2020年10月5日，一年一度的諾貝爾獎「開獎周」正式拉開帷幕。隨著2020年諾貝爾生理學或醫學、物理、化學等自然科學獎項得主相繼宣布，都有哪些研究發現將改變世界？從這些獲獎者的研究項目和成果，能為人類帶來哪些有價值的應用？
生理學或醫學獎：捕獲狡猾病毒的「獵手」
在三位科學家鑑定出C型肝炎病毒之前，A肝和B肝病毒的發現是這一領域向前邁出的關鍵一步，但當時大多數血源性肝炎病例仍然無法解釋。C型肝炎病毒的發現揭開了其餘慢性肝炎病例的病因，並使血液檢測和研發新藥成為可能。
肝臟炎症，或稱肝炎，是全球第七大死亡原因。它主要由病毒感染引起，不過酗酒、環境毒素和自身免疫性疾病也是重要原因。在上世紀40年代，有兩種很明顯的主要傳染性肝炎。第一種被稱為A型肝炎，通過汙染的水或食物傳播，通常對患者的長期影響不大。第二種類型是由B型肝炎病毒或C型肝炎病毒（今年的諾貝爾獎）引起的，通過血液和體液傳播。它是一種更嚴重的威脅，因為可以導致慢性疾病，並發展為肝硬化和肝癌。
「C肝病毒很奇怪，不僅危害肝臟，而且可能影響腦血管、心臟、腎臟等系統和器官，是一種會導致全身多系統的疾病。特別是，C肝病毒還是導致肝癌的生物學因素。如不治療，30%的慢性肝炎患者有可能發展成為肝硬化和肝癌。」清華大學附屬北京清華長庚醫院副院長、肝膽胰中心主任魏來教授通過電話對記者說。
這種形式的肝炎是隱性的，看似健康的個體可以在嚴重併發症出現前默默地感染很多年。血源性肝炎的發病率和死亡率很高，每年在全世界造成超過100萬人死亡。因此，它的威脅堪比愛滋病毒、結核病等其他重大傳染病。2015年時，世衛組織已將病毒性肝炎列為全球公共衛生面臨的重要威脅之一。
「三位科學家發現了危害全球的疾病，為全世界的C肝的防控奠定了最根本的基礎。」魏來介紹，第一位獲獎者哈維·阿爾特最主要貢獻的是發現這種慢性肝炎並非A肝和B肝，而是一種未知病毒引起的，並且與輸血行為相關，這對後來切斷傳播途徑是至關重要的。「明確了經血傳播途徑，有效保障了醫療系統血液使用的安全以及其他經血傳播的預防。C肝預防還沒有疫苗，通過保障血液安全、強化醫源性感染管理，來切斷傳播途徑就是當前預防的關鍵。因此，獲獎主要原因可能是發現C肝是經血傳播的肝炎，以及對預防的啟示。」
第二位獲獎者麥可·霍頓分離並建立了這種未知病毒的克隆（部分基因組）。「通俗地講，就是通過基因克隆找到了C肝病毒。霍頓運用分子生物學技術，成功分離出病毒序列，並正式將這種病毒命名為C型肝炎病毒。建立分子克隆就可以產生病毒抗原，進一步來生產C型肝炎抗體的檢測試劑。所以，獲獎的主要原因可能是發現病毒的克隆以及對研發診斷試劑提供支撐。」
第三位獲獎者查爾斯·M·賴斯證實，僅C型肝炎病毒就能導致常人罹患肝炎，「而且他分離出來了活的C肝病毒，建立了感染性的體外複製系統。只有建立病毒的體外複製系統，就可以來篩選藥物，為後續科學家研發藥物提供了有效支撐。獲獎的主要原因可能是建立了最早的藥物篩選的系統和模型」。
魏來強調：「對於未知病毒有了系統化的了解，才能找到預防和治療的有效手段。減少全球範圍內的傳播。這一次諾貝爾獎的頒發的獎勵是對於C型肝炎病毒的研究、探索和發現，這也正是英文單詞discovery包括的3個意思，實際上是獎勵了人類第一次通過科學研究，取得了清除慢性病毒感染的成績。C型肝炎是人類第一個可以治癒、可徹底清除病毒的慢性病毒性疾病。而且，從病毒克隆的發現和建立到實現病毒的徹底治癒僅僅用了30年時間。」
由於這項發現，科學家可以對該病毒進行高度敏感血液測試，從而基本消除了世界許多地區的輸血後肝炎，極大地改善了全球健康狀況。他們的發現還使針對C型肝炎的抗病毒藥物得以快速發展。C型肝炎歷史上首次可以被治癒，為在世界人口中根除C型肝炎病毒帶來了希望。
為了實現這一目標，仍需要全球性的努力，以促進血液測試在全球範圍內的可及型，並持續推動抗病毒藥物的開發。
這3位科學家的發現讓直接作用於C肝的抗病毒藥物研發與血液檢測成為可能。2013年起，隨著一系列新藥問世，C肝正式進入完全治癒時代，從而在世界上很大一部分地區消除了輸血傳播肝炎的風險。這一突破為治癒該病的抗病毒藥物開發打下基礎。
物理學獎：探索銀河系 揭開黑洞的層層面紗
當地時間10月6日，瑞典皇家科學院常任秘書戈蘭·漢松宣布，將2020年諾貝爾物理學獎授予羅傑·彭羅斯、萊因哈德·根澤爾與安德裡亞·格茲摘得。他們的科研成果均與宇宙「最黑暗的秘密」——黑洞相關。
在物理學中，有一個重要分支，就是天體物理學，宇宙很大也很奇妙，人類對此充滿好奇，人類一直對探索宇宙投入了極大的精力，伽利略、布魯諾、哥白尼、牛頓、愛因斯坦，都對探索宇宙投入過極大的精力，在控索宇宙的過程中，推動了物理學的發展。
