《自然》杂志评选出——2013年度全球十大科学人物

方陵生/编译

《自然》杂志评选出
——2013年度全球十大科学人物

方陵生/编译

● 2013年12月18日，英国《自然》杂志网站公布了该刊评出的“2013年度全球十大科学人物”，这些在2013年度重要科学事件的中心人物因在各自领域做出突出贡献而当选，其中两位华人榜上有名，分别是位列第一的张锋（Feng Zhang）和位列第七的中国禽流感专家陈化兰。

DNA剪辑大师

张峰：一位借助细菌创建定制DNA工具的生物学家

细菌利用它们的DNA切割机制剪剪切切，以保护自己免受病毒侵害。2013年，这一DNA剪接机制成为了生物医学研究中的最热门话题之一：一位年轻的神经科学家利用细菌的这种机制开发了定制DNA的工具，他就是美国麻省理工学院32岁的张峰（Feng Zhang）。

张峰通过一个称为CRISPR/Cas的系统对基因组便捷而准确地进行“剪辑”，将其改造为廉价的基因改造工具。2013年1月，他的团队通过该系统对真核细胞——包括动物和植物的膜结合细胞核——成功进行了“剪辑”，证明了对老鼠、甚至灵长类动物的基因组重新剪辑调整的潜在可能性，以此来改进人类疾病建模技术，开发相关的治疗方案。

CRISPRs系统是许多细菌和古生菌用来保护自己的DNA序列，特殊编码的RNAs可以辨认出病毒基因组中的目标序列。与蛋白质结合在一起的CRISPR，可用来切断入侵病毒的DNA。

2012年，加州大学伯克利分校的詹妮弗·杜德纳（Jennifer Doudna）团队的研究，展示了对CRISPR系统重新编程可切断特定的DNA目标，或通过修复断裂的DNA，还可以对基因重新编辑——通过添加、更换或删除某些部分，改变蛋白质的编码，或使其完全失效。

CRISPR与早期的两种基因剪辑方法有些类似：锌指核酸酶（ZFN）和转录激活因子样效应因子核酸酶 （TALEN）系统。但CRISPR系统用的是RNA，设计起来更方便且成本较低。张峰认为这一系统“在想象所及之处”，几乎可以无限制地随心所欲对DNA进行剪辑调整。

虽然查朋蒂尔（Charpentier）和杜德纳（Doudna）通常被认为是CRISPR剪辑系统的开创者，但却是张峰利用该系统获得了真核细胞实验的成功，显示了其巨大的潜力，哈佛大学医学院的乔治·丘奇（George Church）证实了这一实验。

张峰还准备迎接开发其他实际应用的创意的挑战。其中最雄心勃勃的一个计划是建立一个CRISPRs数据库，对生物体整个基因组序列100-200碱基对增量的任何序列进行删除，以更易于研究非编码DNA的功能。让张峰最感兴趣的是，利用CRISPR修复人类组织中的基因，以此治疗如亨廷顿氏病和精神分裂症等疾病。

为了将该技术应用于医学实践，张峰和其他CRISPR系统的开拓者在获得了4 300万美元风险投资基金的支持下，于2013年11月在剑桥创办了一家“Editas医学公司”。CRISPR“让我们开始修正基因组，”张峰说道，“因其易于编程的特点，将为解决一些影响部分人健康，甚至带来毁灭性后果的基因突变问题打开一扇新的大门。”

人类基因专利垄断的反对者

西蒙塞利：一位主张为所有人开放基因技术的美国科学政策专家

2005年，塔尼亚·西蒙塞利（Tania Simoncelli）的一个举动震惊了美国公民自由联盟（ACLU）的高级律师。西蒙塞利是该组织的首个科学顾问，她对这位高级律师说道，一些公司正在竞相争夺人类基因专利。“这太荒谬了!”克里斯·汉森（Chris Hansen）律师惊讶万分，“我们可以起诉谁？”

