《自然》杂志评选2014年度十大科学人物

http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-12-31

　　本文转自生物探索

　　12月18日出版的《自然》杂志评选出2014年度十大科学人物。这十大人物是本年度一些重要科学进展及事件的中心人物。其中与生物学有关的主要有癌症免疫疗法研究人员Suzanne Topalian、干细胞疗法研究者Masayo Takahashi、对抗埃博拉的医生Sheik Humarr Khan、结构生物学Sjors Scheres。

　　Suzanne Topalian：信念坚定的抗癌斗士(癌症免疫疗法)

　　Topalian是一位坚信癌症免疫疗法并为之奋斗的临床医生，她参与开发的一种癌症药物，今年被批准用于治疗晚期黑色素瘤。

　　这种药物属于PD-1抑制剂，可以激活免疫系统的T细胞对肿瘤发动攻击。今年七月，日本政府基于Topalian领导的临床试验，率先批准了首个PD-1抑制剂，nivolumab。两个月之后，美国FDA批准了另一种PD-1抑制剂，pembrolizumab。一些分析家预计，这类药物将成为癌症治疗的主力军。

　　当Topalian还是医科学生的时候就相信，利用机体自身防御可以对抗癌症。就算在癌症免疫疗法备受质疑的时候(早期临床试验结果不理想)，Topalian也依旧很坚定。

　　2006年Topalian帮助启动了nivolumab的临床试验，并于2012年发表了里程碑式的论文。文章显示，nivolumab在一些晚期黑色素瘤和肺癌患者中引起了强烈应答。有关部门正在考虑批准这类药物用于肺癌治疗。随着PD-1抑制剂和其他癌症免疫疗法的成功，越来越多的研究者们投身到了这一领域中。

　　Sheik Humarr Khan：对抗埃博拉的医生

　　“我害怕死亡，我必须说，因为我珍惜我的生命。就算你穿上最严密的保护服，你仍然冒着风险。”他曾接受路透社采访时这么说。他是在西非塞拉利昂对抗埃博拉的领队医生，叫谢赫·乌马尔·汗(Sheik Humarr Khan)。他治疗了超过100个感染者。他还是塞拉利昂唯一一位病毒性出血热专家，是该国抗疫行动的领头人物。

　　他参与了首个埃博拉测序研究，他拒绝出国坚持留在塞拉利昂治疗自己的同胞，7月29日他死于埃博拉感染。Khan生前所在团队正在西非各地区安装测序仪，以便继续跟踪埃博拉的发展。

　　Masayo Takahashi：给干细胞领域带来光明的眼科专家

　　高桥政代是日本理化研究所(RIKEN)发育生物学中心(CDB)的一名眼科医生。世界上首例iPS细胞治疗所用的视网膜组织就是她通过iPS重编程获得的。

　　今年9月12日，日本兵库县一名70多岁、患有“渗出型老年性黄斑变性”的女性，接受了全球首例将诱导多能干细胞制成的视网膜细胞移植入体内的手术，高桥政代在现场全程见证了手术过程。该患者于6天后从实施手术的尖端医疗中心医院出院。医院表示患者没有并发症等问题，情况良好，今后该患者将继续到医院接受诊疗，团队将用约一年时间评估移植细胞的安全性与效果，之后也将继续确认是否癌变等iPS细胞治疗中最受担心的问题。

　　京都大学教授山中伸弥2007年开发了人类iPS细胞，而高桥实现临床应用距此只有7年，时间之短实属罕见。11月4日，美国加州大学戴维斯分校副教授保罗·纳弗拉于宣布，日本理化学研究所学术带头人高桥政代被选为干细胞研究领域的“年度人物”。

　　Sjors Scheres：结构生物学家

　　核糖体是合成蛋白质的复杂分子机器，今年Scheres获得了迄今为止最清晰的核糖体图像。然而，作为一个结构生物学家他最感兴趣的并不是核糖体，“我的主要贡献是数学方面的。”Scheres说。

