《自然》2019年十大科學人物:北大鄧宏魁上榜 他們帶來了這些重磅...

日前，《自然》（Nature）公布了2019年十大科學人物，並對這些引領重要科學時刻的人物背後的事件進行了總結。今年的名單中，宣布基因編輯治療白血病成果的北大生命科學教授——鄧宏魁上榜，此外，谷歌量子計算機領銜科學家——約翰·馬丁尼斯、瑞典「氣候少女」格蕾塔等均成為了今年的科學事件縮影。

1）鄧宏魁：CRISPR翻譯者

上榜理由：一位中國科學家表明，CRISPR基因編輯可以在HIV感染的成年人中安全使用。

CRISPR–Cas9基因編輯系統是在不到十年前開發的，並且已經在臨床中出現。今年他的團隊首次證證明了基於基因編輯的成體造血幹細胞移植的可行性和在人體內的安全性。該研究來自北京大學的鄧宏魁的實驗室，並顯示了CRISPR基因編輯如何能夠創造潛在的無限供應的免疫細胞，這些免疫細胞不能被HIV感染。

該方法旨在總結患者Timothy Ray Brown的成功。在2008年，Timothy Ray Brown接受了骨髓移植作為白血病治療的一部分，因此成為已知的第一個清除該病毒的人。他的醫生有意尋找一個基因突變的供體，該基因使CCR5失效，該蛋白被HIV用來感染免疫細胞。他們消滅了Timothy Ray Brown的免疫系統，然後補充了供體細胞，病毒竟然消失了。

但是在Brown的骨髓供體中發現的保護性突變很少見，而且在中國實際上不存在。HONGKUI DENG是1990年代發現CCR5在HIV中重要性的團隊之一，因此決定嘗試編輯該基因。他從供體的骨髓中獲得了免疫學上匹配的血液形成幹細胞，並用CRISPR–Cas9編輯了它們，然後將其移植到患有白血病和HIV的人體內。他說：「我們希望能精確模仿柏林的病人。」

但是為了安全起見，並且由於難以編輯使用的細胞類型，他使用了混合細胞進行移植。只有大約18％被修改。患者的愛滋病毒感染仍然存在（L. Xu等人，N。Engl。J. Med。381，1240–1247； 2019）。他表示，這項工作表明了CRISPR–Cas9編輯的細胞如何成為骨髓移植的一部分並且不會引起不良事件。差不多兩年後的今天，一些經過編輯的細胞仍保留在患者的血液中。他說：「我們對持久性最感興趣。」 

但是據加州大學伯克利分校的生物學家菲多爾·烏爾諾夫（Fyodor Urnov）稱，他還試圖將CRISPR推入臨床，未能成功治療HIV的現象表明人們急於翻譯該技術。先前的實驗表明，通過其他基因編輯方法（例如鋅指核酸酶）獲得的臨床收益取決於編輯過程的效率。烏爾諾夫說，這種處理不可能對如此低的編輯單元格進行處理，鄧和他的團隊應該知道這一點。他說：「他們的工作將成為不這樣做的一個例子。」

HONGKUI DENG為這項實驗辯護，並希望在短期內移植更高比例的基因編輯細胞。他還希望開發出將細胞重編程為多能幹細胞的方法，這些方法更易於編輯，然後將其轉化為可形成血液的幹細胞進行移植。

2）約翰·馬丁尼斯JOHN MARTINIS：量子計算建造者

這位物理學家領導Google首次展示了一種量子計算機，該量子計算機的性能可能優於傳統計算機。

當約翰·馬丁尼斯（John Martinis）在1980年代中期畢業時，他參加了一場講座，該講座大大啟發了他的科學生涯。著名的物理學家理察·費曼（Richard Feynman）討論了使用粒子的量子特徵製造計算機的想法，該計算機可以完成傳統機器無法完成的工作。

10月，馬丁尼斯（Martinis）向費曼的夢想邁出了一大步。他領導了Google的一組研究人員的工作，他們宣布已經證明了自己的第一個成果：一種量子計算機，可以比最佳的傳統計算機更快地進行計算，實現了「量子優越性」。「做這個實驗是我職業生涯的高潮，」馬丁尼斯說。

