究的小組一起,注意到C型肝炎病毒基因組末端有一個以前未被描述的區域,他們懷疑這個區域可能對病毒複製很重要。賴斯還觀察在分離的病毒樣本中存在遺傳變異,並推測其中一些變異可能會阻礙病毒的複製。通過基因工程,賴斯製造了一種C型肝炎病毒的RNA變體。當把這種RNA變體注入黑猩猩的肝臟時,在血液中檢測到病毒,並觀察到類似人類慢性病的病理變化。這最終證明了C型肝炎病毒可以單獨引起不明原因的輸血性肝炎病例。



物理學獎當地時間6日,2020年諾貝爾物理學獎揭曉。一半授予羅傑·彭羅斯(Roger Penrose),獲獎原因是「發現黑洞的形成是對廣義相對論的穩定預測」;另一半授予萊因哈德·根澤爾(Reinhard Genzel)和安德裡亞·格茲(Andrea Ghez),因為他們「發現銀河系中心的超大緻密物體」。

羅傑·彭羅斯,1931年生於英國科爾切斯特。1957年獲英國劍橋大學博士學位,目前是牛津大學教授。彭羅斯使用了巧妙的數學方法,證明黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接結果。實際上,愛因斯坦自己並不相信黑洞存在。1965年1月,也就是愛因斯坦去世十年後,彭羅斯對其進行了證明,並進行了詳細描述:在黑洞的核心,隱藏著一個奇點,在那裡,所有已知的自然法則都停止了。他的開創性文章仍然被認為是自愛因斯坦以來對廣義相對論最重要的貢獻。根澤爾,1952年出生於德國巴特洪堡,1978年在德國波恩大學獲得博士學位,目前是美國加州大學伯克利分校的教授。格茲出生於紐約,1992年在美國加州理工學院獲得博士學位,目前是加州大學洛杉磯分校教授。

根澤爾和格茲各領導一個天文小組,從20世紀90年代初開始,他們就把重點放在了銀河系中心一個名為人馬座A*(Sagittarius A*)的區域上。最接近銀河系中部的最亮恆星的軌道已被繪製得越來越精確。在兩組的測量結果中,都發現了一個非常極重的無形物體,它拉扯著參差不齊的恆星,使它們以令人眩暈的速度衝來衝去,大約400萬個太陽質量聚集在一個和太陽系差不多大的區域。根澤爾和格茲利用世界上最大的望遠鏡,創造了透過星際氣體和塵埃的巨大雲層,觀察銀河系中心的方法。他們挑戰技術極限,改進新技術以補償地球大氣層造成的扭曲,建立獨特的儀器,並致力於長期研究。他們的開創性工作為我們提供了迄今為止最令人信服的證據,證明銀河系中心存在一個超大質量黑洞。

"今年獲獎者的發現為研究緊湊和超大質量天體開闢了新的領域。但這些奇異的天體仍然提出了許多問題,激勵著未來的研究。不僅是關於其內部結構的問題,而且還有關於如何在黑洞附近的極端條件下檢驗我們的引力理論的問題",諾貝爾物理學委員會主席大衛·哈維蘭說。化學獎當地時間7日,2020年諾貝爾化學獎揭曉,授予埃馬紐埃爾·卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)和詹妮弗·杜德納(Jennifer A. Doudna)這兩位女性科學家,以表彰她們在「憑藉開發基因組編輯方法」方面作出的貢獻。兩位獲獎者將分享1000萬瑞典克朗獎金(約合760萬人民幣)。

詹妮弗·杜德納於1964年生於美國華盛頓特區,現年56歲。她於1989年畢業於哈佛醫學院,現為美國加州大學伯克利分校教授,霍華德·休斯醫學研究所研究員。埃馬紐埃爾·卡彭蒂耶於1968年出生於法國奧爾維斯河畔尤維斯,現年52歲。她於1995年獲得法國巴黎巴斯德研究所博士學位,現就職於德國柏林馬克斯·普朗克病原學研究室。卡彭蒂耶獲獎後表示,「希望能為那些願意走科學道路的年輕女孩提供積極的信息,並向他們表明,從事科學工作的女性也可以通過他們正在進行的研究產生影響。」卡彭蒂耶在對化膿鏈球菌(一種對人類造成最大危害的細菌)進行研究期間,發現了一種以前未知的分子tracrRNA,證明可以利用其對生物DNA進行改變。她於2011年發表研究,並開始和杜德納合作。兩人最終於2012年發現CRISPR/Cas9基因剪刀,通過實驗對其進行控制,利用它來改寫生物密碼。

卡彭蒂耶和杜德納發現基因剪刀僅8年後,這項技術就改變了生命科學。現在,生物化學家和細胞生物學家可以輕鬆地研究不同基因的功能及其在疾病進展中的可能作用。在植物育種中,研究人員能夠開發出能夠抵抗黴菌、病蟲害和乾旱的農作物。在醫學上,該基因編輯器為新的癌症療法和試圖治癒遺傳性疾病的首批研究做出了貢獻。基因剪刀將生命科學帶入了一個新時代,並在許多方面為人類帶來了最大利益。諾貝爾化學委員會主席克拉斯·古斯塔夫松(Claes Gustafsson)表示:「這種遺傳工具擁有巨大的力量,對我們所有人產生影響。它不僅使基礎科學發生了革命性變化,而且還產生了創新作物,並將帶來開創性的新療法。」

1901年至2020年,諾貝爾生理學或醫學獎共頒獎111次,物理學獎共頒發了114次,化學獎共頒發112次。到目前為止,已有12名女性獲得生理學或醫學獎,4位女性獲得了物理學獎,7位女性獲得化學獎,其中瑪麗·居裡(Marie Curie)是有史以來第一位同時獲得物理學和化學獎的雙料得主。史上最年輕的生理學或醫學獎獲得者是弗雷德裡克·班廷(Frederick G. Banting),獲獎時32歲;最年長的得主弗朗西斯·佩頓·勞斯(Francis Peyton Rous),獲獎時87歲。史上最年輕的諾貝爾物理學獎得主為25歲的勞倫斯·布拉格(William Lawrence Bragg);最年長的諾貝爾物理學獎得主為阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin),獲獎時96歲。史上最年輕的化學獎獲獎者是法國科學家弗雷德裡克·約裡奧(Frédéric Joliot),1935年獲獎時為35歲;最年長的獲獎者是2019年獲獎的美國化學家約翰·古德伊納夫(John B. Goodenough),獲獎時已經97歲,他也是所有諾貝爾獎得主中年紀最大的。iWeekly周末畫報獨家稿件,未經許可,請勿轉載

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