Nature评出2015年度十大人物,中国2位科学家上榜(黄军就、鲍哲楠)
2015/12/18
Nature杂志17日公布了由其评选出的2015年度十大人物,其中出现了两张中国面孔,分别是中国中山大学的生物学家从事胚胎基因编辑的黄军就教授和美国斯坦福大学华裔女科学家鲍哲楠。

Nature杂志17日公布了由其评选出的2015年度十大人物,这是Nature选出的在2015年对于科学产生了重大影响的十个人。Nature的特写主编Helen Pearson表示:“经《自然》记者和编辑大量讨论后选定的这十个人来自全球各地,从气候变化到基因编辑再到研究可重复性等一系列话题中,起到了重要的作用。”

其中出现了两张中国面孔,分别是中国中山大学的生物学家黄军就和美国斯坦福大学华裔女科学家鲍哲楠。

黄军就

黄军就教授出生于1980年,从2011年12月起任中山大学生命科学学院副教授;研究工作主要集中在干细胞多能性调控机制和胚胎早期发育机制阐析。在Nature、Stem cells等期刊上发表了多篇SCI论文。今年4月,中山大学的生物学家从事胚胎基因编辑的黄军就教授和他的团队利用最新的CRISPR-Cas9基因编辑技术,成功修改了人类胚胎的DNA,为治疗一种在中国南方儿童中常见的遗传病——地中海贫血症提供了可能。这一新闻让基因编辑技术迅速发展成为焦点,并引发了一场伦理学上的激烈争论。但广州中山大学的分子生物学家黄军就不畏争议,勇敢地选择站在聚光灯下。

黄军就等人使用了强大的CRISPR–Cas9基因编辑技术,该技术可精确改变DNA特定序列,在过去几年已风靡各大实验室。4月,他告诉《自然》(Nature),他想编辑人类胚胎基因,因为“它能揭示癌症或糖尿病等疾病的基因根源,还能用来研究胚胎发育过程中各基因的功能。”在他的研究中,他改变了地中海贫血症的致病基因。

黄军就使用的是生育诊所的备用胚胎——这些胚胎无法存活。他希望他的论文表明,胚胎基因编辑过程会产生很多意料不到的突变,以此指导科学家们避开很多弯路,最后实现安全的胚胎编辑。黄军就表示,他们想向全世界展示他们的数据,让人们知道这个模型的用途。同时,他们希望避免道德争论。”

但是,相反的事情发生了:学界对此的看法形成两极化,多个高影响力的峰会也以此为讨论重点 ,包括12月份在华盛顿举行的国际峰会。普遍的共识是,基因编辑技术尚未成熟,不能用于以生殖为目的人类胚胎,而且有人担心不正规的生殖诊所可能过早采用这一技术。一些科学家认为,应允许这类技术用于科研。其他人则说,连人类胚胎基因编辑研究都应该被禁止。

黄军就一直没有参与这场争论,并拒绝接受这篇文章的采访。他在一封电子邮件中写道:“我们的论文只是基础研究,告诉人们基因编辑的风险。” 人类基因编辑国际峰会上的与会者、日本北海道大学(Hokkaido University)生物伦理学家Tetsuya Ishii 指出,就像他在躲避些什么一样。这很奇怪,因为他没有真正的伦理问题研究。他提出了问题,引发了峰会上对这一问题的讨论。这是一件好事儿。但Ishii认为,黄军就“有责任应对批评者”,也许可以讨论基因编辑在未来可应用于哪些临床领域。

由于风险问题,黄军就预测,世界上第一例基因编辑后出生的宝宝可能要50或100年后才会出现。“但也说不清,十多年前,没有人知道CRISPR,”他说,“我们不知道将来会发生什么。”

鲍哲楠

鲍哲南教授出生并成长于中国南京,在南京大学完成三年本科课程后移民美国,进入伊利诺州立大学芝加哥分校化学系学习。1995年,她在美国芝加哥大学化学系取得博士学位,随后进入著名的贝尔实验室任职,从2004年起,加入美国斯坦福大学化学工程系,现为该系副教授。这期间,她一直致力于化学、材料科学、能源、纳米电子学和分子电子学等领域的研究,并取得多项重要成果,是美国最优秀的女化学家之一。她因在人造皮肤研究中取得突破性进展而入选。今年,她带领研究小组用碳纳米管制造出了一种具有触觉、能分出轻重的人造皮肤,该成果为机器人制造、可穿戴设备等领域带来了无限可能。