這位在Google和加利福尼亞大學聖塔芭芭拉分校工作的物理學家花了17年的時間來磨練支撐公司量子計算機Sycamore的硬體。它的核心是微小的超導環，稱為量子位，量子系統似乎以多種狀態存在，直到被觀察到為止。物理學家長期以來一直認為，利用量子位之間的交互作用可以使計算機在某些計算方面表現出色，例如探測否則無法搜索的資料庫以及破解常規加密方法。

由70多名科學家和工程師組成的團隊表明，對於一個特定的挑戰——計算一種量子隨機數發生器的輸出範圍——Sycamore可以在200秒內完成他們估計需花費一萬年的計算任務。

這一壯舉依靠改進的硬體來降低錯誤率並以新的方式連接量子位。一些物理學家對地標的意義進行了辯論，該任務的實際應用受到限制。但是馬丁尼斯說，該實驗的重要性在於展示一些基本知識：物理學家對在小量子系統上學到的量子相互作用的理解在更大的規模和複雜性上仍然是正確的。他說：「這真是個好消息。」

馬丁尼斯希望有更多的想法。他未來的工作重點包括製造更好的量子晶片（包括用於糾正由噪聲引起的誤差的母版方法），以及開放Sycamore供雲系統上的外部研究人員使用，以查看是否可以運行有用的算法。一個想法是利用一種方法來驗證所謂的隨機數確實是隨機的。

3）內納德·塞斯坦NENAD SESTAN：大腦重啟器

上榜理由：一位神經科學家「復活」了脫離肉體的豬腦，並挑戰了生與死的定義。

2016年的一個下午，內納德·塞斯坦（Nenad Sestan）和兩個實驗室成員在顯微鏡跟前獲得了興奮的發現。

康乃狄克州紐哈芬市耶魯大學醫學院的研究人員發現，從死豬身上提取的大腦具有電活動——也就是說還存在意識。該團隊在死後不久就努力地摘除了器官，並向它們注入了氧氣和一種冰冷的防腐劑，從而使大腦至少部分恢復了生命。

最初是一個尋找更好地保存腦組織以供研究用的方法的副項目，後來演變成一項可以重新定義我們對生死的理解的發現。這一結果令人震驚！

塞斯坦（Sestan）帶來了一位神經科醫生，他確定讀數實際上是一個錯誤，但這種可能性使他們大吃一驚。

塞斯坦保持冷靜，並立即做了兩件事：他關閉了實驗，並與資助他的研究的美國國立衛生研究院（NIH）以及耶魯大學的生物倫理學家聯繫。在接下來的幾個月中，專家們仔細研究了潛在的道德隱患，例如大腦是否可以變得清醒以及醫生是否需要重新考慮腦死亡的定義。

塞斯坦已經預見到了道德問題，並採取了一些保護措施。在開始實驗之前，該小組已決定使用阻斷劑麻醉大腦，以防止神經元一致激發，這是意識的先決條件。

總體而言，這一壯舉帶來的興奮多於關注。塞斯坦的研究結果表明，中風或重傷期間發生的氧氣剝奪對腦細胞的損害並不像以前想像的那麼嚴重。麻薩諸塞州波士頓大學的生物醫學工程師安娜·德沃（Anna Devor）說：「這非常重要：我們忽略了這一點，因為沒有人真的認為這是可能的。」

確信實驗在倫理上是合理的之後，研究人員便恢復了實驗。他們將自己的成果發表在《自然》（Nature）上。但是在論文發表之前，塞斯坦在公開的NIH神經倫理學會議上展示了數據，儘管遭到了抗議，但這個故事還是出現在了媒體上。

在論文發表之前，他和他的團隊都不想討論結果，但是當他們的收件箱中充滿了動物權利活動家和未來主義者的擔憂和怨言時，塞斯坦變得沮喪。他說：「我們真的很擔心。」他認為，他們所能做的就是推遲糾正公眾的誤解，直到同行評審過程順利進行。

自該論文於4月發表（Z. Vrselja Nature 568，336–343; 2019）以來，該團隊一直忙於接受媒體和科學家的詢問，因此沒有進行任何進一步的實驗。 Sestan希望專注於他最初提出的問題，並探索例如大腦可以維持多長時間以及該技術是否可以保存其他器官並進行移植。

