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《Nature》盤點:2017年全球十大科學人物

知名國際學術期刊《自然》(Nature)在當地時間 12 月 18 日發表 2017 年科學界的十大年度人物,他們涉及的領域橫跨生物、物理、量子通訊、天文、地球科學與環保,有些人身處第一線創造新突破,也有些人是重要的幕後推手。

他們對這一年的科學發展帶來各種「重要」的影響,有的入選理由會讓你拍手叫好,有的則讓人大皺眉頭。快來看看這十位人物是誰,他們又做了什麼事吧!

編輯基因的生物學家劉如謙(David Liu)

劉如謙(David Liu)團隊研發的新基因編輯技術,將可能拯救許多生命。圖片來源:ServiceAT@wikipedia, by CC 4.0.

基因編輯技術 CRISPR 雖然是當前的主流,但仍無法實現一些較細緻的基因編輯工程,以 CRISPR-Cas9 為例,雖然科學家可以指揮 Cas9 酶去切開特定一段 DNA,但卻只能依靠細胞自身的 DNA 修復機制來修補,因此產生不可預測性。

而劉如謙在美國博得機構(Broad Institute)的實驗團隊使用一種新的酶,解決了過往的問題。團隊在 2016 年發表了他們第一個鹼基編輯器(base editor),讓科學家首次能對活體細胞基因中單一鹼基對進行可預期的修改。接著在今年十月,劉如謙團隊再次突破,打造出比 CRISPR-Cas9  更可靠的新基因編輯工具:能在不切割 DNA 的情況下,把 A-T 鹼基對轉換成 G-C 鹼基對。這種效率更高且幾乎沒有副作用的新技術,將有機會治療許多基因點突變導致的疾病。

促進整合的天文學家 Marica Branchesi

Marica Branchesi 促成了天文學家與物理學家的互信合作。圖片來源:IAU

2017 年 10 月 16 日,美國雷射干涉重力波天文台(簡稱 LIGO)、義大利處女座干涉儀(Virgo interferometer)和眾多的天文台團隊聯合召開記者會宣佈:首次直接觀測到兩顆中子星碰撞合併所產生的重力波與電磁波,這一次的重要觀測成果解決了包含「宇宙重元素從哪裡來」等多道天文物理學謎題。

重力波雖然能看到普通望遠鏡無法看到的宇宙的另一面,但在雙中子星融合的案例中,重力波干涉儀只能偵測到最後幾分鐘,而中子星碰撞的其他資訊或過程中產生的元素,卻只有傳統望遠鏡才能獲得。

然而過去觀測天文學與重力波研究雙方人馬一直沒什麼合作,甚至互相不信任,是 Virgo 合作組織的成員 Marica Branchesi 為物理學家與天文學家搭起溝通的橋樑。她一方面鼓勵物理學家發出重力波事件的預報,即使不確定預報準不準確,而另一方面則說服天文學家,物理學家的意見值得一聽。經過 Branchesi  的努力牽線,至今證實這兩個領域的合作是可行的。

啟發新療法的抗癌鬥士 Emily Whitehead

第一位接受 CAR-T 癌症療法的孩童Emily Whitehead 。圖片來源:Emily Whitehead Foundation

在 6 月的美國食品藥品管理局(FDA)的會議上,12歲的 Whitehead 走向在台上演講的父親,緊握他的手臂。她的父親正試著說服委員會通過「CAR-T 療法」。Whitehead 五歲時罹患白血病,六歲時成為全世界第一位接受這種細胞免疫療法並痊癒的孩子:流程是將病患的白血球從血液中取出,經過基因重組,變得能夠辨識並攻擊癌症細胞後再輸回病患體內。

雖然小 Whitehead 活了下來,但這種治療目前還存在著缺陷,她在注射 CAR-T 後引發嚴重的免疫反應,又稱細胞因子釋放綜合症(cytokine release syndrome,CRS),多虧主治醫生迅速處理,小女孩順利康復並成為活見證。

最終,會議投票通過了這種嶄新的急性淋巴細胞白血病病患治療法。幾個月後,非霍奇金氏淋巴瘤(Non-Hodgkin Lymphoma)病患也被批准進行 CAR-T 療法,這讓 2017 年成為此種癌症療法重要一刻。目前有數十組研究團隊與生技公司正努力讓此種療法變得更安全和可控。

