生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎

獲獎成果

10月3日，2022年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎揭曉。瑞典科學(xué)家Svante Pääbo獲獎，以表彰他“在已滅絕古人類基因組和人類進化方面的發(fā)現(xiàn)”。

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Svante Pääbo

1955年出生于瑞典斯德哥爾摩，德國萊比錫馬普進化人類學(xué)研究所教授。

專家訪談

《中國科學(xué)報》：你認識的諾獎得主是怎樣的人?

中科院古脊椎動物與古人類研究所古DNA實驗室主任付巧妹：他非常執(zhí)著，興趣導(dǎo)向非常明確。1997年起，他就一直擔(dān)任馬普進化人類學(xué)研究所所長，古基因?qū)W可以說是他從無到有開創(chuàng)的，他一直堅定進行著這項研究。

《中國科學(xué)報》：該研究為何能獲諾獎?

付巧妹：經(jīng)過近十幾年發(fā)展，古基因?qū)W領(lǐng)域的研究產(chǎn)生了很大的輻射影響，除了基因組本身以外，還對我們現(xiàn)代人有很深的影響，比如解析功能性基因，以及解開其他一些人類未解之謎等。

此外，古基因?qū)W還影響了其他領(lǐng)域的研究，包括人類、動物和病原菌等，可以說是輻射到各個領(lǐng)域。

《中國科學(xué)報》：他的哪些品質(zhì)或者習(xí)慣，對你做科研有很深的影響?

付巧妹：他的執(zhí)著讓我深受影響，尤其是有重要發(fā)現(xiàn)時，他的第一反應(yīng)從來不是有多開心，而是思考這個結(jié)果是否可靠，并且要用各種方式去驗證，此外更多的是去證明這個發(fā)現(xiàn)是不是錯了，是不是有問題。這對我們是一個很大的警醒。

他，憑什么重塑尼安德特人的歷史

工作了一天的帕博特別疲倦，但5歲的兒子正是鬧騰的時候。孩子睡著以后，一個瘋狂的問題困住了他：如果今天所有人都帶有1%-4%尼安德特人的基因，那么，在精子和卵子產(chǎn)生、結(jié)合過程中，DNA片段隨機搭配，就可能產(chǎn)生一個奇怪的結(jié)果——有一個孩子一出生就完全是尼安德特人，而且這個孩子正好是他桀驁不馴的兒子?

帕博特別認真地計算了這件事的概率，結(jié)果這個數(shù)字是一個零和小數(shù)點后76000個零，再加上一些數(shù)字。也就是說，期待未來有一個真的尼安德特人走進實驗室為他提供血液樣本的可能，不存在!

這是帕博在自己書中描述的自己。這樣的他，簡直“可愛到犯規(guī)”。

每一個杰出的科學(xué)家都攜帶著一部科學(xué)史

20世紀80年代，一個尚未“出師”的在讀博士，面對兩條截然不同的職業(yè)道路時，會作何選擇?一個是主流的前途可期的分子生物學(xué)，一個是神秘卻難以看到未來的埃及古文物學(xué)。

帕博并未聽從多數(shù)同伴的建議選擇前者，而是選擇了13歲起就迷戀上的古老歷史，繼而走出了一條屬于自己的路——把考古帶進分子時代。

為他引路的，是當(dāng)時大名鼎鼎的演化生物學(xué)家艾倫·威爾遜以及聚合酶連鎖反應(yīng)(PCR)的發(fā)明者、后來的諾貝爾化學(xué)獎得主凱利·穆利斯。

在帕博此后的研究生涯里，有三篇文章奠定了他在學(xué)術(shù)領(lǐng)域的地位。

1984年，帕博悄無聲息地成為了世界上第一個從死去兩千多年的木乃伊身上提取DNA的人，一年之后，他的論文《對古代埃及木乃伊DNA的分子克隆》登上《自然》封面，引發(fā)了學(xué)界轟動。重要的是，他對非正統(tǒng)思想和項目超乎尋常的熱情，讓他注定成為一個與眾不同的開創(chuàng)者。

12年之后，帕博在自己一手打造的跨學(xué)科實驗室，首次從已經(jīng)滅絕的古人類——尼安德特人身上提取到線粒體DNA并成功進行了測序，他的團隊在《細胞》雜志報告了尼安德特人的測序結(jié)果，為艾倫·威爾遜“走出非洲”的現(xiàn)代人起源理論提供了鐵證。

而到了2010年，尼安德特人的基因組草圖完成，那個有關(guān)人類起源的故事發(fā)生了戲劇性的轉(zhuǎn)折。帕博及其合作的50位科學(xué)家一起在《科學(xué)》上揭示了，今天除非洲以外的所有人都帶有尼安德特人的遺傳密碼，這種古老的人類從未消失!