　　Scheres的数学为结构生物学带来了一场革命。这一领域曾经是X射线晶体学技术的天下，现在冷冻电镜(cryo-EM)却占据了优势，这多亏了Sjors开发的软件。这个软件能够将cryo-EM图像转变为精细的分子结构，让生物学们更简单更清晰的看到分子机器。

　　2010年Scheres加入MRC分子生物学实验室之后，显微镜技术经历了一次较大的发展。Scheres意识到需要更好的计算机程序来解读大量的数据，于是他把自己关在办公室里写了一个出来，这就是RELION。

　　“他一个人呆了几年，然后就拿出了这个美妙的软件。”2009年诺贝尔化学奖得主Venki Ramakrishnan说。Ramakrishnan曾通过X射线晶体学技术揭示了细菌核糖体的结构，而Cryo-EM能够更快更好地完成这项工作。

　　今年，Ramakrishnan与Scheres合作为人们展示了酵母和人类核糖体的精密结构。现在Ramakrishnan实验室基本上已经改用冷冻电镜了。

　　Scheres还在破解更多更复杂的结构。举例来说，他和清华大学施一公教授合作确定了γ-分泌酶的结构，这是一种与阿尔茨海默症有关的蛋白。

　　Maryam Mirzakhani：伊朗女数学家，获2014菲尔兹奖

　　数学界诺贝尔奖“菲尔兹奖”于8月13日公布，现年38岁、从小热衷于文学而对数学不感兴趣的玛利亚姆·莫兹坎尼(Maryam Mirzakhani)获此殊荣，并成为历史上首位获得该奖项的女性。这是自居里夫人获得诺奖之后，科学界的又一次里程碑式的大事件。

　　曾获得菲尔兹奖的数学家，剑桥大学的蒂莫西·高尔斯爵士(Sir Tim Gowers)评价说，“尽管女性一直在为数学领域做着最高水平的贡献，公众却很少看到这一事实。菲尔兹奖有了第一位女获奖者，以后肯定也会越来越多，我希望她们的存在能够破解关于女性和数学的许多谬见，并鼓励更多年轻女性将数学研究作为可能的事业选择。”

　　Pete Frates：ALS患者，“冰桶挑战”倡导者

　　这个夏天，一场爱心接力活动“冰桶挑战”席卷全球，无论是政商界人士还是名人明星，纷纷加入到这场关注肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)的公益活动中。

　　“冰桶挑战”的发起人是波士顿学院棒球队前队长皮特·弗雷茨(Pete Frates)等人，2012年，他被检查出患有ALS。今年7月，他向一些朋友发出了“冰桶挑战”，视频上传到网上后，奇迹般促使了比尔·盖茨、苹果 CEO库克、美国前总统小布什等科技界、政治界知名人士的率先响应。

　　9月底，这场公益活动逐渐落下帷幕，但是这场龙卷风式的“冰桶挑战”不仅为ALS协会募集了4,180万美元(约合2.57亿元人民币)的，更让一直被人们“冷落”的罕见病走进了人们的视线。

　　Andrea Accomazzo：罗塞塔号彗星探测器飞行负责人

“罗塞塔”计划于1993年展开，耗资13亿欧元。若取得成功，这将是人类探测器首次登陆彗星。

　　今年11月12日，欧洲太空总署称，“罗塞塔号”(Rosetta)对一颗彗星发射了菲莱(Philae)登陆器，这是罗塞塔号首次向彗星发射登陆器，将令人类得以史无前例地窥探太阳系起源之谜。

　　此次飞行负责人埃克马索(Andrea Accomazzo)说，“菲莱”号探测器于格林尼治标准时间12日8点35分被从运载飞船上弹出。“菲莱”号探测器会尝试降落在“67P/丘留莫夫-格拉西缅科”彗星表面，携带10项仪器，将在该彗星上展开实验。

　　Radhika Nagpal：机器人研究者

　　通过自然界自我组织现象的启发，哈佛大学研究人员Radhika Nagpal等人研制出一个由1024个机器人组成的集群。这个千人机器群组可形成复杂的二维图像，包括星星、扳手和字母“K”。

