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2019诺贝尔物理、化学、生理或医学奖已揭晓,他们的研究如何改变世界?

阅读量:3751017 2019-10-24



10月7日起,开启了第118个诺贝尔奖,
6大重磅奖项将轮番揭晓。
今年的诺贝尔奖有哪些精彩看点?
一起来看看吧!
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2019诺贝尔生理或医学奖:
细胞氧感知机制——助力抗击癌症等疾病
北京时间10月7日下午,2019年诺贝尔生理学或医学奖揭晓。奖项授予了美国医学家William G. Kaelin Jr.(威廉·凯林)、英国医学家Sir. Peter J. Ratcliffe(彼得·拉特克利夫)和美国医学家Gregg L. Semenza(格雷格·塞门扎),以表彰他们“发现了细胞如何感知和适应氧气变化机制”。他们将平分900万瑞典克朗(约合人民币650万元)的奖金。

△图片来源:诺贝尔奖官方网站
诺贝尔奖官网介绍称,氧气的重要性已毋庸赘言,但细胞如何适应氧气水平的变化则一直不为人所知。今年诺贝尔生理学或医学奖获奖者的研究则开创性地揭示了生命中最重要的适应过程机制之一,帮助人们理解氧气含量如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础。这一发现也为抗击贫血、癌症和其他疾病的新策略铺平了道路。
这是个什么研究?
英国《卫报》称,今年的诺贝尔生理学或医学奖是真正的生理学奖,其核心在于身体对低氧环境的反应。当人体处于缺氧状态时,促红细胞生成素(Erythropoietin,EPO)就会增加,刺激骨髓生成新的红细胞,而红细胞则会带来氧气。但是,氧气含量减少是如何触发这种反应的?这就是今年的诺奖得主们想要回答的问题。
颁奖委员会成员、剑桥大学教授兰德尔·约翰逊表示,“许多科学家经常用‘教科书式发现’这个词,但今天这个真的是教科书式发现”,三位获奖人“发现了一种调节氧气含量下降时细胞如何适应的分子开关”。
据介绍,这个“开关”就是一种被称为缺氧诱导因子(Hypoxia-inducible factors,HIF)的蛋白质。他们发现,在正常的氧气条件下HIF会迅速分解,但当氧气含量下降时,HIF的含量会增加。更为重要的是,HIF还可以控制EPO的表达水平,如果将其DNA片段插入某基因旁,则该基因会被低氧条件诱导表达。
这一研究为何重要?
据介绍,人体对氧气含量变化的反应涉及从运动到胚胎发育的所有过程。它还与多种疾病有关,如慢性肾功能衰竭患者由于EPO减少多患有严重的贫血症。
据《卫报》报道,许多生理学方面的专家对这一奖项表示欢迎,认为这是对生理学基础研究的认可。英国生理学会主席布里吉特·兰姆称,“今年的诺贝尔奖将生理学放在了首要的、核心的位置,这是对生理学家重要研究的认可。诸如此类的尖端生理学研究正在增进我们对身体运作机制的了解,而这将帮助我们保持健康”。
西英格兰大学癌症生物学博士埃里克斯·格林豪评价称,今年诺奖对于“了解细胞如何感知和响应氧气含量的变化至关重要”,同时这“对于血液供应受损的相关疾病具有重大意义,包括实体瘤如乳腺癌、结肠直肠癌和胰腺癌等”。
事实上,凯林、拉特克利夫和塞门扎三人获得今年的诺贝尔生理学或医学奖并不令人意外。据《卫报》报道,早在2016年,这三人就因揭示了“人与动物对氧气含量的细胞感知机制”而获得了素有“美国诺贝尔奖”之称的拉斯克基础医学研究奖(Albert Lasker Basic Medical Research Award)。
2
2019诺贝尔物理学奖:
因为他们,人类重新认识宇宙
北京时间10月8日,瑞典皇家科学院公布将2019年诺贝尔物理学奖授予来自日内瓦大学的瑞士科学家Michel Mayor(米歇尔·麦耶)和Didier Queloz(迪迪埃·奎洛兹)以及普林斯顿大学的加拿大裔美国宇宙学家James Peebles(吉姆·皮布尔斯),他们将分享900万瑞典克朗(约合人民币650万元)的奖金。诺贝尔委员会表示:“他们改变了人们对宇宙结构和历史的新认识,并首次发现了围绕其他类太阳恒星运行的系外行星。这些发现将永远改变我们对世界的认识。”