4）維多利亞·卡斯皮VICTORIA KASPI：天空偵探

上榜理由：天體物理學家用創新的射電望遠鏡，追趕捕捉到了神秘的快速射電爆發。

在過去的25年中，維多利亞·卡斯皮（Victoria Kaspi）使用了世界上許多頂級望遠鏡進行基礎天文學發現。但在2017年，她將加拿大氫強度測繪實驗（CHIME）連接到功能強大的計算機，並終於在2年之後收穫了回報。

今年，Kaspi和其他數十位天文學家的努力取得了成果。CHIME成為世界上最佳的快速無線電脈衝串(FRBs)捕捉器——無線電能量的神秘閃光常在天空中彈出和消失。CHIME位於卑詩省南部，已經發現了數百次爆發，比任何其他望遠鏡都多。有了它，天文學家希望解決信號起源的難題。

加拿大蒙特婁麥吉爾大學的天體物理學家Kaspi在賦予CHIME強大的FRB檢測能力方面發揮了重要作用。該望遠鏡最初被設計用來繪製遙遠星系的氫輻射圖，以回答有關早期宇宙的問題。但是，隨著該項目在2010年代初開始實施，FRB的新興領域也隨之興起，最早的領域是2007年發現的。2013年，天文學家報告了另外四個例子，證實了那次「閃光」是一種需要解釋的真實現象。

「對我來說那是一個分水嶺，」Kaspi說。她在職業生涯中的大部分時間都在研究被稱為中子星的超稠密恆星。但是，突然之間，出現了新的天體物理學之謎。Kaspi一直在思考CHIME如何研究快速旋轉的中子星，並意識到望遠鏡的靈敏度和大視野可能是裝袋FRB的理想選擇——但前提​​是必須對其進行升級。她給溫哥華不列顛哥倫比亞大學的天文學家Ingrid Stairs打電話，以考慮這個想法。 「在短短幾個月內，她就領導了這一重大提議，」 Stairs說。

與宇宙學家合作，他們夢想著望遠鏡向其主要資助者渥太華的加拿大創新基金會要求更多資金，以尋找FRB。他們希望增加另一臺儀器和足夠的計算能力，以使望遠鏡能夠以每秒16,000次不同的頻率每秒採集1000次數據。她說：「我們都知道這樣做非常冒險。」「這架望遠鏡還沒有建成，在這裡我們提議在不存在的東西上增加一些東西。」

但是，Kaspi成為了CHIME FRB部分的首席研究員，將其撤下。她的科學身份幫助贏得了資金；她的個人關係使她能夠建立龐大而多元化的團隊。澳大利亞墨爾本斯威本科技大學的天文學家馬修·貝萊斯（Matthew Bailes）說，她的政治技巧對於召集原始的宇宙學家和新的FRB獵人至關重要。

在此過程中，Kaspi致力於培養下一代科學家，同時考慮到進入物理學（特別是對女性而言）將是多麼艱巨的挑戰。她在2016年獲得了加拿大最高的科學獎，即Gerhard Herzberg加拿大科學與工程學金牌，並用100萬加元（合760,000美元）的獎金聘用了CHIME的學生和博士後。

今年，她幫助從戈登和貝蒂·摩爾基金會獲得了240萬美元的贈款，以探索建造「outrigger」望遠鏡。這架望遠鏡將設在距CHIME約1000公裡處，並有助於查明FRB。這將使這臺具有創造力的加拿大望遠鏡保持在天文學的最前沿，並獲得了大量數據。

5）桑德拉·迪亞茲SANDRADÍAZ：生物多樣性保護者

上榜理由：生態學家和她的同事們評估了地球的生態系統，並呼籲採取嚴厲行動。

5月4日，桑德拉·迪亞茲（Sandra Díaz）和其他144位研究人員向全世界發出了鮮明的呼籲。他們當時完成了對世界生物多樣性的最詳盡的研究，而且這個結果比大多數研究人員想像的還要糟糕：由於人類活動，一百萬個物種正瀕臨滅絕，並且將採取嚴厲的行動來阻止這一滅絕。迪亞茲說：「物種滅絕的速度至少比過去一千萬年的平均速度快幾十到幾百倍。」 「我們的安全網幾乎已經延伸到斷裂點。」

