原标题：2019年科学突破奖揭晓，三位华人科学家获奖撰文：Nadia Drake

在美国宇航局艾姆斯研究中心举办的2017年科学突破奖颁奖典礼上，科学突破奖的共同创办人马克•扎克伯格（左）和尤里•米尔纳在舞台上讲话。

摄影：Kimberly White，Getty

2019年的“科学突破奖”的获奖者不乏科学家和数学家，他们在人类健康、新科技以及物理学等领域取得了突破性进展。科学突破奖的奖项分为生命科学、基础物理学和数学三个类别，每个奖项的奖金高达300万美元。

科学突破奖由硅谷名人尤里•米尔纳和马克•扎克伯格等人赞助，是全球奖金最多的科学奖项之一。当地时间11月4日，2019年的颁奖典礼由国家地理直播，这是一场众星云集的盛会。颁奖典礼由皮尔斯•布鲁斯南主持，颁奖者为来自不同领域的嘉宾，比如演员露皮塔•尼永奥和佐伊•索尔达娜。

“获得科学突破奖我不胜感激，”生命科学奖的获得者、麻省理工学院的Angelika Amon说道。“我代表多年来与我一起并肩奋斗的同事，这个奖就是对他们的表彰——我的学生、博士后以及实习生，他们才是真正的获奖者。”

杰出的成就

取得一项称得上是“突破”的发现并不容易。很多时候，看似意外的发现，实际上是努力工作和敏锐洞察力的结晶。

这就是Jocelyn Bell Burnell的真实写照——获得今年基础物理学突破奖特别奖的天文学家。1967年，当时还是硕士研究生的Jocelyn Bell Burnell注意到一些奇怪的数据，结果引发了革命性的研究发现：她通过无线电波中的一个奇怪信号发现了脉冲星——一种此前人类在宇宙中从未见过的物体。

今天，我们知道脉冲星是快速旋转的中子星，也就是之前比太阳还大的恒星死亡坍缩后形成的星体。当它们旋转时，脉冲星会发出辐射束，通过地球上的望远镜观察就像脉冲一样。1974年，Bell Burnell的导师凭借这项发现获得了诺贝尔物理学奖。如今，这些发现为她赢得了基础物理学突破奖的特别奖。

Bell Burnell是女性权益的拥护者，同时也是科学界的少数派代表。至于她获得的300万美元奖金？她捐赠给了英国的一个慈善团体，该慈善团体主要为来自弱势群体的物理学研究所提供资助。

黄金机会

如果Bell Burnell 1967年的发现可以称为脉冲星的诞生，那么或许可以说今年的另一位获奖者是因为研究中子星的死亡而获奖。

“在某种程度上可以说，我是因为首次发现了如何毁灭中子星而获得科学突破奖，”哥伦比亚大学的天体物理学家Brian Metzger说道，他是今年的三个新视野物理奖获奖者之一，奖金为10万美元。

Metzger帮助发现了宇宙中的大部分黄金来自中子星之间的碰撞，并且得到了实际观测的支持。这些剧烈的碰撞产生了Metzger所谓的巨新星，一种亮度介于超新星和新星之间的爆炸2010年，Metzger提出了一个描述巨新星应该有多亮的理论，结果反而为科学家提供了大量有关这类爆炸中心的核子物理学的信息，其中包括其合成罕见重元素的潜力。 　　2017年，天文学家发现两颗正在合并的中子星。这次碰撞极其剧烈，以至于震动了时空的结构，产生了引力波，使成千上万名天文学者注意到这一天文事件。他们都观测到一颗非常类似Metzger预测的巨新星，进一步的观测证实这次爆炸产生了黄金、铂金、铀和其它珍贵元素。

“我们发现了自然界中黄金产生的地点，观测到两颗中子星相撞时发生的现象。如果中子星撞击的频率是现在的10倍，那么地球会不会是另一个样子？黄金是不是就没有这么稀有？”Metzger说道。

计算染色体数量

Metzger说，一开始他花了一番功夫劝说同事自己取得了一些发现，毕竟他的观点与一个长期存在的理论相违背，该理论认为金子是通过另一种方式产生的。

生命科学突破奖的四位获奖者之一Angelika Amon说出了自己的心声：“我们的发现不是人们所期望的，人们很难相信，但数据就是数据。”

Amon主要研究非整倍性，一种细胞内染色体数量异常的疾病。如果听起来很糟糕，实际上也是如此。正常情况下，人类有23对染色体。不过，有时候胚胎在发育过程中会出现染色体异常，要么过多要么过少。

大多数非整倍性疾病都会导致早期死胎和流产。另一些会产生非致命性的疾病，比如唐氏综合症。在某些细胞中，非整倍性与我们称之为癌症的不拘生长相关联。Amon决定弄清楚为何染色体的这一改变会产生如此不同的后果。

“如果多了一条染色体，会对有机体产生非常糟糕的影响，令有机体停止生长和繁殖。不过，癌症的主要特征就是无法抑制的生长，因此发生了一些解释不通的现象，”她说道。

多年来，通过对出芽酵母和哺乳动物的研究，她发现非整倍性引发了一种应激反应，扰乱了正常的细胞平衡，进而导致基因突变快速堆积。换句话说，甚至在癌细胞中，异常的染色体数量也非常有害。

“我们花了很长时间才让人们相信我们，”她回忆道。“不过，如果非整倍性是有益的，那么大自然就会让它进一步发展进化。”