△图片来源:诺贝尔奖官方网站
皮布尔斯:为50年来的宇宙学奠基
吉姆·皮布尔斯1935年出生于加拿大的温尼伯,1958年在加拿大曼尼托巴大学获得物理学学士学位,并于1962年在普林斯顿大学获得博士学位,现任普林斯顿大学教授。
自上世纪70年代年以来,他就是世界领先的理论宇宙学家。在这期间,他主要对暗物质、宇宙微波背景和结构形成等领域做出了理论贡献。他出版3本著作《物理宇宙学》《宇宙的大尺度结构》《物理宇宙学原理》,已经成为领域内的标准参考文献。
他的研究阐明了宇宙的结构和历史,为过去50年的宇宙学奠定了基础。
在20世纪60年代,大爆炸模型合理解释了宇宙的起源和现状。皮布尔斯对大爆炸模型做出了重要贡献。根据这一模型,140亿年前的宇宙是炽热且密集的,此后宇宙一直在膨胀,越来越大、越来越冷,大爆炸发生40万年后,宇宙开始变得透明,光线得以穿越太空,这种古老的辐射至今仍存在于我们周围,还有很多谜团待解。
皮布尔斯通过理论工具和计算,解释了这些从宇宙初期而来的大爆炸印记,并发现了新的物理过程。他发现,宇宙中只有5%的内容是已知的,构成了恒星、行星和我们。另外95%是未知的暗物质和暗能量,它们对于现代物理学来说是个谜,也是一个巨大的挑战。《卫报》报道解释,简单来说,暗能量是驱动宇宙运动的一种能量,暗物质是可能存在于宇宙中的一种不可见的物质,两者都不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。
在2019诺贝尔物理学奖揭晓后,诺贝尔奖委员会与获奖者吉姆·皮布尔斯进行语音连线,他接受了记者采访。
有记者提问“其他星球上是否存在生命?”皮布尔斯回答:“我们非常确定,其他星球上有一些可以被称为生命的东西,但是很难确定这样的生命是否和地球上的一样,也许化学家会对此进行研究。但是我们永远无法看到这些生命。”
还有记者邀请皮布尔斯对那些想要在科学领域深耕的年轻人提出一些建议,皮布尔斯说:“希望年轻人们怀揣着对科学的热爱踏入这一领域,一些奖项很诱人,但那不是你入行的原因,你应该被科学本身深深吸引。” 
麦耶和奎洛兹:打开了银河系的潘多拉盒子
来自瑞士的两位科学家目前都是日内瓦大学的教授,在奎洛兹就读博士期间,麦耶是他的导师。他们于1995年10月宣布在太阳系外首次发现一颗系外行星,它绕着银河系中的一颗太阳型恒星运转。这颗行星名为飞马座51b,绰号“伯洛尔芬”,这也是人类发现的第一颗“热木星”(指其公转轨道极为接近其宿主恒星的类木行星)。
两人的这一发现引发了天文学界的一场革命,此后银河系有4000多颗系外行星被发现。目前,科学家仍然在探索这个奇特的新世界。飞马座51b的发现,挑战了当时关于行星系统的已有构想,迫使科学家重新思考行星起源背后的物理过程。
麦耶和奎洛兹的卓越贡献使寻找系外行星的众多项目展开,最终可能会解答一个永恒问题,那就是地球之外是否还存在其他生命。
3
2019诺贝尔化学奖:
改变世界的锂离子电池
北京时间10月9日晚,瑞典皇家科学院将2019年诺贝尔化学奖授予John B.Goodenough(约翰·B·古迪纳夫)、M.Stanley Whittingham(M·斯坦利·威廷汉)和Akira Yoshino(吉野彰),以表彰他们在锂离子电池开发方面所做的贡献——该技术成功引领了一场储能革命。三位科学家发明了轻便的可携带电池,让人们可以在车和手机中使用,开启了电子设备便携化进程。