這些令人震驚的發現來自政府間生物多樣性和生態系統服務科學政策平臺（IPBES）。阿根廷科爾多瓦國立大學的生態學家Díaz是小組的三位聯合主席之一。在過去三年的大部分時間裡，她和她的同事們-印第安納大學布盧明頓分校的人類學家愛德華多·蒲隆地齊奧（EduardoBrondízio）和德國哈勒市亥姆霍茲環境研究中心的生態學家約瑟夫·塞特爾（Josef Settele）–協調了來自51個國家的專家的工作，在物理研討會和在虛擬工作組中，提供了超過15,000個信息源。

他們的最終報告長達1500頁，其中表示，除非各國做出重大改變，例如放棄經濟必須持續增長的想法，否則各國將無法實現生物多樣性和可持續發展方面的大多數全球目標。

迪亞茲說：「沒有自然，我們就無法過充實的生活，一種我們所知的生活。」她說，如果經濟繼續以這種破壞性方式運行，那麼「自然和人都需要一種新的經濟模式」。

這是一種直言不諱的消息，在某些方面是激進的消息。但是迪亞茲不會迴避就科學和政策方面的重要問題發表意見。例如，她挑戰了曾經是20世紀生態學的中心宗旨之一的思想：生態系統及其對人類的利益（例如食物或氣候調節）在很大程度上取決於擁有大量物種。紐約市哥倫比亞大學的研究人員Shahid Naeem研究了生物多樣性喪失的影響，他說迪亞茲領導著人們強調植物實際所做的工作的價值，即其功能性狀。

經過多年的花時間在非洲、亞洲、歐洲和拉丁美洲的各個領域進行考察，收集樹葉，測量樹葉的韌性並評估土壤特性，迪亞茲也意識到了這一點。她是在阿根廷中部長大的，這是她養成的習慣，那時她去探索南美大草原，而其他人則在下午休息。她說：「我會避開午睡，去看動植物。」 「從我上大學以來，我就知道我想成為一名研究人員。」

6）讓·雅克·穆耶姆貝·坦富姆JEAN-JACQUES MUYEMBE TAMFUM：伊波拉鬥士

上榜理由：伊波拉病毒的共同發現者面臨著他在剛果民主共和國與該病毒的第十場戰鬥，這是迄今為止最艱難的一次。

1976年，讓·雅克·穆耶姆貝·坦富姆（Jean-Jacques Muyembe Tamfum）深入到現在的剛果民主共和國（DRC）的熱帶森林中，調查了一次不明疾病的爆發，該疾病迅速造成人員死亡。

這位年輕的研究人員意識到，當他從那些生病的人那裡抽取血液樣本並且針刺不會凝結時，事情有些奇怪。鮮血灑在他裸露的手上。他旁邊工作的護士快要死了，Muyembe開始感到擔心。他說：「我每天早晨和晚上都開始測量體溫。」奇蹟般的，他從未感染過這種病毒，後來被命名為伊波拉病毒。

現在，發現這種疾病已有43年了，Muyembe領導著剛果（金）應對迄今最動蕩的伊波拉疫情。自2018年8月以來，該流行病已在該國東北部殺死2200多人。

Muyembe為這項工作提供了深厚的經驗，並致力於前沿科學。從1995年開始，他制定了仍用於控制該病毒的關鍵公共衛生措施。在剛果民主共和國城市基克威特（Kikwit）的一次大規模爆發中，他意識到最重要的步驟是與社區交談，以便他們信任他並了解如何保護自己。他找到了將屍體深埋的方法，同時將感染風險降至最低。然後，他開始進行調查，以期推出有效的伊波拉藥物和疫苗。在這次疫情暴發期間，他從伊波拉倖存者那裡取了血，並注入了八名被感染的人中，希望抗體能消除這種病毒。七名獲注射人員倖存下來。

上個月，由他的團隊領導的一項由680人組成的對照臨床試驗表明，感染後不久使用抗體藥物治療的患者的生存率達到90％。其中一種藥物——mAb114，是從在基威特爆發期間招募的倖存者血液​​中獲得的抗體衍生的。位於馬裡蘭州貝塞斯達的美國國立衛生研究院的免疫學家南希·沙利文（Nancy Sullivan）將成功歸功於當時Muyembe的鍥而不捨。