此外上榜的还有以下8位重要人物:

Chris Tiana

《联合国气候变化框架公约》执行秘书克里斯蒂安娜·菲格雷斯(Chris Tiana),为巴黎气候变化大会最终达成《巴黎协定》发挥了重要作用;

Ali Akbar Salehi

核工程师、伊朗副总统兼国家原子能组织主席阿里·阿克巴尔·萨利希(Ali Akbar Salehi),在伊朗核项目和核政策中扮演重要角色,今年帮助六方会谈达成了历史性的协议;

Alan Stern

美国国家航空航天局“新视野”号项目负责人艾伦·施特恩(Alan Stern),带领团队最终使“新视野”号于今年7月成功“约会”冥王星;

Mikhail Eremets

德国马克斯·普朗克化学研究所物理学家米哈伊尔·叶列梅特(Mikhail Eremets),发现硫化氢在一个创纪录的高温下具有超导性能,在超导研究领域激起浪潮;

Christina Smolke

美国斯坦福大学生物工程学家克里斯蒂娜·斯默克(Christina Smolke),率领研究小组将植物、细菌和哺乳动物基因混合导入酵母菌中,进而生产出一种广泛使用的阿片类止痛药,实现了合成生物学迄今最复杂的一次壮举。

今年年初,多个实验室之间进行了一场胜负难分的科研竞赛,目标是利用基因工程,使酵母菌生成阿片类药物。合成生物学家 Christina Smolke也参与了这场竞赛。阿片类药物是临床上十分重要的高效止痛药,但问题是来源非常有限——仅能从罂粟类植物中提取,且产量难以预测。为此,科学家一直试图用新方法生产阿片,但困难重重:一种转化羟基链霉素(吗啡和其他麻醉剂的基础化学成分)的酶的结构始终不明确。

很多实验室都试图直接从罂粟中提取这种酶,但是加州斯坦福大学(Stanford University)的 Smolke等人则另辟蹊径:他们仔细搜索基因库,寻找可能与羟基链霉素酶代谢有关的基因片段。他们从几种不同的罂粟中得到了一点启示,然后用机器一个碱基一个碱基地设计了该基因的合成版本。然后,他们把该基因插入到酵母的遗传物质中,幸运的是,他们成功了!Smolke表示,她当时非常激动,非常自豪,终于松了一口气。感谢上帝!

在这项工作的基础上,Smolke实验室把23种来自不同植物、哺乳动物、细菌和酵母的基因融合在一起,完成全球第一个合成生物学生产的麻醉剂。Smolke从28岁起就在加州理工学院(California Institute of Technology)建立实验室,成果无数。但这项研究是她目前学术生涯的最高成就。这种生产阿片的酵母细胞包含了目前最复杂的合成生物学机制,证实了逐步基因工程学能把细菌变成药物合成厂,这为生物合成领域和制药领域开启了新的一页。瑞典查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)合成生物学家Jens Nielsen 不吝赞美:“Smolke的工作对生物工程领域起到重要影响,以后会有越来越多的化学药物通过生物工程来生产。”

然而,Smolke的研究也引起了部分人的不安。很多人担心,以后犯罪分子会使用这类新方法来合成非法药物。一些科学家也呼吁,对生物合成领域进行严格监管。smolke反驳说,现有的法规已经限制毒品的生产和销售;任何实验室如果想使用她论文中报道的酵母菌株,都必须由美国药品强制管理局(US Drug Enforcement Administration)授权。到目前为止,还没有人要求使用该菌株。

为终止这场争论,Smolke和她的丈夫——同为斯坦福大学合成生物学家的Drew Endy等人试图利用标准的啤酒生产设备和经过基因修饰的酵母菌株进行阿片生产。该系统只产生了微量的羟基链霉素,完全没有产生下游分子二甲基吗啡——合成羟考酮和羟吗啡酮等商业药物的原料,这表明普通家庭不可能利用这个菌株来合成药物。

