勵宮娛樂場轉載今年科學界都發生了那些大事
今年科學界都發生了那些大事?Nature年度十大人物揭曉來源:Nature自然科研 科學大院 今天《自然》本週發布了“2018年度十大人物”──《自然》每年遴選出的十位對科學界產生重大影響的人士。《自然》特寫版塊主編Rich Monastersky表示:“本年度十大人物的故事囊括了今年最重要的科學事件,從發現超導態到飽受批評的人類基因編輯”。古遺傳學家Viviane Slon與同事在對一個9萬年前的骨骼進行DNA測序時,協助做出了2018年度最出人意料的發現,他們發現該骨骼來自于尼安德特人母親與已經滅絕的丹尼索瓦人父親的後代。年僅21歲的物理學家曹原協助發現了讓石墨烯實現零電阻導電的方法,該研究成果開創了物理學一個全新的研究領域,有望最終實現能源利用率與能源運輸效率的提高。物理學家Jess Wade為提高女性和有色人種在科學界的地位付出了巨大努力,包括為女性科學家創建數百條維基百科詞條。Robert-Jan Smits率先發起的Plan S是一項推進科研論文開放獲取的大膽倡議,掀起了科學出版業的巨浪。此外,開放數據也是Barbara Rae-Venter的工作重心,她通過公開的基因組數據,協助警方逮捕了曾在上世紀70-80年代犯下數起兇殺案的“金州殺手”(Golden State killer)。另一位潛心研究數據集的天文學家Anthony Brown率領其團隊,發布了蓋亞(Gaia)探測器對10億多顆恆星的大規模追蹤數據,這一信息寶庫正迅速轉變人類對銀河系演化過程的認知。與此同時,由日本宇宙航空研究開發機構的Makoto Yoshikawa領導的“隼鳥2號”(Hayabusa2)任務,將訪問一顆形狀類似餃子的小行星,並將採集的樣本帶回地球。氣候研究專家Val□rie Masson-Delmotte在政府間氣候變化專門委員會發布的重要報告中起到了關鍵作用。該報告警告稱,距離地球氣溫達到轉變生態系統、破壞大量珊瑚礁的程度前只剩下十幾年的時間。馬來西亞能源、科學、技術、環境及氣候變化部長Bee Yin Yeo帶頭倡導了減少一次性塑料使用的環保行動。最後,中國科學家賀建奎上個月宣布他編輯了一對雙胞胎女嬰的基因組,引發全球關注。他的做法受到了普遍批評,人們譴責其無視倫理,並將雙胞胎女嬰置于潛在風險之中。Monastersky表示:“這十大人物的故事濃縮了2018年度最難忘的科學事件,這些事件迫使我們思考我們究竟是誰、我們從哪裡來、以及我們要去向何處的難題。下面讓我們來詳細了解一下這10位人物的故事。曹原:石墨烯駕馭者讓原子厚度碳片層成為超導體的博士研究生。Credit: Corinna Kern for NatureBY ELIZABETH GIBNEY曹原的青少年時期異于常人。18歲時,他不僅已經高中畢業,還從中國科學技術大學拿到了本科學位,並前往美國開始攻讀博士。此後,曹原再接再厲,先後發表了兩篇關于原子厚度碳片層奇異行為的論文,開啟了物理學的一個全新領域。曹原承認自己的情況有別于常人,但是說自己並不特殊。畢竟他還是用四年時間讀完的大學本科:“我只是跳過了中學裡一些無趣的部分。”2014年,曹原加入了Pablo Jarillo-Herrero在麻省理工學院的團隊,該團隊當時已經開始進行將碳片層堆疊和旋轉至不同角度的嘗試。曹原的主要工作是考察在堆疊的雙層石墨烯中,如果將其中一層相對另一層旋轉極小的角度後會發生什麼。