这件事当然不会那么容易。尽管ACLU是一个非营利组织，在将近一个世纪的时间里，曾多次对州和联邦机构侵犯公民权利的行为进行了起诉，但却从未有过挑战专利的先例。但西蒙塞利认为，抢注基因专利对于个人访问自己的医疗信息的权利，以及有能力进行基因研究的科学家的工作，已经构成了威胁，

在接下来的四年时间里，西蒙塞利协助ACLU的律师们确定了一个起诉目标，并组织了一个由科学家、患者和医生组成的团体支持对犹他州盐湖城的麦利亚德基因公司提起诉讼。后者垄断了两个与乳腺癌有关的基因专利权，其不容侵犯的态度异常坚决。最终，ACLU提起的这桩诉讼案于2013年6月胜诉。

西蒙塞利毕业于康乃尔大学，主修生物科学，这次诉讼案的成功，为她关注尖端科学领域发展的梦想提供了经验，“我想成为帮助人们在科学与公正之间架起桥梁的人。”她说。

毕业于康奈尔大学后，西蒙塞利在加州大学伯克利分校获得了能源资源硕士学位，2003年进入ACLU。之前她打算在ACLU呆上两年后去攻读科学、技术和社会学博士学位，但在ACLU一呆就是近七年时间，2010年去美国食品和药物管理局（FDA）工作，期间，还会利用假期回来继续为这件诉讼案而奔忙。

放弃读博是一个艰难的决定，哈佛大学的希拉·贾萨诺弗（Sheila Jasanoff）回忆道，西蒙塞利曾是她的学生。她认为，ACLU给了西蒙塞利施展才华的一方天地。“这是一个她可以尽情释放热情和干劲的地方。”在FDA，西蒙塞利的工作主要是科学政策方面，她目前在白宫科技政策办公室从事法医科学研究，一个将她带入科学和正义交叉点的研究领域。

“我很期待西蒙塞利接下来会有新的举动，”贾萨诺弗说道，“她总是超乎我的想象。”

感染艾滋病病毒婴儿的救星

佩尔绍德：感染艾滋病病毒的婴儿是可以治愈的

2013年3月，黛博拉·佩尔绍德（Deborah Persaud）和大家一起分享一则新闻：美国密西西比州，一个出生时就带有艾滋病病毒的婴儿，在停止治疗一年后复查发现体内已经没有了艾滋病病毒。在马里兰州巴尔的摩的约翰-霍普金斯儿童医院里，态度严谨而温文尔雅的病毒学家佩尔绍德知道自己必须谨慎从事。之前一些文献已有40多例类似报道，但每个都经不起仔细推敲：遗传基因分析显示，大部分初始测试呈假阳性，而有的是测试样本被搞混了。

为此，佩尔绍德和密西西比大学的汉娜·盖伊（Hannah Gay）、马萨诸塞大学的凯瑟琳·鲁泽利加（Katherine Luzuriaga）一起，为报道中的那位婴儿进行基因检测，并准备应对来自各方的评议。让她们没有想到的是，世界各地的媒体争相登载了这一消息，一个月后，三人在《时代》杂志年度最有影响力的100人中榜上有名。

从2012年9月接到儿科医生盖伊的一个电话开始，佩尔绍德便加入这一病例的治疗。盖伊当时正在为一名出生时就从母亲身上感染了艾滋病病毒的婴儿进行治疗。在婴儿出生几小时内，盖伊就给他注射了三种高剂量的抗逆转录病毒药物——齐多夫定、拉米夫定和奈韦拉平。当时的测试表明，婴儿感染了艾滋病病毒，盖伊嘱咐母亲继续给孩子进行治疗。但在一次检查时，盖伊却发现已有五个月没有进行后续治疗的婴儿，其体内已没有了艾滋病病毒存在的迹象。

为了确认信息无误，盖伊便请来了佩尔绍德和鲁泽利加一起参加会诊，三人将母子的DNA进行比对，确定没有被调包后，分别提取了五次HIV检测血液样本，并亲自对每次实验结果进行检查。在排除了其他解释之后，她们认为很可能是最初的那次高剂量组合药物灭杀了艾滋病病毒，并在11月间发表了一篇论文对此病例进行了描述。