Smolke共同成立了一家公司Antheia,总部设在帕洛阿尔托,主营业务是商业生产阿片类药物。专家认为,以后这类生物合成药厂会越来越多。但有些人对此怀谨慎态度。英国约克大学(University of York)的植物生物学家Ian Graham指出,这种方法不大可能取代罂粟种植。他表示,植物合成非常方便,生物合成恐怕不宜推广。

对Smolke来说,目标不仅仅是复制植物的产物,而是通过基因工程,合成无副作用(如依赖和上瘾)的阿片类药物。坐在帕洛阿尔托的办公室里,Smolke穿着牛仔裤和灰色的匡威运动鞋,和其他公司创始人一起开会。Smolke看似随意,但你能明显感受到她身上那股斗志。对她来说,这一年的成就只是了解和改善最复杂的天然化学物质——阿片类药物的开始。她表示,最强大的办法莫过于从自然中获取灵感,然后超越它。

David Reich

古基因组研究属于今年很火的领域之一,而哈佛大学“基因考古学家”大卫·瑞奇(David Reich)率先通过大规模测序和分析古代基因组来揭示人类的历史,从而也上了榜。

伟大的思考者,让古基因组学从小作坊式的研究变成了工业流程。

古基因学在过去30年里,大部分时间都聚焦于罕见的样品——骨、牙齿等,这些样本中含有完整的DNA可供检测。今年,人口遗传学家David Reich证实了,通过探索古基因组,了解人类发展历程是完全可能的。

Reich的基因组研究揭示了大规模迁移,农业的推广和语言的根源。上个月,哈佛医学院(Harvard Medical School)的团队报道了过去8000年里230名生活在欧洲和中东的人的基因数据,并分析这些人在肤色、免疫和其他特性上的变化。

上大学时,“我自认为是理想主义者”,Reich说到,“我对大统一的理论很感兴趣。”他的第一专业从社会学转向物理。他的第二专业是生物化学,他由此爱上了人类群体遗传学,并很快以科学严谨扬名。20世纪末期,测序成本的下降和其他技术的进步,让提取和分析古DNA变得前所未有的容易。Reich意识到,通过分析大量人的基因组,他能看到迁移和杂交是如何改变整个地区的遗传学特征。

2013年,Reich建立了自己的实验室,致力于古代人遗体测序。从一开始起,他的研究项目的规模就非常大:第一批人类样本是66个居住在现在的俄罗斯地区的人类遗体,其中部分人是生活在青铜器时代的Yamnaya人。6月,Reich等人描述了,大约在5000年以前,Yamnaya族人大规模迁徙到西欧。Reich的实验室并不是唯一的通过基因组学来研究人类历史的团队:丹麦哥本哈根自然历史博物馆Eske Willerslev的实验室也得出了类似的结论。

Reich等人认为Yamnaya族迁移也可能解释印欧语系在欧洲和亚洲的延伸问题——这个问题几十年来一直困扰着语言学家。哈特威克大学(Hartwick College)的考古学家David Anthony表示,通过探索其他领域的遗传学结果,Reich正在“尝试许多遗传学家可能不会做的事情。”Reich渴望利用基因学解决其他相持不下的争论,如美洲移民和印度的史前史。他表示,把古DNA作为研究历史的工具,就像是发明了显微镜等新仪器一样。有了它,你能看到很多以前看不到的东西。

Brian Nosek

美国弗吉尼亚大学心理学家布莱恩·诺塞克(Brian Nosek)也在十人当中,他呼吁人们了解科学研究可重复性背后的问题,今年高调地试图复制100项心理学研究结果。

当Brian Nosek还在攻读实验心理学研究生的时候,他开始研究内隐联想测验——一个能揭示人们在无意识状态下产生的偏见的测试。例如,每次屏幕上出现男性名字时,点击左侧,出现女性名字时则点击右侧。这很容易,但是如果加入一些带有社会偏见的词之后,情况就会复杂起来。比如,当要求参试者对“执行官”和“苏珊”两个词按相同的键时,即便是最开明的人也会犹豫一会儿。