對待科研，他寸步不讓

1987年，擴增特定DNA片段的聚合酶連鎖反應(yīng)(PCR)技術(shù)興起，這使得擴增古代材料中微量DNA成為可能，但這項技術(shù)對研究人員挑戰(zhàn)巨大。老舊樣本的保存條件不利，含有可獲取的DNA非常有限，甚至完全沒有，即便通過PCR也很難做到。因此，從科學(xué)的角度，系統(tǒng)建立可靠的DNA擴增流程非常重要。

但帕博很快意識到，現(xiàn)代外源DNA污染實驗是個嚴重的問題。它甚至造成了古DNA研究領(lǐng)域此后長達十幾年的低谷期。

所謂外源DNA污染，指的是任何接觸過古代標(biāo)本的人、檢測儀器甚至是環(huán)境中的DNA片段都可能進入樣本，并被當(dāng)成是殘存的古DNA，從而毀掉整個實驗。

1990年，來到慕尼黑大學(xué)開始獨立科研生涯的帕博做的第一件事，就是“為人類歷史研究注入新的嚴謹風(fēng)貌”。

他用近乎瘋狂的偏執(zhí)，建起了世界上第一個古DNA研究的潔凈室，他為實驗制定“可靠性準(zhǔn)則”，以及一系列工作鐵律。那些步驟要求看上去就像充滿神圣感的儀式內(nèi)容，不容絲毫褻瀆。

(參考書目：斯萬特·帕博《尼安德特人》)

(本報記者胡珉琦，見習(xí)記者田瑞穎、孟凌霄采訪整理)

物理學(xué)獎

10月4日，瑞典皇家科學(xué)院將2022年諾貝爾物理學(xué)獎授予法國科學(xué)家Alain Aspect、美國科學(xué)家John F.Clauser和奧地利科學(xué)家Anton Zeilinger ，以表彰他們“用糾纏光子進行的實驗，確定了貝爾不等式的不成立，并開創(chuàng)了量子信息科學(xué)”。

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John Clauser(左)

1942年出生于美國加州帕薩迪納，美國 J.F Clauser & Assoc 公司創(chuàng)始人。

Anton Zeilinger(中)

1945年出生于奧地利里德伊姆·因克瑞斯，維也納大學(xué)教授。

Alain Aspect(右)

1947年出生于法國阿根，巴黎薩克萊大學(xué)和帕萊索理工學(xué)院教授。

專家訪談

《中國科學(xué)報》：看到今年諾獎的評選結(jié)果后，你有什么感受?

中國科學(xué)院理論物理研究所研究員蔡榮根：眾望所歸。奧地利科學(xué)家Anton Zeilinger 是中國科大潘建偉院士的導(dǎo)師，是中國科學(xué)院外籍院士。他與中國有著很好的合作關(guān)系，常來作報告。

清華大學(xué)物理系教授龍桂魯：這對量子信息學(xué)這么多年取得的成績是一個肯定。事實上，3位科學(xué)家已經(jīng)在2010年獲得了沃爾夫物理學(xué)獎，表彰他們在量子糾纏領(lǐng)域的成就。

中國科學(xué)院物理研究所特聘研究員沈潔：量子的研究和技術(shù)手段進步很快，但底層的基礎(chǔ)進展可能并不是那么快，這也使得很多現(xiàn)象難以解釋，比如量子糾纏等，最本質(zhì)的原因其實還是未知。未來，從更根本的角度深入解釋，還需要理論的貢獻。

《中國科學(xué)報》：這個研究究竟在講啥?