削弱環保政策的美國環保署署長 Scott Pruitt

受科學家與環保人士抗議的美國環保署署長Scott Pruitt 。圖片來源:Gage Skidmore@wikipedia, by CC 2.0

曾公開懷疑氣候暖化的 Pruitt,如今受美國總統川普任命為美國聯邦環保署(EPA)署長,他在上任前曾是批評美國環保署最激烈的人之一。 今年 2 月就職後,Pruitt 立即終止或廢除十幾條環保法規,其中包含與氣體排放、採礦及有害汙染設置的規定,讓化石燃料與化學業者拍手叫好。

10 月時 Pruitt又宣布,有鑑於「利益衝突」,所有有拿美國環保署補助金的科學家都不准參加該部門的獨立顧問委員會,導致旗下多個科學顧問委員會中超過半數的會員被辭退,而部分職位由當前的業界人士及與業界相關的科學家填補。

川普政府上任後已經提出要削減環保署研發辦公室 40% 的預算,撤掉的職務大多是科學家,讓員工們人心惶惶。根據紐約時報 12 月 22 日報導,自川普 1 月上任至今,美國環保署已有 700 多人離職(包含退休、資遣與請辭),其中有 27% 是科學家,包含 34 位生物與微生物學家、19 名化學家、81 名環境工程與環境科學家、以及時幾位毒理學家、生命科學家與地質學家。

帶量子通訊上太空的物理學家潘建偉

潘建偉被稱為中國量子之父。圖片來源:中國科學技術大學

中國科學技術大學教授潘建偉,是世上第一顆量子通訊科學衛星「墨子號」首的席科學家。在中國,有人稱潘建偉為「量子之父」,他帶著中國在遠距離量子通訊研究上持續突破,成為該領域的開拓者之一。

2008 年自歐洲返回中國就職,潘建偉點燃了中國發展量子科技的熱情。7 月,潘建偉與團隊宣布再創量子通訊的里程碑,他們成功將地面上一個光子(photon)的量子狀態,傳輸到距離地表 1400 公里的軌道衛星「墨子號(Mozi)」的另一個光子上。9 月,團隊透過量子衛星發射光子,讓北京和 2100 公里外的維也納進行絕對安全的量子加密視訊會議。因為探測光子會干擾量子狀態,所以駭客無法再不被發現的情況下竊取密鑰。

目前潘健偉的團隊計畫發射第二顆衛星,並在中國天宮二號太空站進行另一次太空量子實驗。

找出論文錯誤的遺傳學家 Jennifer Byrne

過去兩年 Jennifer Byrne 花了大量時間揪出論文的錯誤。圖片來源: The University of Sydney

白天,任職於雪梨兒童醫院的 Byrne 研究癌症遺傳學;晚上,她用筆電爬梳大量的遺傳學論文,找出其中的錯誤。目前 Byrne 已發現數十篇文獻在 DNA 序列上出錯,有些甚至包含可疑的低畫質圖片、疑似與其他手稿重複的文本,但這些懷疑尚未被證實。至今有九篇論文因為 Byrne 的努力被退回。

考慮到科學界仍有許多錯誤的文獻,她與法國電腦學家 Cyril Labbé 合作,運後後者開發辨識垃圾稿件軟體的經驗,在 2017 年 10 月打造出自動偵測錯誤的網路工具「Seek & Blastn」,並期盼期刊編輯與出版商能在論文刊出前運用這套軟體進行檢查。 Byrne 表示:「當我臨終時回顧自己的一生,會因為曾作過這件事感到非常驕傲。」

為核不擴散奮鬥的地球物理學家 Lassina Zerbo

全面禁核試爆條約組織(CTBTO)執行秘書 Lassina Zerbo。圖片來源:The Official CTBTO Photostream

對全面禁核試爆條約組織(簡稱 CTBTO)執行祕書 Zerbo 與其他倡議核不擴散(non-proliferation)的人來說,2017 年不太順利。北韓領導金正恩與美國總統川普的關係劍拔弩張,在 9 月進行第六次核子試爆,讓全球各地都感到不安。