　　这一现象特殊的地方在于：在此千人机器群组出现之前，大多机器集群的组成个数不超过100个。

　　这是今年Nagpal的实验室第二篇机器人集群的论文。此前，他们的研究关注通过蚁群特性研发的机器人在没有任何领导者的情况下形成不同的三维结构。

　　经过多年的研究，至少在实验室，研究人员终于找到构建大型的机器人集群的临界点，其中包括硬件和算法。借助实验中运用到的工程物理系统，这些机器人集群将有助于我们理解自然的自我组织系统。此外，这些原理使我们向创造人工集群迈出第一步，为我们在未来利用这一原理应用于包括救灾，环境监测，甚至艺术创造等领域作准备。

　　David Spergel：“宇宙暴胀”研究人员

　　天文学家是在利用某类超新星研究遥远宇宙时发现宇宙正在膨胀的。Ia型超新星是彻底毁灭的白矮星。由于此类超新星爆发时释放出的能量相同，天文学家可以借此推算出它的光度。这就好像你预先知道灯泡的功率一样。美国新泽西州普林斯顿大学的天体物理学家David Spergel解释说：“如果你知道一个灯泡有多亮，通过观测到的流量值，你就能计算出它离你有多远。”远处的Ia型超新星看起来比近处的同类超新星黯淡，所以前者离我们更加遥远。

　　科学家把导致宇宙平稳膨胀的罪魁祸首——一种外向压力——称为暗能量。在宇宙膨胀的同时，引力(可被视为一种内向压力)可以让膨胀减速。但是物质因为宇宙膨胀而逐渐四散分离，引力的减速作用也渐渐势微。而暗能量的外向“压力”似乎不受膨胀影响，仍然保持恒定。因此，暗能量的重要性逐渐超过物质，致使宇宙加速膨胀。今天，暗能量占了宇宙全部物质的68%，而且所有迹象表明它的作用将会继续增大。

　　宇宙学家构造了一个状态方程来描述暗能量压强与其能量密度的关系。方程特征参数w的取值可能有3种。“如果w等于-1，宇宙将一直膨胀下去，”Spergel说。“如果w大于-1，随着宇宙膨胀，暗能量将随时间减少，其作用也会减弱。”加速膨胀将会减慢并最终停止下来。宇宙的膨胀也会逐渐减慢，直到物质重新夺过控制权。

　　不过，w的取值还有第3种特别不招人喜欢的选项。如果w小于-1，即暗能量的压强随时间增加，那么宇宙将会膨胀得越来越快，直到时空本身也在“大撕裂”中被扯成碎片。举个例子，如果w值接近-1.5，宇宙将在从今天算起220亿年后灭亡。在那个最终时刻到来之前10亿年，星系团将消亡。在那之前6千万年，银河系将被撕扯得四分五裂。太阳系将会幸存到最后3个月，行星则能够坚持到大约最后半小时。

　　“目前，我们知道w的值接近-1，“Spergel补充说道，“但我们对这个值还非常不确定，以至我们仍然不知道宇宙的最终命运到底是上面三种中的哪一种。”

　　Koppillil Radhakrishnan：印度空间研究组织负责人

　　2013年11月，印度首枚火星探测器“曼加里安”号在印度东海岸的航天发射场发射升空。印度空间研究组织(ISRO)的主席Koppillil Radhakrishnan在发射成功后表示，“旅程才刚刚开始，更有挑战性的任务还在后面。”

　　今年9月24日，ISRO将火星探测器“曼加里安”号成功地送入火星轨道，成为亚洲第一个成功执行火星任务的国家。

　　Koppillil Radhakrishnan出席《星际远航：印度火星任务和之后》的新书发表会时表示，火星任务的成功是下一个科学任务的开端，ISRO正在进行一项重要的科学任务，何时进行要视此次火星任务而定，可能会在2018或2020年。

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