龍桂魯：上世紀60年代，約翰·貝爾提出一個關(guān)于是否存在完備局域隱變量理論的數(shù)學(xué)不等式。該定理在定域性和實在性的雙重假設(shè)下，對于兩個分隔的粒子同時被測量時，其結(jié)果的可能關(guān)聯(lián)程度建立了一個嚴格的限制，提供了用實驗驗證在量子不確定性和愛因斯坦的定域?qū)嵲谛灾g做出判決的機會。

簡單說，兩個存在糾纏態(tài)的粒子分開以后，如果量子力學(xué)是對的，這個不等式的值就大于2。他們3位最早驗證了貝爾不等式的違反，但是由于存在探測器效率低、兩個量子之間距離短的漏洞，貝爾不等式違背的驗證仍有物理學(xué)家質(zhì)疑。

2015年，荷蘭Ronald Hanson、美國Sae-Woo Nam等人和Zeilinger等實現(xiàn)了無漏洞的不等式驗證，證明了量子力學(xué)的正確性。

《中國科學(xué)報》：3位諾獎得主在這項研究中的關(guān)系是怎樣的?他們分別做了哪些貢獻?

龍桂魯：法國科學(xué)家Alain Aspect做超冷原子和量子光學(xué);奧地利科學(xué)家Anton Zeilinger原來在麻省理工學(xué)院當(dāng)老師，最早做中子干涉研究，后來回到奧地利開始做光學(xué)，他是潘建偉院士的博士生導(dǎo)師。2002年，我到Anton Zeilinger教授團隊訪問了兩個月。美國科學(xué)家John F.Clauser原先做理論，后來理論和實驗都做。

上世紀60年代，約翰·貝爾提出了以他命名的數(shù)學(xué)不等式，即“貝爾不等式”，Aspect開始了一系列實驗對其進行驗證，這也是國際最早的實驗驗證之一，驗證結(jié)果是違反貝爾不等式的。

《中國科學(xué)報》：此次諾獎頒給量子實驗科學(xué)家，如何認識理論與實驗的關(guān)系?

蔡榮根：實驗和理論研究相輔相成。通常理論會走在實驗的前面，人們會根據(jù)觀測事實提出一些理論，做出一些預(yù)言，并通過實驗去驗證它。通常好的技術(shù)手段有利于驗證理論成果，而通過驗證的理論，反過來會指導(dǎo)和支持技術(shù)的發(fā)展。

事實上，我們現(xiàn)在生活中的信息技術(shù)以及各種高新技術(shù)很多都建立在相對論、量子力學(xué)基礎(chǔ)之上。現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展能操控物質(zhì)的量子性質(zhì)，控制原子，讓它的運動速度降下來，把溫度降下來，這就是理論和實驗相輔相成的典型例子。

中國科學(xué)院高能物理研究所特聘研究員陳繕真：理論物理指導(dǎo)我們的實驗工作，我們的實驗結(jié)果反饋給理論物理學(xué)家，如果符合理論預(yù)期，則是好事，若不符合，其實是更大的好事，說明理論有進一步發(fā)展的潛力。

如今基礎(chǔ)科學(xué)研究越來越細化，要取得突破性進展，不光是理論物理學(xué)家和實驗物理學(xué)家的合作，還要跟工程師等不同領(lǐng)域的專家合作，這是全新的科研模式。

《中國科學(xué)報》：量子通信技術(shù)多少年能夠成為現(xiàn)實?

龍桂魯：量子通信包含了一個廣義的概念，通過移動量子態(tài)完成的任務(wù)都可以叫做量子通信。而經(jīng)典通信的定義是信息的可靠傳輸，照此，有些量子通信形式還算不上通信，比如量子密鑰分發(fā)，不是傳遞信息，而是協(xié)商密鑰。我們提出的量子直接通信是經(jīng)典通信意義上的通信。

經(jīng)典保密通信有兩個“擔(dān)心”。竊聽者把密文存儲后，第一個“擔(dān)心”是，未來可能發(fā)現(xiàn)更快的算法，第二個“擔(dān)心”是未來會有更強大計算機，保密期限會大幅度降低。

當(dāng)前，量子通信由于器件方面的缺陷，還無法做到絕對安全。未來，將經(jīng)典通信與量子通信相結(jié)合，可以實現(xiàn)現(xiàn)有條件下最安全的通信。

《中國科學(xué)報》：我們倡導(dǎo)從0到1的原始創(chuàng)新，諾獎成果可以給我們怎樣的啟示?科學(xué)家需要什么樣的研究環(huán)境和氛圍?

