《自然》评出2014年度十大科学人物
发布时间:2014-12-25 作者: 浏览次数:

 

《自然》评出2014年度十大科学人物
 

 

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。分别如下:

 

Andrea Accomazzo:罗塞塔号彗星探测器飞行负责人

 

Suzanne Topalian:癌症免疫疗法研究人员

 

Radhika Nagpal:机器人研究者

 

Sheik Humarr Khan:对抗埃博拉的医生

 

David Spergel:“宇宙暴胀”研究人员

 

Maryam Mirzakhani:伊朗女数学家,获2014菲尔兹奖

 

Pete Frates:ALS患者,“冰桶挑战”倡导者

 

Koppillil Radhakrishnan:印度空间研究组织负责人

 

Masayo Takahashi:干细胞疗法研究者

 

Sjors Scheres:结构生物学家

ANDREA ACCOMAZZO:

彗星猎人

20年前,Andrea Accomazzo因为桌上的碎纸片惹恼了女友。他在纸上潦草地写了一个电话号码,旁边是一个女性的名字:罗塞塔。

“她认为这是一个女孩。”Accomazzo说,“我不得不向我爱嫉妒的意大利女友解释,罗塞塔是一个星际任务,探测器计划用20年左右飞向一颗彗星。”

从那时开始,Accomazzo就需要将注意力分开。他最终与女友结婚,并花费了18年时间追逐彗星67P/丘留莫夫-格拉西缅科。作为该任务的飞行指挥,Accomazzo率领团队操纵罗塞塔飞向这颗彗星,开始了64亿公里的旅行。11月,整个任务迎来了尖峰时刻。罗塞塔成功地放下着陆器菲莱。不负众望,菲莱为科学家提供了有关彗星67P表面的第一手数据,并且罗塞塔项目成为欧洲空间局(ESA)历史上最成功的任务。

Accomazzo并不是一个人在努力:ESA有一个庞大的技术团队操纵罗塞塔,以便准确地放下菲莱,使其降落到距离着陆点中心120米的范围内。“我们有一个500米的误差圆圈,射击并不准确。”该任务负责人Fred Jansen说。当菲莱的锚泊系统出现故障时,它突然闯进一个阴影地区,因此无法获得光照,为其太阳能电池充电。64小时后,菲莱能量耗尽。

但菲莱仍在那段时间里收集了有关彗星67P结构和成分的数据。利用这些数据,科学家希望能更好地理解太阳系的起源和演化,也包括彗星是否为婴儿期的地球带来了水和有机分子。

而Accomazzo的职业生涯始于一种完全不同的飞行。他在意大利空军接受过试飞员训练。尽管热爱飞行,但他发现培训太过束缚,于是在两年后放弃了航空航天工程学习。安静、勤勉,有时又严肃,同事称Accomazzo将一些军队特色带入了罗塞塔项目。

SUZANNE TOPALIAN:

癌症斗士

当Suzanne Topalian听说自己提出的一种疗法将在美国被用于晚期黑色素瘤治疗时,她非常兴奋。但这位一丝不苟的癌症研究者和内科医生已经开始专注于该领域的另一个挑战:促进其他国家批准该药,并对抗范围更广的癌症。“尽管已经有理由期待,但我们仍望向地平线。”她说。

该药物是一种名为PD-1抑制剂的新分类的一部分,PD-1抑制剂能够使免疫系统中的T细胞开足马力,以便自由地攻击癌细胞。7月,日本相关部门批准了首个此类药物——美国纽约施贵宝公司生产的Nivolumab,其临床试验主要由Topalian领衔。2个月后,美国食品药品监督管理局批准了另一种药品(Pembrolizumab)上市。一些分析家预测,这些药物将成为癌症治疗的基石,到2020年,其市值将超过100亿美元。

Topalian说,在学生时代,她就被利用自身免疫力抵御癌症这一理念深深吸引。1985年,她加入国立癌症研究所肿瘤免疫学家Steven Rosenberg的实验室。她原本打算2年后离开,但她在这里工作了21年,并建立了自己的实验室。Rosenberg提到,Topalian迅速将自己打造成才华横溢、办事认真的科学家。“她对找到有效的癌症疗法一直充满热情。”他说。

