原標題：2019年科學突破獎揭曉，三位華人科學家獲獎撰文：Nadia Drake

在美國宇航局艾姆斯研究中心舉辦的2017年科學突破獎頒獎典禮上，科學突破獎的共同創辦人馬克•扎克伯格（左）和尤里•米爾納在舞臺上講話。

攝影：Kimberly White，Getty

2019年的“科學突破獎”的獲獎者不乏科學家和數學家，他們在人類健康、新科技以及物理學等領域取得了突破性進展。科學突破獎的獎項分爲生命科學、基礎物理學和數學三個類別，每個獎項的獎金高達300萬美元。

科學突破獎由硅谷名人尤里•米爾納和馬克•扎克伯格等人贊助，是全球獎金最多的科學獎項之一。當地時間11月4日，2019年的頒獎典禮由國家地理直播，這是一場衆星雲集的盛會。頒獎典禮由皮爾斯•布魯斯南主持，頒獎者爲來自不同領域的嘉賓，比如演員露皮塔•尼永奧和佐伊•索爾達娜。

“獲得科學突破獎我不勝感激，”生命科學獎的獲得者、麻省理工學院的Angelika Amon說道。“我代表多年來與我一起並肩奮鬥的同事，這個獎就是對他們的表彰——我的學生、博士後以及實習生，他們纔是真正的獲獎者。”

傑出的成就

取得一項稱得上是“突破”的發現並不容易。很多時候，看似意外的發現，實際上是努力工作和敏銳洞察力的結晶。

這就是Jocelyn Bell Burnell的真實寫照——獲得今年基礎物理學突破獎特別獎的天文學家。1967年，當時還是碩士研究生的Jocelyn Bell Burnell注意到一些奇怪的數據，結果引發了革命性的研究發現：她通過無線電波中的一個奇怪信號發現了脈衝星——一種此前人類在宇宙中從未見過的物體。

今天，我們知道脈衝星是快速旋轉的中子星，也就是之前比太陽還大的恆星死亡坍縮後形成的星體。當它們旋轉時，脈衝星會發出輻射束，通過地球上的望遠鏡觀察就像脈衝一樣。1974年，Bell Burnell的導師憑藉這項發現獲得了諾貝爾物理學獎。如今，這些發現爲她贏得了基礎物理學突破獎的特別獎。

Bell Burnell是女性權益的擁護者，同時也是科學界的少數派代表。至於她獲得的300萬美元獎金？她捐贈給了英國的一個慈善團體，該慈善團體主要爲來自弱勢羣體的物理學研究所提供資助。

黃金機會

如果Bell Burnell 1967年的發現可以稱爲脈衝星的誕生，那麼或許可以說今年的另一位獲獎者是因爲研究中子星的死亡而獲獎。

“在某種程度上可以說，我是因爲首次發現瞭如何毀滅中子星而獲得科學突破獎，”哥倫比亞大學的天體物理學家Brian Metzger說道，他是今年的三個新視野物理獎獲獎者之一，獎金爲10萬美元。

Metzger幫助發現了宇宙中的大部分黃金來自中子星之間的碰撞，並且得到了實際觀測的支持。這些劇烈的碰撞產生了Metzger所謂的巨新星，一種亮度介於超新星和新星之間的爆炸2010年，Metzger提出了一個描述巨新星應該有多亮的理論，結果反而爲科學家提供了大量有關這類爆炸中心的核子物理學的信息，其中包括其合成罕見重元素的潛力。 　　2017年，天文學家發現兩顆正在合併的中子星。這次碰撞極其劇烈，以至於震動了時空的結構，產生了引力波，使成千上萬名天文學者注意到這一天文事件。他們都觀測到一顆非常類似Metzger預測的巨新星，進一步的觀測證實這次爆炸產生了黃金、鉑金、鈾和其它珍貴元素。

“我們發現了自然界中黃金產生的地點，觀測到兩顆中子星相撞時發生的現象。如果中子星撞擊的頻率是現在的10倍，那麼地球會不會是另一個樣子？黃金是不是就沒有這麼稀有？”Metzger說道。

計算染色體數量

Metzger說，一開始他花了一番功夫勸說同事自己取得了一些發現，畢竟他的觀點與一個長期存在的理論相違背，該理論認爲金子是通過另一種方式產生的。

生命科學突破獎的四位獲獎者之一Angelika Amon說出了自己的心聲：“我們的發現不是人們所期望的，人們很難相信，但數據就是數據。”

Amon主要研究非整倍性，一種細胞內染色體數量異常的疾病。如果聽起來很糟糕，實際上也是如此。正常情況下，人類有23對染色體。不過，有時候胚胎在發育過程中會出現染色體異常，要麼過多要麼過少。

大多數非整倍性疾病都會導致早期死胎和流產。另一些會產生非致命性的疾病，比如唐氏綜合症。在某些細胞中，非整倍性與我們稱之爲癌症的不拘生長相關聯。Amon決定弄清楚爲何染色體的這一改變會產生如此不同的後果。

“如果多了一條染色體，會對有機體產生非常糟糕的影響，令有機體停止生長和繁殖。不過，癌症的主要特徵就是無法抑制的生長，因此發生了一些解釋不通的現象，”她說道。

多年來，通過對出芽酵母和哺乳動物的研究，她發現非整倍性引發了一種應激反應，擾亂了正常的細胞平衡，進而導致基因突變快速堆積。換句話說，甚至在癌細胞中，異常的染色體數量也非常有害。

“我們花了很長時間才讓人們相信我們，”她回憶道。“不過，如果非整倍性是有益的，那麼大自然就會讓它進一步發展進化。”