蔡榮根：諾獎主要頒給科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)發(fā)明，今年獲獎的量子糾纏等在當(dāng)初提出時顯然與日常生活沒有太大關(guān)系，也不一定認識到其重要性，但隨著時代發(fā)展，可能會慢慢演變從而改變我們的生活。

這就是基礎(chǔ)研究，挑戰(zhàn)性大、花費時間長，是我們較為缺乏的。當(dāng)前，我國提倡從0到1的基礎(chǔ)研究，減少跟風(fēng)式研究，并給予了大力支持，科研人員應(yīng)有雄心、有毅力做這樣的研究，聚焦關(guān)鍵核心問題，為解決國家的重大需求做貢獻。

做科學(xué)研究的目的也不是為了得諾獎，應(yīng)是探索自然，為全人類做貢獻，這是做科學(xué)研究的重要意義。

沈潔：3位獲獎?wù)叨际菍嶒灴茖W(xué)家，這對我們實驗工作者是一個激勵，只要把實驗做到極致，也能夠獲得重大突破、受到國際認可。

未來要做更多關(guān)于精密測量、量子通信等方面的前沿探索，這對年輕人來說是一個啟發(fā)。

(本報記者韓揚眉、張雙虎、倪思潔采訪整理)

化學(xué)獎

獲獎成果

10月5日，瑞典皇家科學(xué)院將2022年諾貝爾化學(xué)獎授予美國科學(xué)家Carolyn Bertozzi、丹麥科學(xué)家Morten Meldal和美國科學(xué)家Barry Sharpless，以表彰他們“在點擊化學(xué)和生物正交化學(xué)方面的發(fā)展”。

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Carolyn Bertozzi(左)

1966年出生于美國，斯坦福大學(xué)教授。

Morten Meldal(中)

1954年出生于丹麥，哥本哈根大學(xué)教授。

Barry Sharpless(右)

1941年出生于美國，斯克里普斯研究所教授。

專家訪談

《中國科學(xué)報》：今年的諾貝爾化學(xué)獎頒給了點擊化學(xué)和生物正交反應(yīng)，你有何感受?

浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院研究員林世賢：非常激動，我的朋友圈都沸騰了，這個獎實至名歸，大家已經(jīng)期待好幾年了。

這是化學(xué)生物學(xué)這一新型交叉學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)家給人類社會帶來的第一項重要的科學(xué)貢獻。能否把化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)工具應(yīng)用到生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的研究當(dāng)中去?這是生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的一個難題，也是化學(xué)家的夢想。而此次獲獎的3位科學(xué)家就是這樣的先鋒英雄團隊，他們主動擁抱生命科學(xué)難題，并提出新的化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)理論。

中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授張翼：點擊化學(xué)獲得諾獎是眾望所歸。Sharpless能夠獲獎有些出乎意料，但也在情理之中。

一方面，他在2001年已經(jīng)憑借在手性催化氧化反應(yīng)方面的貢獻與美國科學(xué)家威廉·諾爾斯、日本科學(xué)家野依良治獲得了一次諾貝爾化學(xué)獎;化學(xué)及生物化學(xué)學(xué)科已經(jīng)很久沒有人第二次獲得諾貝爾獎了。但另一方面，點擊化學(xué)這一原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)的意義非常重大，完全值得一個完整的諾貝爾獎。

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授陳鵬：這次獲獎的點擊化學(xué)和生物正交化學(xué)屬于化學(xué)生物學(xué)，這是一個化學(xué)和生命科學(xué)的前沿交叉學(xué)科。長久以來，化學(xué)家們在不斷利用化學(xué)工具和技術(shù)推進生命科學(xué)研究，比如藥物開發(fā)與合成。這次的化學(xué)獎表彰的正是這樣一些利用化學(xué)反應(yīng)推動生命研究的化學(xué)家。點擊化學(xué)和生物正交反應(yīng)，是推動化學(xué)生物學(xué)興起與發(fā)展的一個重要方向，為生命科學(xué)帶來了革命性的新技術(shù)、新方法。

《中國科學(xué)報》：你對幾位獲獎?wù)哂惺裁戳私鈫?