7）裡卡多·加爾旺RICARDO GALVÃO：科學捍衛者

上榜理由：如實統計亞馬遜雨林毀壞數據，卻被總統指控

今年8月，外媒曝出亞馬遜雨林大火已連燒20餘天，消息頓時刺痛了全球環保主義者們的心，社交媒體上也紛紛發起#PrayForAmazonia活動為之祈禱。

由於亞馬遜地區的混亂加劇，西科學機構國家空間研究所INPE的負責人——裡卡多·加爾旺（RICARDO GALVÃO）通過挑戰巴西政府而成為民族英雄。他如實統計亞馬遜雨林毀壞數據，卻被總統指控。

巴西領導人賈爾·博爾索納羅（Jair Bolsonaro）抨擊了聖保羅國家太空研究所（INPE）的加爾旺研究小組關於毀林的報告。

INPE的分析激起了總統的憤怒，因為它發現亞馬遜地區的森林砍伐急劇增加，特別是現任總統上任的最初幾個月裡。總統指責科學家對數據撒謊，並作出了強烈的譴責。

加爾旺（Garvão）並沒有急於做出反應，而是給了自己12小時。經過近一個不眠之夜，他為INPE科學家辯護。他還指責總統懦弱，要求舉行面對面的會面，他知道這將導致他失業。他所不知道的是，他會成為科學英雄。

近年來，巴西作為環境領導者的聲譽一直在惡化。該國在2004年至2012年間成功地將森林砍伐抑制了80％以上，但積極的環境執法最終引發了政治反彈和森林砍伐的增加。

INPE於11月18日發布的最新數據顯示，在2018年8月至2019年7月之間，已有大約9,762公裡的（面積大于波多黎各）森林被砍伐。這比上一年增加了30％。

8）約赫內斯·海爾-塞拉西 YOHANNES HAILE-SELASSIE：尋源者

上榜理由：一位古生物學家發現了一個保存完好的380萬年前的頭骨，對人類族譜產生了重大改變。

在2016年2月調查衣索比亞北部沙漠的一個地點時，Yohannes Haile-Selassie發現了這個頭骨。這些化石共同形成了一個非常完整的早期人骨頭骨，Haile-Selassie團隊表示，可以追溯到380萬年前。它屬於一種名為南方古猿（Australopithecus anamensis）的物種，它是已知的最古老和最難以捉摸的人類親屬。

頭骨被稱為「 MRD」，並於8月發表在《自然》雜誌上。這使研究人員首次看到了這位神秘的古老親戚的面孔，以前考古學家們僅能從一些骨頭碎片中得知。古人類學家對該標本印象深刻，甚至有人說它與露西（Lucy）的發現相抗衡，露西是有著320萬年歷史的密切相關物種Afaruslopithecus afarensis的骨骼化石。

Haile-Selassie被認為是該領域最有才華的化石發現者之一。他在Woranso-Mille的項目中浮現出許多寶藏，Worsoso-Mille是一個散布著上新世人猿化石的地區，這是530萬到260萬年前人類和其近親古猿演化的關鍵時期。他還是衣索比亞古人類學家的重要成員，他們領導著本國的重大科學項目。

加州大學伯克利分校的古人類學家蒂姆·懷特（Tim White）和海爾·塞拉西（Haile-Selassie）的博士顧問說，當海爾·塞拉西（Haile-Selassie）在1990年代中期開始攻讀博士學位時，他的潛力很明顯，他對實驗室和野外工作都有一定的了解，實際操作能力很強。

MRD之所以重要，部分原因在於，就化石記錄而言，它所處的時期幾乎是空白的，且記錄了人類進化樹最古老的分支。倫敦自然歷史博物館的古生物學家弗雷德·斯普爾（Fred Spoor）表示，研究人員以前認為露西的物種是從擬南芥（A. anamensis）進化而來的，這是「經典」的案例，即從一種物種直接進化為另一種。但是Haile-Selassie和他的同事認為，頭骨的特徵以及對它允許的一些現有化石的重新分析表明，早期的人猿進化更加混亂，而且A. anamensis和A. afarensis重疊了至少100,000年。找到如此完整的標本也幾乎消失了。懷特說：「 MRD的發現是標誌性的頭蓋骨。」