即使当有人怀疑免疫疗法是否奏效以及早期临床试验结果令人失望时,Topalian都没有放弃。“总有患者对这些疗法有响应。”她说,“就是这些例外的响应者让希望一直延续下去。”

2006年,Topalian来到约翰斯·霍普金斯大学,帮助启动Nivolumab的临床试验。2012年,这项工作带来了里程碑式的论文,不仅在一些晚期黑色素瘤患者身上,一些肺癌患者也对Nivolumab产生了激动人心的响应。

RADHIKA NAGPAL:

机器人制造者

在Radhika Nagpal还是一名印度高中生时,她就讨厌生物学:女孩被希望学习这门课程,以便将来能成为医生。但Nagpal却下决心做一名工程师。

现在,她达成了愿望,成为美国哈佛大学一个工程研究小组的领头人。但她对之前讨厌的科目有了新的认识。今年,她的研究团队因生物灵感机器人成果获得广泛赞誉。

研究人员从蚂蚁、蜜蜂和白蚁建造复杂巢穴和没有统一指向的其他结构中获得了线索,设计出由1024个非常简单的Kilobot组成的阵列。每个Kilobot的宽和高只有数厘米,通过3条细长的腿移动,并能使用红外线与最近的邻居对话。该研究小组表示,当Kilobot协同工作时,能自己组成星型或其他二维形状。

瑞士联邦理工学院机器人专家Alcherio Martinoli表示,机器人阵列达到这种协作水平是一个壮举。“我认为,Nagpal的方法是非常有效的,其他人应该跟进。”他说。

Nagpal提到,有关Kilobot的最初想法产生于4年前。与其他蜂巢机器人研究者一样,她的团队也进行了计算机模拟和小型的实验室实验。但她的一位博士后研究员Michael Rubenstein说服她可以进行更大规模的实验,因为电子学、材料学和3D打印的发展,使得制造大批机器人比之前更容易和便宜。

SHEIK HUMARR KHAN:

埃博拉医生

今年,在席卷西非的埃博拉疫情中,Sheik Humarr Khan起到了独一无二的作用。他是一位科学家,也是在其祖国塞拉利昂执行该病毒首个基因测序研究的研究团队成员。他是一位传染病学医生,并拒绝离开自己的国家,以便继续治疗患者。他也成为这场灾难的受害者,7月29日,Khan去世。

埃博拉疫情给几内亚、塞拉利昂和利比里亚带来毁灭性打击。Khan是克内马政府医院的首席内科医师,他在这里治疗和研究拉沙热等可能致命的病毒疾病,直到埃博拉患者使这家医院难以维持。

认识他的人表示,Khan相信研究和医疗应该惠及每个人,并且他拒绝了在首都弗里敦的高薪工作机会,留在医疗水平低下的克内马乡村地区。“这是他留下的诸多事例中的一个。”曾与Khan共事过的美国杜兰大学内科医生John Schieffelin说。

Khan成为克内马社区的重要人物,当埃博拉暴发时,他取消了到国外任教的计划。但他患病后,医生决定不为他进行ZMapp实验性治疗,以免引发危险的副作用。该医院的一些员工担心他的死亡会引发公众不安。在克内马工作了数月的杜兰大学流行病学家Lina Moses回忆道:“他们说,如果Khan医生去世,克内马居民将捣毁医院。”

DAVID SPERGEL:

宇宙怀疑者

3月底,在火车上,David Spergel首先发现了一个大错误。就在10天前,研究人员宣布可能探测到了来自遥远宇宙深处的重力波。这个科学家一直在寻找的信号为宇宙初期经历了名为宇宙膨胀的短暂但巨大的膨胀提供了证据。美国哈佛-史密森天体物理学中心John Kovac领导的研究小组一时间处于舆论的焦点。

Spergel一开始就对Kovac小组利用南极BICEP2望远镜收集的证据表示困惑。作为一位在普林斯顿大学研究早期宇宙的天文学家,他担心这个信号可能是人为制作的。在前往纽约城作报告的火车上,他意识到,BICEP2团队可能在解释附近尘埃如何改变这个远距离信号方面犯了一个错误。他在演讲中提到了这些想法,并在5月发表了与他人合写的论文,指明了这些错误。