论文公布后引来了众多媒体的关注，使得雄心勃勃的临床试验更具可行性，数百名感染艾滋病的妇女和被病毒感染的婴儿因此得以进行了测试。

目前来说，鲁泽利加建议人们还得继续按照处方服药，停药一日也有可能导致危险。另一方面，一旦后续实验结果得到确证，在出生时就进行药物治疗的成百上千的感染艾滋的儿童或可以尝试停止治疗。佩尔绍德说道：“为挽救HIV儿童从昂贵的药物中解脱出来，这是一个重要的转折点。”

寻找另一个地球的“行星猎手”

梅厄： 一位凭借技术上的天赋不断扩大在天空中发现的天文学家

在过去二十年里，米歇尔·梅厄（Michel Mayor）领导的团队发现了数以百计的系外行星。2013年，71岁的“行星猎手”梅厄有了一个令人惊喜的发现，他的团队确定了行星开普勒-78 b，是迄今在密度和大小都与地球最为接近的一颗地外行星。

作为瑞士日内瓦大学的一位名誉天文学家，梅厄认为，要真正找到另一个地球，只是一个时间上的问题。他希望在他真正退休之前，“能够有机会来庆祝这一发现。”之前，梅厄已有许多次值得庆祝的发现。1995年11月，他和他当时的学生迪迪埃·奎罗兹（Didier Queloz）发表了地外行星围绕一颗类似太阳的恒星沿轨道运行的第一个证据，尽管证据是间接的，即通过恒星51 Pegasi一个微小的不稳定晃动而发现的，而这一点微小的不稳定是每隔42天左右，由一个相当于木星一半质量星体的引力而造成的。

从那时起，梅厄团队至今为止已发现了1 050余个系外行星。一个典型的例子是高精度径向速度行星搜索器（HARPS）。自2003年以来，梅厄团队一直在智利拉西亚天文台通过这台观察设备在太空中寻找新的行星——HARPS可以发现恒星小于每秒1米的波动，是世界上精准度最高的摄谱仪。梅厄团队以此确定了开普勒-78 b行星的密度。

梅厄的竞争对手、加州大学伯克利分校的杰夫·玛西（Geoff Marcy）认为，梅厄的成功很大程度上要归功于其在太空探索技术上的天赋。“米歇尔建造的观察仪器一年比一年更好，”玛西说道，“每次都令我大为惊讶。”玛西所在的行星搜索小组也独立测量了开普勒-78 b的大小和密度。

找到与地球相似的星球是一个巨大的挑战，首先，该星球离其恒星的距离要远到足以能留住液态水，并具备各种适合潜在生命存在的条件。随着探测工具的改善，梅厄预计，5年内有可能发现另一个适合生命存在的地球。“当你身在天文台的穹顶下，用新开发的探测仪器了望天空，看到它的效果比你预期的还要好时，”他说，“这就是我最大的快乐。”

关注气候变化的外交家

萨诺：在台风“海燕”肆虐菲律宾后，一位菲律宾外交官的演讲引起了人们对全球变暖的进一步关注

2013年11月，菲律宾外交官纳德里夫·萨诺（Naderev Sano），在华沙举行的联合国气候谈判会议上发表了催人泪下的讲话。当时，他不知道他自己的许多亲人以及成千上万菲律宾人的命运如何，只知道他的哥哥还活着，并加入了紧急救援人员的队伍，在灾难中搜寻并收集当地居民的遗体；他还知道，这一历史上最大的台风灾难是一个警兆，预示着未来沿海地区将面临什么。