陳鵬：Sharpless和Bertozzi幾年前都來北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院參觀過。我們都很熟悉。Sharpless絕對是科學(xué)界的“神人”，他非常專注，甚至吃飯、睡覺的時候都在思考問題。

Bertozzi也個性突出。她快人快語，和她交談必須集中注意力，跟上她的思路。據(jù)說她每天早上都會拿著一杯咖啡在實驗室到處轉(zhuǎn)，碰到學(xué)生就聊聊進展，然后鼓勵每個學(xué)生，把他們激發(fā)起來。她還不遺余力地推動更多女性從事科學(xué)研究。

美國斯克利普斯研究所分子藥學(xué)系教授吳鵬：2001年9月，我到Sharpless課題組，過了一個月之后，他就獲得了當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎。2005年-2008年間，Sharpless推薦我到Bertozzi的組里從事研究。

在我心中，Bertozzi是一位具有傳奇色彩的科學(xué)家。她的博士生導(dǎo)師Mark Bednarski在她研究生第三年時突發(fā)直腸癌。Bertozzi作為學(xué)生，發(fā)揮了出色的科研能力，在其他老師的幫助下，指導(dǎo)大家做科研，并且做出了開創(chuàng)性工作。

Bertozzi也十分熱愛音樂，她的辦公室常年放著一把吉他。

林世賢：Sharpless用一只眼睛做出了兩次問鼎諾獎的成果。上世紀70年代，Sharpless在麻省理工學(xué)院工作，其間他在檢查一個學(xué)生做的實驗時，該生的核磁管封裝出現(xiàn)問題，發(fā)生了爆炸。玻璃碎片粉碎了他一只眼睛的角膜，導(dǎo)致其此后的科學(xué)生涯基本上只能用一只眼睛工作。

Sharpless所在的斯克利普斯研究所是全球化學(xué)生物學(xué)研究的大本營之一，有很多優(yōu)秀的科學(xué)家。Sharpless本人也培養(yǎng)了非常多的化學(xué)生物學(xué)研究者。國內(nèi)也有他手把手教出來的學(xué)生，他本人跟中科院上海有機化學(xué)所有非常長時間的合作。疫情期間，他還不遠萬里到中國履行兼聘教授的職責(zé)。其中可見他的科學(xué)情懷以及對中國有機化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)研究事業(yè)的支持，所以他是一位非常令人敬仰的科學(xué)家。

《中國科學(xué)報》：你如何看待目前這個領(lǐng)域的研究進展?

陳鵬：生物正交反應(yīng)的提出到現(xiàn)在也快20年了，它不斷激勵著化學(xué)家們在這個領(lǐng)域做出新的研究成果。目前，國際上進展非常快，2020年，利用生物正交反應(yīng)研制的藥物第一次進入臨床試驗。我相信這對今天3位科學(xué)家獲得諾貝爾化學(xué)獎還是有一定助推作用的，因為大家看到了它的一些實際應(yīng)用，很可能真正對人類健康產(chǎn)生貢獻和突破。

《中國科學(xué)報》：未來的潛在應(yīng)用空間如何?

陳鵬：點擊化學(xué)和生物正交化學(xué)正被越來越多用于生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究。未來與生命健康相結(jié)合的點主要有兩塊，即疾病的診和療。在治療方面，點擊化學(xué)非常廣泛地應(yīng)用于藥物偶聯(lián)，比如把幾個藥物分子或者抗體等生物大分子像用膠水粘貼一樣高效地連接在一起;另外一方面，新近發(fā)展起來的生物正交“剪切”反應(yīng)，則可以用于發(fā)展“前藥”，用于腫瘤原位的藥物激活。在診斷方面，也有很多比較前沿的技術(shù)需要用到生物正交反應(yīng)，比如核酸的測序和檢測。

林世賢：今年的諾獎成果是化學(xué)科學(xué)工作者主動擁抱生命科學(xué)、迎接生命科學(xué)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，提出的新的化學(xué)反應(yīng)和理論。這個理論大廈才剛剛建立起來，應(yīng)用才剛剛開始。從理論上說，點擊化學(xué)和生物正交反應(yīng)可以帶來非常廣闊的應(yīng)用空間，也給化學(xué)家精準(zhǔn)、特異地干預(yù)生命體系提供非常獨特的技術(shù)手段和一系列工具。