现在，Amon正在研究非整倍性促进肿瘤生长的机制，希望能够寻找潜在的癌症治疗靶点。

科技实力

Frank Bennett和Adrian Krainer已经治疗了一种致命性疾病：两位获奖者研发了一种治疗脊髓性肌萎缩症的方法。脊髓性肌萎缩症是一种罕见的神经退行性疾病，最严重的亚型可导致大部分患儿两岁之前死亡。2016年，该疗法得到美国食品药品管理局的批准，如今已投入市场，可为患者提供一个重获正常生活的机会。

“那些得到治疗的患儿正逐步变得更好，”受雇于Ionis制药公司的Bennett说道。“有些患者已经服用药物超过6年，还在不断改善。我们不知道最终会达到怎样的效果，不过他们在服药期间一直在持续改善。”

脊髓性肌肉萎缩症是几种基因突变的结果，这些基因突变会导致一种名为运动神经原存活基因的蛋白质减少。没有这种蛋白质，脊髓中的运动神经元就会消失，肌肉就会逐步萎缩。Bennett和Krainer意识到，他们不必尝试从根源上矫正变异的基因序列，只需要更改细胞加工突变基因相对应的变异转录物的方式。

正常情况下，基因会被转录成信使转录物，之后再通过多种方式编辑，运送到可以组装蛋白质的细胞工厂。Bennett和Krainer成功诱骗细胞像正常转录物一样加工变异的转录物，进而恢复功能性蛋白的数量。

他们向已经诊断出脊髓性肌肉萎缩症且尚未表现出症状的患儿实施了治疗。现在，这些孩子达到了正常的发展里程碑，比如坐起和行走，对患有最严重脊髓性肌肉萎缩症的患者来说是前所未闻的。

“我认为这告诉我们，首先，从某种程度上讲，神经退行性疾病是可逆的，”Bennett说道。“其次，如果采取预防性治疗，可能会阻止该疾病的发生，或者至少能达到一定的治疗效果。”对很多人来说，不因患神经退行性疾病而死亡看起来遥不可及，但对Bennett来说，一切皆有可能。

“生命科学突破奖的获奖者向我们展示了如何做到这一点，”科学突破奖的评选委员会主席、前大奖获得者Cori Bargmann在一份声明中说道。“通过无限的创造力、不断的革新、坚持不懈的努力和高超的技术，每位获奖者都推动了之前无法想象的科学进展。”

完整获奖名单

生命科学突破奖

C. Frank Bennett和Adrian R. Krainer——Ionis制药公司和冷泉港实验室 获奖理由：开发出一种有效的反义寡核苷酸疗法，可用于治疗患有神经退行性疾病脊髓性肌萎缩症的儿童。

Angelika Amon——麻省理工学院和霍华德•休斯医学研究所 获奖理由：确定非整倍性的影响，非整倍性是由染色体分裂错误导致的染色体数目异常。

庄小威——哈佛大学和霍华德•休斯医学研究所 获奖理由：研发出超高分辨率成像技术，并凭借该技术发现细胞中的隐藏结构，超高分辨率成像超越了光学显微镜空间分辨率的限制。

陈志坚——德克萨斯大学西南医学中心和霍华德•休斯医学研究所 获奖理由：阐明了DNA通过DNA感受酶cGAS从细胞内部触发免疫和自身免疫反应的机制。

基础物理学突破奖

Charles Kane和Eugene Mele——宾夕法尼亚大学

获奖理由：提出了物理学中有关拓扑学和对称性的新观点，并由此预测出一类只能表面导电的新材料。

数学突破奖

Vincent Lafforgue——法国国家科学研究中心和格勒诺布尔大学傅里叶研究所 获奖理由：对数学的数个领域做出了开创性的贡献，尤其是函数域中对朗兰兹纲领的贡献。

基础物理学特别突破奖

Jocelyn Bell Burnell——邓迪大学和牛津大学

获奖理由：对发现脉冲星做出了基础贡献，终生都在科学界发挥着鼓舞人心的领导力量。

新视野物理学奖

Brian Metzger——哥伦比亚大学

获奖理由：对中子星合并发出的电磁信号做出了开创性预测，对新兴的多信使天文学领域的发展发挥着领导作用。

Rana Adhikari、Lisa Barsotti以及Matthew Evans——加州理工学院、麻省理工学院、麻省理工学院 获奖理由：发表了当前和未来的地面引力波探测器的研究。

Daniel Harlow、Daniel L. Jafferis以及Aron Wall——麻省理工学院、哈佛大学和斯坦福大学 获奖理由：提出了量子信息、量子场论和引力方面的基本理论。

新视野数学奖

许晨阳——麻省理工学院、北京国际数学研究中心 获奖理由：推动了最小模型程序和代数簇的模的应用的研究进展。

Karim Adiprasito 和June Huh——耶路撒冷希伯来大学和普林斯顿高等研究院 获奖理由：与Eric Katz合作发展了霍奇理论，并因此解出了罗塔猜测的对数凹。

Kaisa Matomäki和Maksym Radziwill——图尔库大学和加州理工学院 获奖理由：在理解积性函数值的局部相关方面做出了具有根本意义的突破。 （译者：流浪狗） 本文内容为国家地理中文网原创或者授权编译，未经正式书面授权不得以任何形式转载或使用。