“我们的国家正在承受极端气候的肆虐。”他说。他决定在大会期间绝食直到“产生有实质意义的提议”。

国际社会对全球变暖的应对至今仍然进展缓慢。尽管经过了二十多年的谈判，大气中二氧化碳含量仍然在不断上升，2013年 5月，夏威夷地区每日平均二氧化碳浓度首次超过了 400 ppm；9月，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了对全球变暖潜在威胁的第五次科学评估报告，报告就不断增长的与气候变化相关问题的一些威胁，如海平面上升、极端天气和干旱等提出了警告。

萨诺不能肯定他的演讲会产生多大的影响，但他认为，“海燕”将促使国际社会更重视气候问题。“我希望除了缓慢推进的气候变化谈判之外，”他说，“还需要将我们的牺牲代价和口头上的承诺转化为更有意义更深刻的东西。”

天外陨石的寻踪者

格罗霍维斯基：一位致力于追踪一个世纪以来击中地球最大天体残骸的俄罗斯研究人员

让维克多·格罗霍维斯基（Viktor Grokhovsky）成为2013年度十大科学人物之一的事件在毫无预兆的情况下发生了。2013年2月15日，强大的流星群从地面望远镜看不到的那片天空突然临近地球，让天文学家们大吃一惊。

格罗霍维斯基是俄罗斯叶卡特琳堡乌拉尔联邦大学的冶金学家，研究陨石已有30多年历史，其所在的地方离事件发生地太远了，没有亲眼看到太空物体照亮天空时的壮观景象。当他得知这次陨石爆炸事件震碎了车里雅宾斯克地区数千块窗玻璃时，他意识到一定有大块太空物体撞击了地球。

在车里雅宾斯克事件发生后的几天里，格罗霍维斯基夜以继日地计算着流星的轨迹，预测碎片可能的降落地点。在他的指引下，找到了总重5.5公斤共700多块流星碎片。“这证明了我们最初的计算是正确的，这是我最大的满足。”他说。

但他最大的收获是在2013年晚些时候。根据流星运行轨迹的计算，以及在车里雅宾斯克西侧一个湖的冰层上发现的一个大洞，格罗霍维斯基相信，最大的一块陨石很可能就落在了那里。10月份，潜水员们终于在湖底找到了一块重达570公斤的巨大陨石碎片。

成千上万的流星碎片被送到世界各地的实验室进行分析，正在揭示着陨石中所蕴藏的秘密。“雅宾斯克陨石的重要性难以估量。”格罗霍维斯基说道。因为它的大小和它造成的损害，促使科学家意识到类似的流星或更大的陨石撞击地球的可能性。

格罗霍维斯基说道，这次搜寻陨石的经历对他来说是一次千载难逢的机会。“太空物体撞击地球事件是很罕见的，我很幸运地能参与到这次对太空来客的调查工作中去。”

狙击禽流感的前沿“侦探”

陈化兰：一位在中国平息人类H7N9禽流感爆发中做出杰出贡献的病毒学家

2013年4月初的几个星期里，世界各地的病毒学家和公共卫生官员都在关注着中国的禽流感爆发事件，一种新的感染人类的禽流感病毒——H7N9禽感染突然爆发，上海和周边省份相继出现新的感染者和死亡病例。中国农科院哈尔滨兽医研究所国家禽流感参考实验室负责人陈化兰团队为控制疫情，始终战斗在最前沿。他们放下了手头所有其他的研究工作，集中力量寻找H7N9病毒感染人类的传播途径。

在首例H7N9病例被确认的48小时内，陈化兰的团队，以及上海动物疾病控制中心的研究人员，从最早出现禽流感患者的上海和邻近省份安徽的土壤、水、家禽农场和活禽市场中共收集了大约1 000份样本，其中检测出H7N9阳性的20份样本都来自上海的活禽市场，致使当地政府迅速关闭了病例集中城市的活禽市场，新感染病例的数字迅即下降。中国政府快速而透明的反应得到了国际上的广泛称赞。