这些测试具有挑战性、信息详实,还充满趣味。1998年,Nosek劝说设计这项测试的导师把该测试放到网上。结果非常喜人:现在每年大约有100万人以研究、公司培训等目的参与这项测试。新泽西州普林斯顿大学(Princeton University)社会心理学家Betsy Levy Paluck表示,这项测试让世界都认识到了什么是无意识的偏见。”

对Nosek来说,这项测试针对的一个关键人群是科学家。他认为,很多研究人员都会无意识地受到猜想的影响,这种偏见会影响实验数据的解读,例如p值黑客,这种偏见是最近备受争议的研究可重复性的主要原因。为此,2013年,Nosek向弗吉尼亚大学(University of Virginia)告假,共同建立了开放科学中心(Center for Open Science, COS)——一个以改善研究方法为目的的的公益机构。今年,该机构取得了里程碑式的进展,积累了1800万美元资金,员工数目达到68名。Nosek还撰写了一系列增加科学研究透明度和开放度的纲要,500多个杂志已同意遵循该纲要。

但今年COS最引人注目的成果是可重复试验项目,一项重复100篇心理学研究论文的项目。牛津大学(University of Oxford)的神经心理学家Dorothy Bishop认为Nosek这一举动非常大胆,因为一旦结果不理想,会影响整个心理学领域的声誉。最后,61个项目无法重复。但得益于Nosek谨慎的交际手段和可靠的研究方法,各界对这一结果的接受度相当高。

Nosek呼吁研究人员采取一些提高研究可重复性的措施,例如预先登记研究、公开跟踪研究结果,以及无论研究结果是否与预期相符都要发表等。Bioshop指出,这对科研界的文化氛围产生了很大影响。她在自己的研究中也采用了COS研发的系统。她指出,这样做确实会增加工作量。你必须非常仔细地登记和检查。但放慢速度并不是坏事。

第二个聚焦于癌症生物学领域的可重复性项目将于明年开始发布结果。Nosek表示,他已在计划在计算机领域和生态学领域开展类似的验证项目。Nosek表示,没有人能完全摆脱偏见,包括他自己。“谦虚地讲,我和大家一样,都有偏见。在这些偏见的影响下,也会影响我的行为。”

Joan Schmelz

太阳物理学家琼·施梅尔茨(Joan Schmelz)在鼓励女性天文学家说出她们遭受骚扰的经历背后做出的努力,揭露了一个日益恶化的问题。

Nature杂志特写主编海伦·皮尔森(Helen Pearson)表示,十大人物是Nature的记者和编辑经过大量讨论后才决定的,揭示了科学和科学家是如何在应对全球挑战等问题上发挥作用的。细看这些入选人物的成就,不难理解皮尔森之言。


Nature2016年科学人物展望

即将迈进新的一年,我们来看看在下一年有哪些值得期待的科学人物吧。

Fabiola Gianotti,CERN(欧洲核子研究组织)下任总干事

Gianotti将会出任欧洲核子研究组织的总干事。大型强子对撞机产生了超高能“新粒子”,这可能会是明年的年度科学大事件。

Gabriela González,LIGO(激光干涉引力波天文台)发言人

如果LIGO已探测到引力波的传言被证实是真的的话,广义相对论最难以捉摸的预测就被证实了。

Kathy Niakan,弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)干细胞生物学家

通过申请编辑人类胚胎的基因组,Niakan把自己置身于备受争议、快速发展的CRISPR-Cas9领域的前线。

Demis Hassabis,Deep Mind共同创始人

Demis Hassabis是Google人工智能的设计师。Deep Mind属于Goole旗下。各界都很好奇,明年Hassabis把神经科学和机器学习结合起来,能带来怎样的奇妙。

杨卫,中国国家自然科学基金委员会主任

随着中国整改基金系统,确定下一个5年计划,作为基础科研机构中国国家自然科学基金委员会的主任,杨卫将有巨大影响力。

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