Spergel认为他需要讲出自己的想法。“我想让物理界更多人知道,有理由进行怀疑。”他说。社会媒体放大了他的批评。其纽约演讲视频的点击量近2000次,并引发人们的论战。

当BICEP2研究团队在6月发表其成果时,他们比新闻发布会时更具试探性,但Spergel并不满意。或许,即将到来的卫星数据分析将可能解决这些争论。在约翰斯·霍普金斯大学宇宙学家Marc Kamionkowski看来,这个故事显示了过早发布重大发现的危险。

MARYAM MIRZAKHANI:

表面探索者

2003年,当Maryam Mirzakhani还是美国哈佛大学数学系研究生时,她问了导师Curtis McMullen一个问题。McMullen刚刚解决了一个与撞球在一种抽象桌子上的行为有关的长期存在的问题。这种桌子能折叠成有两个洞的甜甜圈。这是一个重大突破,但Mirzakhani问道,为何他只是在有两个洞的表面上证明了它,而非在有更多洞的复杂平面上。她被更大的可能性问题所吸引——即使没有办法,那么要解决它会有多难。“或许,有时知道得不够多也是一种幸事,因为那时你只能做你的事。”她说。

现在,就职于斯坦福大学的Mirzakhani在脑海里考虑了这个问题近10年,直到她找到答案。在2012年与芝加哥大学的Alex Eskin合写的长达172页的论文中,她将McMullen的结论扩展到有两个或更多甜甜圈洞的所有表面上,并将几何、拓扑和动力系统等不同的数学领域联系在一起。“这是一个惊人成就。”芝加哥大学数学家Howard Masur说。8月,Mirzakhani获得有数学界诺贝尔奖之称的菲尔茨奖,成为该奖自1936年颁发以来首位女性获奖者。Mirzakhani的其他成就还包括,发现了双曲线几何学和弦理论间的惊人联系。

Mirzakhani为人谦逊。当其获奖消息宣布后,她一直保持低调,但这一消息仍引起了广泛关注。大多数讨论都不是针对抽象平面,而是这个伊朗出生的数学家如何成为首位女性菲尔茨奖得主。

Mirzakhani表示自己没有遇到过任何彻底的性别歧视,但却有微妙的文化力量破坏她们的信心。她希望自己获奖能激发女性数学家的信心。从现在开始,“没有人能想象没有Maryam Mirzakhani的菲尔茨奖。”数学妇女协会主席、布兰迪斯大学数学家Ruth Charney说,“这是一个明确的信号,女性绝对能作一流的数学研究。”

PETE FRATES:

冰桶挑战者

2年半前,Pete Frates被诊断患上了肌萎缩侧索硬化症(ALS),现在29岁的他已经失去了说话和行动能力。但11月,这位前大学棒球教练成为自己家附近一家体育用品店的特邀顾客,新生女儿坐在他的腿上,他们一起观看圣诞庆祝节目,节目中,一个身着圣诞老人服装的演员用雪泼向自己。

圣诞老人在向“冰桶挑战”致意。在挑战中,人们通过分享将冰水从头顶倾倒而下的视频,以增加大众对ALS的认识,并为相关研究进行募捐。8月,Frates首先有了这个想法,并通过使用眼球追踪软件将这个想法张贴在Facebook和YouTube上。从那时起,冰桶挑战成为生物医学研究历史上最有效的社会媒体募捐。

另一位ALS患者Pat Quinn与Frates一起鼓励网民通过粘贴视频显示他们的团结性。这很快变成了募捐活动:或者往头上倒水或者为ALS研究募捐,然后点名朋友进行同样的挑战。很多人都选择同时倒水和募捐。

到目前为止,全世界参与者共在Facebook上张贴1700万个冰桶挑战视频,并为ALS研究募捐了1.15亿美元。有评论者指出,冰桶挑战只是一时的狂热,它让人们的注意力集中在只影响全世界约50万人的疾病上,从而会转移公众对心脏病等更致命疾病的关注。无论如何,这一策略也得到了其他拥护团体的关注。10月,美国罕见疾病组织针对病毒募捐活动召开了研讨会,并因为其流行程度而在计划后续会议。

KOPPILLIL RADHAKRISHNAN:

火箭发射者

Koppillil Radhakrishnan知道,当印度曼加里安空间探测器在今年接近火星时全无胜算。作为印度空间研究组织(ISRO)的领头人,他清楚地知道,到达火星的所有尝试将有一半以失败告终。但ISRO已经从其他国家的失败中吸取了教训,并为首次星际任务设置了一个适度的目标——它也被标榜为技术示威。当曼加里安在9月24日成功进入火星轨道后,印度也跻身太阳系探索精英国家之列。

在担任ISRO工程师和管理者的43年里,Radhakrishnan领导了许多任务,从研发遥感卫星到设置该国的海啸预警系统。火星任务是一次豪赌,在谈及自己在该任务中扮演的角色时,他说:“我就像是管弦乐队的指挥。”

该火星任务也让世界的目光聚焦于亚洲的太空野心。印度还计划在未来3年启动第二个月球任务,中国则打算在2017年将月球样本带回地球。

印度今年的成功广受赞誉。“这对印度及其经济而言是个好消息,证明该国有能力发展和实现高技术企业。”美国华盛顿大学行星学家Raymond Arvidson说。Radhakrishnan则表示,印度的空间计划不应被判断为对其他国家不利:“我们没有与任何人赛跑。我们只是跟自己赛跑。”

MASAYO TAKAHASHI:

干细胞测试者

9月12日是一个周五,Masayo Takahashi静坐了1个小时,冷静地反思这10年的研究。

作为日本理化学研究所发育生物学中心(CDB)的眼科医生,Takahashi正打算观察她培养的移植入一位女性受伤视网膜后方的一片上皮细胞。她利用诱导多能干(iPS)细胞制作了这些细胞。这次移植将成为这种疗法在人体上的首个试验,因此也是干细胞领域的重要里程碑。

在静坐中,Takahashi仔细地思考帮助她想到这一点的人,(“有如此多的人,就好像电影结束时的名单一样”),而且,今年年初,干细胞研究界的丑闻也影响了该项目的轨迹。“它就像一个神圣的时刻。”她说。

10年来,Takahashi试图使用干细胞修复视网膜损伤。当2006年京都大学干细胞科学家山中伸弥发现如何更简单地制备iPS细胞后,她的研究也得到大肆宣扬。与山中伸弥一起,Takahashi发展出如何将iPS细胞转化为视网膜上皮细胞片的方法。然后,她在老鼠和猴子身上测试了这些细胞,并突破制度障碍,招募患者参与实验。

最终,她为患有老年性黄斑变性的参与者进行了细胞移植。这些移植物将覆盖视网膜,修补上皮层并维护剩余的光感受器。观看了手术过程,“我感受到了外科医生的张力”,Takahashi说。

最后,所有事情都进展顺利——但Takahashi并未透露实验是否成功,直到1年之后。她表示这些组织似乎能维持褐色,这表明它们未受免疫系统的攻击。一位70岁的女性患者几乎丧失了所有视力,并似乎难以恢复,Takahashi小组则希望研究移植是否安全,以及能否阻止她的视黄醛进一步退化。

SJORS SCHERES:

结构解决者

Sjors Scheres被核糖体包围着。一张图片填满了他的计算机屏幕,而其他数千张则占满了他的硬盘。他的简历上点缀着数篇高水平论文。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。但当这位结构生物学家表示最感兴趣的并不是核糖体时,人们十分惊讶。“我的主要贡献在数学方面。”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,但现在冷冻电子显微镜却占据了优势,Scheres开发的软件能将冷冻电子显微镜图像转变为精细的分子结构,让生物学更简单清晰地看到分子机器。

当2010年Scheres加入英国剑桥分子生物学实验室(LMB)时,显微镜技术已经历了较大发展。但Scheres意识到需要更好的计算机程序来解读大量数据,于是他把自己关在办公室里写了一个程序出来,这就是RELION。“我没有研究团队,只是在编程。”他说。结果,这个软件聚焦了人们的视线:它能比其他现有工具更好地将图片合并入三维分子结构中。

“他一个人呆了几年,然后拿出了这个美妙的软件。”2009年诺贝尔化学奖得主、LMB 分子生物学家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。今年,Ramakrishnan与Scheres合作制作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子显微镜。“对于我们而言,它是个完美的‘救世主’。”他说。