新病例的出现持续降低，从5月到11月底只有少数病例报道，使得陈化兰和其他研究人员有更多的时间来研究这种病毒。他们知道，H7N9病毒比其他致命的禽流感病毒更容易从其他禽类感染到人类，尽管迄今没有迹象显示H7N9病毒可以在人与人之间传播，但陈化兰认为病毒也许拥有这种潜力。

针对有批评者提出，陈化兰的H5N1病毒的研究几乎没有实际利益，混合性杂交病毒有可能逃离实验室带来威胁的质疑，陈化兰认为，这些实验有助于提前预知新流感病毒带来的威胁。她所使用的H5N1和H1N1病毒在许多国家实验室里都有存在，而且她认为实验室里进行的病毒重组在自然环境中也有可能会发生，因此需要加强这方面的研究。

夏秋季节H7N9病毒的暂时平息可能是活禽市场关闭的结果，或者是鸟类流感传播在温暖季节里传播能力较弱。在冬天来临之际，陈化兰和她的实验室正在密切监控病毒的任何复苏迹象，“流感病毒监测是我们实验室的首要任务。”她说。

克隆技术的积极进取者

米塔利波夫：经过多年的波折起伏，生物学家终于从克隆人类胚胎中获得了干细胞株

对于舒克拉特·米塔利波夫 （Shoukhrat Mitalipov）来说，克隆进展最大的障碍不是实验本身，而是让人无所适从的各种繁文缛节。

自2007年以来，美国波特兰俄勒冈健康与科学大学生殖生物学家米塔利波夫计划通过胚胎来获得个体特异性干细胞，以此治疗患者的疾病——利用患者自身的皮肤细胞培育胚胎干细胞实现——除了技术上的困难，还需面对其他许多棘手的问题。因为，这涉及到收集大量人类卵子创建胚胎，然后加以摧毁。米塔利波夫获得了机构审查委员会和干细胞监督委员会的准许，在大学里建立起一个新的实验室，以合法对胚胎进行研究和处理。根据相关法律规定，他原先所在的由联邦政府资助的实验室无法进行这些实验。

从2012年10月到圣诞节，通过将细胞核转移到捐赠的卵子中，米塔利波夫获得了四株细胞株。与此同时，他还将来自克隆胚胎的干细胞与那些来自重新编程的成人细胞进行比较。由于政府对克隆技术的严格监管，阻止了更多研究人员进入这一领域。因此，米塔利波夫少有竞争者，他对未来充满信心。

目前，米塔利波夫正在寻求联邦政府批准开始另一项类似技术的临床试验：线粒体转移。这项研究将为受线粒体疾病影响的家庭提供一条辅助生殖技术途径，令新生儿们不再受到线粒体遗传疾病的困扰。美国联合线粒体疾病基金会成员、迈阿密大学细胞生物学家卡洛斯·莫拉依斯（Carlos Moraes）认为，该研究虽然存在一定风险，但利将大于弊。然而，资金问题是这一计划进展缓慢的主要原因，“我们似乎又回到了几年之前。”他无奈道。

关注科研群体中性侵现象的敢言者

克兰西： 一位关注令人烦恼的性侵趋势的人类学家

伊利诺大学人类学家凯瑟琳·克兰西（Kathryn Clancy）热爱她在波兰农村进行的博士论文野外调查工作。在收集女性生殖健康研究的生物学标本之余，晚上与同行的一些女性科学家玩棋盘游戏，听流行音乐，是她野外考察工作的美好回忆。

几年后，她听说很多人类学家有着与她完全不同的野外调查回忆，包括她朋友所在大学组织的一次野外调查中遭遇到同事的性侵犯。从那时起，克兰西决定采取一些行动，从 2012年 1月开始，她将这类事件匿名在博客上发表。但她很快意识到，这还远远不够。于是她与三名合作者一起，通过网络调查向同行发出呼吁，分享在野外调查中的经历。

2013年4月，在一次伦理学研讨会上，克兰西的团队在会上宣布了她们的调查结果：在124名参加野外调查的人类学家中，59%的人经历过不适当的性骚扰言论，18%的人经历过实质性的性骚扰或性侵犯；而且，年轻的女研究生通常是受害目标，性骚扰者通常是博士生、博士后和教授，而非临时雇用的当地工人。