△图片来源:诺贝尔奖官方网站
诺贝尔化学奖委员会表示,三位科学家对这种轻便、可充电电池的开发做出了重要贡献,这些电池如今驱动着移动电话等便携式电子设备,让“零化石燃料的社会”成为了可能。
现年97岁的古迪纳夫是美国得克萨斯大学奥斯汀分校的固体物理学家,也是迄今最高龄的诺贝尔奖得主。三位科学家将平分900万瑞典克朗(约合人民币650万元)的奖金。
他们彻底改变了人们的生活
如今,锂电池已经被应用到人们生活中的方方面面,从手机到笔记本以及电动汽车,为人们的生活带来了极大的便利,而这与他们三人的贡献密不可分。
来自纽约州立大学宾汉姆顿分校的威廷汉在上世纪70年代曾就职于埃克森石油公司,他率先提出了可充电锂电池的概念,并研发了一款原型电池,使用金属锂作为负极,二硫化钛作为正极。这种电池的能量密度很高,锂离子向正极的传输过程也是可逆的,使得电池能够重复充电。然而,高昂的制造成本和安全隐患让这一技术的商业化困难重重。
70年代末到80年代初,古迪纳夫研发的可充电电池使用了能储存锂离子的层状氧化物作为正极,大大增强了能量密度。如今,这种锂钴氧化物依然是锂离子电池正极的首选材料。
到80年代,吉野彰再次对材料进行了改进,显著提高了安全性,让电池得以投入商业化生产。他的设计开创了使用可嵌入锂离子的富碳材料作为负极的先河。于1985年创建了首个商业上可行的锂离子电池。
锂电池于1991年首次进入市场,随后彻底改变了人们的生活。
4
为什么关注诺贝尔?
诺贝尔奖历经百年,截至2018年,已颁出590个奖项,共935个个人或组织获奖。时至今日,诺贝尔奖一直都被视为各领域最重要的荣誉之一。
“献给令全人类获得裨益者”是诺贝尔奖的宗旨,奖项背后的一个个研究成果,改变着我们的认知和生活。
诺贝尔奖更见证了人类改变世界、改变自身生存和生活状况的努力探索。青霉素的发现让葡萄球菌、链球菌等细菌感染的疾病治疗变得更加有效,挽救了千万个生命;对半导体的研究和晶体管效应的发现,使电子学发生了根本性的变革,拨快了自动化和信息化的步伐……今年诺贝尔生理学或医学奖获得者的开创性发现,解释了生命中最重要的适应过程的机制,为我们了解氧水平如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础,他们的发现也有助于抗击贫血、癌症和许多其他疾病。
我们关注诺贝尔奖,是因为每一年对诺贝尔奖得主及其研究成果的关注和了解都是一次集体科普,更是全社会对科学精神的褒扬。
其他奖项获奖情况:
北京时间10月10日,瑞典文学院宣布,将2018年诺贝尔文学奖授予Olga Tokarczuk(奥尔加·朵卡萩),将2019年诺贝尔文学奖授予Peter Handke(彼得·汉德克)。
北京时间10月11日,挪威诺贝尔委员会宣布,将2019年诺贝尔和平奖授予埃塞俄比亚总理Abiy Ahmed Ali(阿比·艾哈迈德·阿里)。
诺贝尔经济学奖将于北京时间10月14日17点45公布。
诺贝尔奖是以瑞典的著名化学家、硝化甘油炸药的发明人阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔(Alfred Bernhard Nobel)的部分遗产(3100万瑞典克朗)作为基金在1895年创立的奖项。在世界范围内,诺贝尔奖通常被认为是所有颁奖领域内最重要的奖项。
诺贝尔奖初设物理、化学、生理学或医学、文学、和平五个奖项,于1901年首次颁发。1968年,瑞典国家银行在成立300周年之际,捐出大额资金给诺贝尔基金,增设“瑞典国家银行纪念诺贝尔经济科学奖”;该奖于1969年首次颁发,人们习惯上称这个额外的奖项为诺贝尔经济学奖。诺贝尔奖以“诺贝尔奖基金会”每年的利息或投资收益授予世界上在这六个领域对人类做出最重大贡献的人。

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