1915年11月，愛因斯坦發表廣義相對論，描述了引力如何掌控著宇宙中的一切：是引力讓我們站在地球上，引力也控制著行星繞太陽運行的軌道，以及太陽繞銀河系運行的軌道。大質量物質會彎曲空間並減慢時間；極大質量物質甚至可以切斷和包裹空間——形成黑洞。
為證明黑洞的形成是一個穩定過程，羅傑·彭羅斯發明了巧妙數學方法來探索廣義相對論。最終，他的研究揭示了廣義相對論如何預測黑洞的形成——這些時空和空間的「怪物」會捕獲一切進入其中的東西，甚至是光。
黑洞無法直接觀測，但可以藉由間接方式得知其存在與質量，並且觀測到它對其他事物的影響。藉由物體被吸入之前的因黑洞引力帶來的加速度導致的摩擦而放出x射線和γ射線的「邊緣訊息」，可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可藉由間接觀測恆星或星際雲氣團繞行軌跡，還可以取得位置以及質量。
萊因哈德·根澤爾和安德裡亞·格茲各自帶領著一群天文學家，從20世紀90年代初開始研究銀河系中心區域。隨著精確度提高，他們成功繪製出距離銀河系中心最近的最亮恆星軌道。兩組研究人員都發現，有一種看不見但很重的物體促使這些恆星在周圍轉圈。這個物體約有400萬個太陽質量那麼重，但體積卻與整個太陽系差不多。是什麼使得銀河系中心附近恆星以驚人速度圍繞其旋轉呢？根據當前引力理論，可能的解釋只有一個：那就是超大質量黑洞。
北京時間2019年4月10日，人類首張黑洞照片面世，這是人類獲得關於黑洞的首個直接視覺證據，黑洞的存在再次被印證。
人類首張黑洞照片
幾十年來，黑洞引發人們無數遐想，但沒有人知道它的真正模樣。正因為這個，第一張黑洞照片才備受期待，被譽為「非凡的科研成果」，是天文學上的「重要裡程碑」，「具有歷史性意義」。
「黑洞的形成與宇宙結構形成有著十分緊密的聯繫。天體物理學家所做的努力，是為全人類揭示宇宙奧秘，最終所要回答的便是困擾人類已久的終極問題：人類從何而來。」中國科學院院士、上海交通大學物理與天文學院教授景益鵬對此解釋道。
通過對黑洞的研究，科學家們可以進一步研究恆星的演化，同時也對宇宙有進一步的了解。今年的諾貝爾物理學獎再次頒給了天文領域的科學家，這說明天文學領域的研究越來越得到重視了，人類想要向外發展，就必須探索宇宙。
化學獎：她們憑藉這把「剪刀」 改寫生命密碼
北京時間10月7日，2020年諾貝爾化學獎揭曉。法國生物化學家埃馬紐埃爾·沙爾龐捷（Emmanuelle Charpentier）、美國生物學家詹妮弗·杜德納（Jennifer Doudna）因對新一代基因編輯技術CRISPR的貢獻，摘得今年的獎項。
DNA作為一種最重要的生命基礎分子，可組成遺傳指令，引導生物遺傳、生物發育與生命機能運作。基因編輯工具可以在DNA雙鏈結構上的某一個位點去插入、刪除、修改目標基因，有「魔術剪刀」之稱。
2011年，杜德納開始與沙爾龐捷合作發展基因編輯技術。一年後，兩位科學家在《科學》雜誌上發表論文並首次指出，CRISPR-Cas9系統在體外實驗中能「定點」對DNA進行切割。這顯著提升了基因編輯的效率，為該領域的發展奠定了基礎。
CRISPR-Cas9基因編輯技術的發明，為基因編輯技術的發展帶來了革命性的變化。目前，CRISPR-Cas9技術已經被用於操縱培養細胞和原代細胞，編輯動物和植物的基因組，極大地加快了基礎研究的步伐，也使得農業和合成生物技術取得突破性進展。
人們第一次發現CRISPR序列是在1987年，由日本分子生物學家石野良純在大腸桿菌中偶然發現。但是，第一次證明CRISPR/Cas9可以開展基因編輯，源於美國分子生物學家杜德納與法國微生物學家夏彭蒂耶在2012年發表的研究論文。如今，憑藉簡單、廉價和高效，CRISPR/Cas9已成為全球最流行的基因編輯技術，被稱為編輯基因的「魔剪」。該技術經過改造被廣泛應用於農業和生物醫藥領域。
上述兩位科學家的研究對生命科學產生了革命性影響，不僅可幫助開發新的癌症療法，還能使治癒遺傳性疾病的夢想成為現實。目前，這種先進技術已加快了基因工程產業發展，研究人員正運用該技術探索愛滋病、阿爾茨海默病、精神分裂症等疾病的治療方法。
「在未來的5年～10年，基因編輯技術用於許多疾病的臨床治療備受期待。對許多人來說，這是改變醫療方案的重大機遇，是需要科學家、醫生、生物倫理學家以及監管機構精誠合作，以確保基因編輯在臨床應用中的安全性、有效性的重要時代。這對很多病人來說影響巨大，刻不容緩。」杜德納今年2月13日發表在《自然》雜誌上的綜述文章如是說。
北京協和醫學院人文與社會科學學院教師張迪看好基因編輯技術對單基因遺傳疾病的治療前景。「這是一種相對更高效，且成本較低的醫療手段。」有數據顯示，目前已知的單基因疾病超過5000種，影響全世界2.5億人口的健康。
來源：中國經濟網、中國生物技術網、健康報等