之后，克兰西团队将调查范围扩大到所有需要在野外工作的研究人员。在666名被调查者中，涉及的领域包括考古学、地质学和动物学，调查结果基本相同。克兰西坦承，受骚扰的群体可能不具代表性，然而，调查结果却震惊了人类学界。美国人类学协会随即发表声明，坚称对性骚扰行为采取零容忍政策，其他专业群体也迅速出台了类似的政策。

通过调查，克兰西团队发现许多受害者因担心在工作中被刁难而保持沉默，而一些敢于提起正式申诉的受害人，往往被告知“先不要声张”或“等待处理”，只有极少数的申诉者对处理结果满意。然而，这种创伤的影响对许多人来说是一种难以抹去的噩梦。“每次你在做实验时，就会想起曾经发生过的事情。”克兰西说道。一些人为此不堪经历而不得不离开她们热爱的科研事业。“毫无疑问，我们正在失去一批优秀人才”

布朗大学的生化学家、地球科学女性网络支持团体的创始人之一梅雷迪斯·黑斯廷斯（Meredith Hastings）认为，像这类发生在科研领域内、但通常被人们忽略的现象需要有人来关注。“在有人大声说出来之前，你都不知道这些问题究竟有多普遍。”

太阳能电池新材料的推广者

史奈斯：一位推出大有前途的太阳能电池材料的能源物理学家

“我一直想成为一名发明家，” 英国牛津大学 35岁的物理学家亨利·史奈斯（Henry Snaith）最终实现了他童年的理想。2013年，史奈斯力推的钙钛矿半导体材料，令材料研究人员大为惊叹。

而在过去几年里，其他研究人员利用这些材料制造出低效而复杂的光伏设备。为提高太阳能电池的效率，史奈斯意识到，如果更好地驾驭这种材料，应该可以产生更纯化廉价的设计。如今，用这种材料制造的太阳能电池即将实现商业化生产。

世界上大多数太阳能电池是由硅材料制造，光电转换效率约为17%～25%，几乎是光合作用的10倍。但较厚纯硅块的制造成本高昂，而含有半导体材料的薄膜太阳能电池虽然造价便宜，但效率较低，目前的转换效率为15%以上。而钙钛矿太阳能电池则结合了两者的优点。

史奈斯设计的甲基－铵氯化碘化铅太阳能电池其效率目前已达到15%，“其性能很快将达到一个较高的水平。”史奈斯的博士生导师、英国剑桥大学的理查德·弗兰德（Richard Friend）说道。史奈斯认为，通过微调——改变氯的平衡和碘化——钙钛矿电池可与效率达到29%的晶体砷化镓电池相竞争，后者多用于卫星上，由于其成本昂贵，难以广泛推广。

“我不认为有比这更便宜的光伏材料，”史奈斯说，“我们曾试验将设备放在自来水龙头下，它仍然能够正常工作。”由钙钛矿材料制成的太阳能电池不含铅，处理起来更容易。史奈斯选择太阳能电池作为他的研究重点，是因为其在清洁能源中能占有一席之地。他认为，风能涉及太多工程问题，核聚变离我们似乎还太过遥远。而光伏电池可以有许多改进的空间，一旦有新发现，可以随即改进，并带来实际的利益。

太阳能电池制造商开始对钙钛矿产生兴趣，但史奈斯希望能更上一层楼。2010年，他与人合作一起创建了牛津光电公司，旨在开发将透明光伏电池结合进窗户玻璃，并希望到2017年，这种新颖玻璃的价格不会超过传统玻璃的价格。

史奈史还在期待着自己的下一个发明。他指出，如果光伏发电能够真正起飞，我们需要有一种更好的方式来存储太阳能，以备不时之需。他的下一步的目标是“研制出更好的电池电极。”

[资料来源：Nature][责任编辑：则 鸣]