現在，Amon正在研究非整倍性促進腫瘤生長的機制，希望能夠尋找潛在的癌症治療靶點。

科技實力

Frank Bennett和Adrian Krainer已經治療了一種致命性疾病：兩位獲獎者研發了一種治療脊髓性肌萎縮症的方法。脊髓性肌萎縮症是一種罕見的神經退行性疾病，最嚴重的亞型可導致大部分患兒兩歲之前死亡。2016年，該療法得到美國食品藥品管理局的批准，如今已投入市場，可爲患者提供一個重獲正常生活的機會。

“那些得到治療的患兒正逐步變得更好，”受僱於Ionis製藥公司的Bennett說道。“有些患者已經服用藥物超過6年，還在不斷改善。我們不知道最終會達到怎樣的效果，不過他們在服藥期間一直在持續改善。”

脊髓性肌肉萎縮症是幾種基因突變的結果，這些基因突變會導致一種名爲運動神經原存活基因的蛋白質減少。沒有這種蛋白質，脊髓中的運動神經元就會消失，肌肉就會逐步萎縮。Bennett和Krainer意識到，他們不必嘗試從根源上矯正變異的基因序列，只需要更改細胞加工突變基因相對應的變異轉錄物的方式。

正常情況下，基因會被轉錄成信使轉錄物，之後再通過多種方式編輯，運送到可以組裝蛋白質的細胞工廠。Bennett和Krainer成功誘騙細胞像正常轉錄物一樣加工變異的轉錄物，進而恢復功能性蛋白的數量。

他們向已經診斷出脊髓性肌肉萎縮症且尚未表現出症狀的患兒實施了治療。現在，這些孩子達到了正常的發展里程碑，比如坐起和行走，對患有最嚴重脊髓性肌肉萎縮症的患者來說是前所未聞的。

“我認爲這告訴我們，首先，從某種程度上講，神經退行性疾病是可逆的，”Bennett說道。“其次，如果採取預防性治療，可能會阻止該疾病的發生，或者至少能達到一定的治療效果。”對很多人來說，不因患神經退行性疾病而死亡看起來遙不可及，但對Bennett來說，一切皆有可能。

“生命科學突破獎的獲獎者向我們展示瞭如何做到這一點，”科學突破獎的評選委員會主席、前大獎獲得者Cori Bargmann在一份聲明中說道。“通過無限的創造力、不斷的革新、堅持不懈的努力和高超的技術，每位獲獎者都推動了之前無法想象的科學進展。”

完整獲獎名單

生命科學突破獎

C. Frank Bennett和Adrian R. Krainer——Ionis製藥公司和冷泉港實驗室 獲獎理由：開發出一種有效的反義寡核苷酸療法，可用於治療患有神經退行性疾病脊髓性肌萎縮症的兒童。

Angelika Amon——麻省理工學院和霍華德•休斯醫學研究所 獲獎理由：確定非整倍性的影響，非整倍性是由染色體分裂錯誤導致的染色體數目異常。

莊小威——哈佛大學和霍華德•休斯醫學研究所 獲獎理由：研發出超高分辨率成像技術，並憑藉該技術發現細胞中的隱藏結構，超高分辨率成像超越了光學顯微鏡空間分辨率的限制。

陳志堅——德克薩斯大學西南醫學中心和霍華德•休斯醫學研究所 獲獎理由：闡明瞭DNA通過DNA感受酶cGAS從細胞內部觸發免疫和自身免疫反應的機制。

基礎物理學突破獎

Charles Kane和Eugene Mele——賓夕法尼亞大學

獲獎理由：提出了物理學中有關拓撲學和對稱性的新觀點，並由此預測出一類只能表面導電的新材料。

數學突破獎

Vincent Lafforgue——法國國家科學研究中心和格勒諾布爾大學傅里葉研究所 獲獎理由：對數學的數個領域做出了開創性的貢獻，尤其是函數域中對朗蘭茲綱領的貢獻。

基礎物理學特別突破獎

Jocelyn Bell Burnell——鄧迪大學和牛津大學

獲獎理由：對發現脈衝星做出了基礎貢獻，終生都在科學界發揮着鼓舞人心的領導力量。

新視野物理學獎

Brian Metzger——哥倫比亞大學

獲獎理由：對中子星合併發出的電磁信號做出了開創性預測，對新興的多信使天文學領域的發展發揮着領導作用。

Rana Adhikari、Lisa Barsotti以及Matthew Evans——加州理工學院、麻省理工學院、麻省理工學院 獲獎理由：發表了當前和未來的地面引力波探測器的研究。

Daniel Harlow、Daniel L. Jafferis以及Aron Wall——麻省理工學院、哈佛大學和斯坦福大學 獲獎理由：提出了量子信息、量子場論和引力方面的基本理論。

新視野數學獎

許晨陽——麻省理工學院、北京國際數學研究中心 獲獎理由：推動了最小模型程序和代數簇的模的應用的研究進展。

Karim Adiprasito 和June Huh——耶路撒冷希伯來大學和普林斯頓高等研究院 獲獎理由：與Eric Katz合作發展了霍奇理論，並因此解出了羅塔猜測的對數凹。

Kaisa Matomäki和Maksym Radziwill——圖爾庫大學和加州理工學院 獲獎理由：在理解積性函數值的局部相關方面做出了具有根本意義的突破。 （譯者：流浪狗） 本文內容爲國家地理中文網原創或者授權編譯，未經正式書面授權不得以任何形式轉載或使用。