該小組仍在研究顱骨，以了解其在史前史上的位置的更多線索，Haile-Selassie希望重新訪問該發現地點以豐富圖片。他說：「希望骨架的其餘部分在那裡，誰知道呢。」

9）溫迪·羅傑斯WENDY ROGERS：器官移植倫理學家

上榜理由：一位學者揭示了器官移植研究中的倫理失誤。

用於器官移植的一些肝臟、心臟和腎臟的起源爭議不斷。近年來不少國家宣布移植器官全部來自志願者捐贈。

她的團隊於2月份發表的調查報告（W. Rogers等人，BMJ Open 9，e024473； 2019）結果顯示，由於醫生無法證明捐贈者的同意，超過24起關於移植的報導被撤回。

10）格雷塔·圖恩伯格GRETA THUNBERG：氣候保護呼籲人

上榜理由：一位瑞典少女在宣揚這一代人的憤怒時將氣候科學帶到了最前沿。

在9月舉行的美國國會關於氣候變化的聽證會上，格蕾塔·圖恩伯格（Greta Thunberg）向會議席上的議員們列出了一堆災難性的數據結果。這是政府間氣候變化專門委員會的一份特別報告，預測隨著世界變暖的可怕後果。她呼籲各國政府聽取科學家們的意見，並馬上採取實際行動來阻止氣候的惡性變化。

科學家們已經花了數十年的時間來警告氣候變化，但他們無法像16歲的格雷塔在今年一樣吸引全球關注。

瑞士聯邦理工學院氣候科學家Sonia Seneviratne表示：「有些人可能想知道，為什麼十幾歲的女孩因公開哀嘆眾所周知的兩難困境而比大多數氣候研究人員多年的辛勤努力得到更多的信任和關注……作為科學家，我們通常不敢以如此發自內心的樸素表達真理。」

許多研究人員特別向格蕾塔致敬，因為他們將注意力集中在氣候變化及其災難性影響上。華盛頓特區關注科學家聯合會氣候與能源計劃主任安吉拉·萊德福德·安德森（Angela Ledford Anderson）表示：「格蕾塔激發了科學家以及激進主義者和決策者的靈感。」 7月，德國總理安格拉·默克爾（Angela Merkel）宣布了減少碳排放的全面措施，並承認格蕾塔引發的抗議活動「驅使我們採取了行動」。

此外，Nature還列出了2020年科學界值得關注的影響力人物，如下：

1）安東尼奧·古特雷斯（António Guterres）

聯合國秘書長

這位葡萄牙外交官敦促對全球變暖採取積極行動，當各國在2020年舉行會議以更新其根據2015年《巴黎氣候協定》所作的承諾時，這種倡導可能至關重要。

2)丹尼斯·雷布裡科夫（Denis Rebrikov）

莫斯科庫拉科夫國家婦產科醫學研究中心

這位生物學家計劃開始生產經基因編輯的嬰兒的計劃遭到了國際社會的強烈抗議，尚待俄羅斯政府的批准。

3)耿美玉（Geng Meiyu）

中科院上海藥物研究所

這位研究人員和她的研究小組發現了一種已在中國獲準用於治療阿爾茨海默氏病的化合物，但懷疑論者對該化合物的功效表示懷疑，許多藥物尚待進一步確定性試驗。11月2日，國家藥品監督管理局批准治療阿爾茨海默病（Alzheimer’sdisease，AD）的原創新藥：甘露特鈉膠囊（GV-971）上市，商品名為「九期一」。

4)瑪麗亞·加布裡埃爾（Mariya Gabriel）

歐洲創新、研究、文化、教育和青年事務專員

在這位保加利亞政治學家的領導下，歐盟的下一個研究與創新支出計劃，即「地平線歐洲」（Horizon Europe）將形成。

5)馬庫斯·雷克斯（Markus Rex）

德國阿爾弗雷德·韋格納研究所

這位大氣科學家領導著1.4億歐元（合1.55億美元）的MOSAiC探險，其中一艘德國船被凍結在北極冰中一年，將收集有關極地條件的數據。

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