根據一種理論預測,這種扭曲會極大地改變石墨烯的行為,但許多物理學家對此持懷疑態度。曹原決心創造出這種以微妙角度扭曲的雙層石墨烯,並發現了一些奇異的現象。對石墨烯施加微弱的電場並冷卻至絕對零度以上1.7度時,會讓能導電的石墨烯變成絕緣體(Y. Cao et al. Nature 556錛 80C84; 2018)。這一發現本身不可謂不令人驚訝。曹原說:“我們已經料到這會對整個領域帶來巨大影響。但更好的消息還在後面:只需稍微調整一下電場,扭曲的雙層石墨烯就能成為一個超導體,讓電子實現零電阻流動(Y. Cao et al.Nature 556錛 43C50; 2018)。他們在第二個樣本中觀察到了同樣的現象,最終確認了自己親眼所見的事實。通過簡單的旋轉就能讓原子厚度的碳材料產生復雜的電子態,這一研究成果讓物理學家爭相對其它扭曲二維材料的奇異行為進行實驗。一些物理學家甚至希望石墨烯能夠闡明復雜材料為何會在更高的溫度下成為超導體。哥倫比亞大學物理學家Cory Dean表示:“我們接下來可以做的事情太多了,眼前的機會巨大。”成功將平行的雙層石墨烯扭曲至約1.1°的“魔角”需要一些試錯,但曹原很快就掌握了可靠的方法。Jarillo-Herrero認為曹原的實驗技巧至關重要。曹原原創的方法先將單層石墨烯撕裂,組成方向相同的雙層石墨烯,並在此基礎上進行微調校準。曹原還通過調整低溫系統,達到了能讓超導態更為顯著的溫度。曹原喜歡將東西拆了重裝。他的導師說,曹原本質上是個“動手達人”,他在工作之餘會用自制相機和望遠鏡拍攝夜空,這些作品在曹原的辦公室隨處可見。Jarillo-Herrero表示:“每次我走進他的辦公室,他的台子總是一團亂,上面堆著拆得到處都是的計算機和望遠鏡的各種零件。”雖然曹原很年輕,略帶羞澀,但在他的同事眼中,曹原的堅持不懈體現了他的成熟。雖然以微弱差距錯過麻省理工的物理學研究生項目,但曹原想辦法通過電氣工程系加入了Jarillo-Herrero的團隊來學習這一課程。另外,曹原對博士生涯的出師不利也並沒有過多在意:他發現6個月費心解讀的看似激動人心的數據其實只是實驗裝置造成的巧合。Jarillo-Herrero說:“他不大高興,但他只是擼起袖子繼續幹。”曹原現在22歲了,但他對自己未來的職業道路還不確定。他說:“在魔角石墨烯上,我們還有很多事情要做。”曹原本科時的指導老師、中科大物理學家曾長淦表示,全球各大高校已經在用博士後職位,甚至是教職崗位來吸引他。“他的名字在國內凝聚態物理學界無人不曉。”曾教授說。學校很希望他能回來,但曾教授認為曹原目前應該待在美國,“那裡更容易看到星星。”Viviane Slon:洞察人類的歷史學家發現混血古人類的古遺傳學家。Credit: Stefanie Loos for NatureBY EWEN CALLAWAY三年前,德國馬克斯·普朗克人類演化研究所的古遺傳學家Viviane Slon對一塊古代骨骼碎片進行DNA檢測時,發現該骨骼來自兩個已滅絕人類族群的混血後代,她當時確信自己搞錯了。這個基因組有一半看起來像尼安德特人的,另一半像曾經在亞洲出現過的丹尼索瓦人的。Slon表示:“我當時的想法是,這不可能是真的。”Slon好幾天都沒有告訴任何人,一直在想自己是不是搞錯了。在找不到任何錯誤後,她把這個結果告訴了同事,並開始仔細思索這一結果的含義。進一步的測試確定,這位年輕成年女性是生活在約9萬年前的尼安德特人女性和丹尼索瓦人男性的女兒,同事們親切地稱她為Denny。