全面禁核試爆條》是一個國際條約,目的是終止任何核武器的試爆。雖然已有 183 個國家簽署,但因為部分國家,主要是美國與中國,尚未正式批准,條約還無法生效。

2004 年 Zerbo 加入 CTBTO,負責建立一套系統,把組織在全球約 300 個核子試驗監測站所收集的數據,如地震、聲波、水聲(hydroacoustic)與放射性同位素(hydroacoustic)分享給科學社群使用,協助偵測海嘯及追蹤藍鯨遷徙等科學研究。2013 年 Zerbo 出任執行秘書,除了前往世界各地進行全球監測站的建置外,也努力提倡批准全面禁核試爆條約。

追逐地震的地質學家 Victor Cruz-Atienza

襲擊墨西哥的 7.1級大地震證實了 Victor Cruz-Atienza 的地震理論。圖片來源:官網

墨西哥國立自治大學(UNAM)地球物理學家 Cruz-Atienza,在 11 歲時經歷了一場驚天動地的大地震(編註,1985 年 9 月 19 日墨西哥沿海發生了 8.0 級地震),自此他投身地震相關的研究,並積極提升民眾對地震的認識。

2016 年 Cruz-Atienza 針對墨西哥城提出理論,描述地震發出的能量將如何在這個古湖泊盆地中迴盪,並根據數據預測哪個區域的搖晃程度會最強且最久。當今年 9 月 19 日墨西哥中部莫雷洛斯州發生 7.1 級強震時,他的預測獲得證實:「由於盆地的地形與軟沉積物的結構,當地地震次數發生越多次,搖晃時間越長。」

Cruz-Atienza 不打算停下腳步,近期他與日本研究團隊合作,在墨西哥西海岸的海床安裝地震感應裝置,希望能預測下一次大地震。他表示:「每場地震都是不同的動物,它們有著各自的故事與記憶。」

爭取學術界性別平等的律師 Ann Olivarius

Ann Olivarius 博士致力於消除學術機構內的性騷擾,讓女性也能獲得公平的對待。圖片來源:Ann Olivarius

性騷擾在科學界是一個嚴重的問題,許多大學輕忽了設立防止性騷擾機制的重要性,也沒有相關制度懲處加害人與支持受害者。

十幾年來,Olivarius 處理過不少知名的學術機構性騷擾案件,包含耶魯大學、紐約羅切斯特大學與英國牛津大學。但隨著今年科學界、娛樂界、媒體界到其他產業發生數起位居高位的男性因性騷擾丟了工作的事件,眾多女性積極拿起電話打給她的律師事務所,希望他們幫忙處理性騷擾事件。

Olivarius 表示「我認為現在世人總算注意到這個問題,一旦社會認識到這一點,就有更好的機會改善現狀。」

自 1970 年代 Olivarius 就致力於消除學術機構內性騷擾,當她還在耶魯念大學時,因得知有男教授性騷擾甚至性侵學生感到非常憤怒,於是與其他原告聯合向耶魯大學提出告訴,要求實現性別平等的校園環境。雖然官司本身輸了,但法院承認校園發生性騷擾確實是教育中的性別歧視,此一重要判決為美國校園建立了對抗性騷擾事件的法律框架。

推動中東跨國科學計畫的物理學家 Khaled Toukan

Khaled Toukan 為中東建立起第一個同步加速器。圖片來源:IAEA Imagebank@wikipedia, by CC2.0

2010 年 5 月,當以色列海軍襲擊了一艘土耳其船隻的消息傳出,中東第一個實驗科學與應用同步加速器(簡稱 SESAME)的規劃會議正在進行。該計畫獲得了包含以色列、土耳其、巴勒斯坦、賽普勒斯、埃及、伊朗、約旦與巴基斯坦等不同立場的國家支持,這種極端事件可能導致合作破裂。

多虧了發起人 Khaled Toukan 努力與各方代表團溝通周旋,最終讓局勢穩定下來。經過 20 多年的籌備,中東第一個同步加速器實驗室在今年終於正式啟用,它也是中東地區第一個主要的國際研究中心,代表著中東被真正列入全球科學版圖。實驗室位於約旦,可用於對分子、人造物和其他無數物體的成像,但對 Toukan 而言,這不只是一個光子源:「這是衝突之海中的一道光明。」他期盼 SESAME 的成功運轉能帶來更多建設,讓更多國家互相合作。

參考資料:

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關於作者

興趣多多,書籍雜食者,喜歡問為什麼,偶爾也愛動手嘗試。