尼安德特人和丹尼索瓦人的基因組顯示兩者存在過基因交流,但此前從未發現過這種情況的直接後代。這一研究結果于8月一經發表,便引起了科學界和公眾的強烈反響,數百篇新聞報道和數千條推文爭相予以關注。當時有一位遺傳學家表示:“這是所有接受過基因組測序的人類中最神奇的一位。”身為一名與古遺傳學家Svante Pääbo合作的博士後研究員,Slon表示:“研究結果激發了那些完全不屬于這一領域,也不會每天想著尼安德特人的人關注,這看起來很有意思。”以色列特拉維夫大學的古人類學家Israel Hershkovitz 是Slon的研究生導師之一,他認為Slon看事情的角度在同輩中獨一無二。Slon的研究橫跨考古學、人類學、病理學和解剖學;她還通過在屍體實驗室工作掙取生活費。“她的眼界並不局限于無菌DNA實驗室,”Hershkovitz說,“當她談論尼安德特人時,她能看見尼安德特人。她看到的是尼安德特人的生理學特征和解剖學特征,而不只是基因。”Slon表示自己傾向于使用遺傳學和其它科學方法研究史前史,這是因為書面記載太有限。她說:“你所推斷的每一件事都來自于前人留下的信息,就像在解謎一樣。”Slon的大多數古遺傳學研究主要圍繞從丹尼索瓦洞穴中獲得的資料,這一大型洞穴位于西伯利亞南部,以尼安德特人的表親族群──丹尼索瓦人命名。Slon對洞穴內遺骸開展的首個項目是對其中發現的第四個丹尼索瓦人的牙齒進行DNA測序。此外,她共同領導的一個團隊還在挖掘出的塵土中發現了丹尼索瓦人的DNA,這種方法有望轉變整個古遺傳學的研究方式,因為它不再依賴于尋找較為罕見的古人類骨骼。Slon的同事對2300多塊不明骨骼碎片進行測序後,才發現了Denny。Slon仍在對丹尼索瓦洞穴中發掘的材料進行研究,她在今年早些時候前往當地進行了考察。她會繼續從事從洞穴沉積物中提取古人類DNA的工作,不過她並不期望會有下一個像Denny這種一生只得一次的發現,但她渴望從古基因組的探索中獲得各式各樣的獨特見解,比如各個古人類之間的家庭關系,或生活環境如何影響個人健康。她還希望能考察生活在歐亞遺址之外的古人類的生活。她說:“還有一整個世界等著我們去探索。”賀建奎:CRISPR妄為者創造基因編輯嬰兒的科學家引發國際震怒。Credit: Mark Schiefelbein/AP/REX/ShutterstockBY DAVID CYRANOSKI當賀建奎在11月宣布自己改變了兩個嬰兒的基因組時,他深知自己已經跨越了一條生物倫理紅線。賀建奎運用CRISPR技術編輯了這對雙胞胎女嬰的基因組──這種改變會傳遞給她們的後代,表面上宣稱是為了保護她們不受HIV感染。他在宣布女嬰降生的視頻中表示:“我知道會有爭議,但我願意為有需要的家庭接受指責。”外界對這一新聞的反應超出了賀建奎的預期。批評聲排山倒海般地湧來,指責他棄重要倫理規範于不顧,將雙胞胎暴露于未知的風險中。賀建奎所在的南方科技大學與該事件撇清了關系。中國科技部已經禁止賀建奎繼續從事研究工作,衛生部門也已展開調查。賀建奎不再接受媒體採訪,他退下歷史舞台的速度一如他當初的曇花一現。賀建奎以局外人的身份闖入了基因編輯領域。他在自己的網站上列出的第一篇發表作品是十年前的一篇量子物理學論文。2010年,賀建奎先後發表了有關經濟、演化以及細菌基因組中的奇怪的DNA重復片段性質的論文。他在基因組測序方面的工作為他贏得了一些喝彩。他在深圳創建了瀚海基因生物科技有限公司,主要面向臨床測序市場,