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2009中国十大科学新锐

来源:北京科技报
摘要:在世界科学前沿领域,如今活跃着许多中国人的身影。我们的“青年科学家”栏目,从去年开始通过检索国际权威学术期刊,寻找那些论文刚刚发表的中国年轻科学家,与他们进行每周一次的对话,让国人及时分享他们获得重大发现的喜悦,瞥见他们那远离世俗、灵光闪现的尊贵灵魂。又到了年终回顾的时候,我们从中筛选了10位科研主......

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  在世界科学前沿领域,如今活跃着许多中国人的身影。我们的“青年科学家”栏目,从去年开始通过检索国际权威学术期刊,寻找那些论文刚刚发表的中国年轻科学家,与他们进行每周一次的对话,让国人及时分享他们获得重大发现的喜悦,瞥见他们那远离世俗、灵光闪现的尊贵灵魂。



  又到了年终回顾的时候,我们从中筛选了10位科研主题更贴近普通读者兴趣的科学家,作为“2009中国十大科学新锐”推出,希望他们的形象就像传播火种的天使,在我们的社会中撒下科学精神的种子。



  周琪:克隆鼠  “小小”之父



  周琪,中国科学院动物研究所研究员,从事哺乳动物克隆方面的研究,中国科学院“百人计划”入选者,“国家杰出青年科学基金”获得者,国家重点基础研究发展规划项目(973)首席科学家



  新锐发现:



  7月23日,科学家周琪在《自然》杂志发表的一篇文章让一只9个月大、看上去与普通小鼠没有任何区别的克隆鼠“小小”成为全球关注的明星。它的诞生首次证实,体细胞可以被改造成为与胚胎干细胞类似的多能性干细胞。



  在试验中,周琪向小鼠皮肤组织中的成纤维细胞注入了4个基因,将其改造成一种干细胞,并命名为iPS细胞。它具有与胚胎干细胞相似的全能性,能发育成一个完整的生命体。因此,“小小”的生命并非来源于普通的受精卵,也不像其他克隆动物那样由“体细胞核移植技术”获得,它是世界上第一只完全由皮肤细胞,经“重新编程”改造为干细胞,进而“孕育”出的生命,而且有着正常的生殖和繁育能力。



  新锐感言:



  胚胎干细胞是人类修补器官的希望所在,但为了提取胚胎干细胞而毁掉一个本来有可能发育成人的胚胎,在伦理方面备受争议。而以人工诱导方式使成体细胞“变身”iPS细胞,就巧妙地避开了这一“雷区”。这一技术的应用有望成为器官再生医学和现代生物细胞疗法的重要细胞来源。



  科研工作一直是我生活的重心,目前的研究状况并没有使我满足。“小小”的健康成长只是第一步,它的繁殖质量、后代健康状况等都需要深入研究。“但可以想象,iPS细胞的广泛应用将会给人类健康带来福音。科学是探索未知的世界,但只有遵循伦理道德的科学才是造福于人类的。如果社会学家提出对相关人类细胞技术的限制,那我会义不容辞地遵守这些规定!”



  吴际:生理卫生课因她改写



  吴际,上海交通大学生命科学技术学院教授,现主持国家自然科学基金重点项目,  国家自然科学基金重大研究计划培育项目



  新锐发现:



  以前科学界认为,女性出生后身体不会再发育出卵母细胞。然而,科学家吴际带领她的研究小组,首次在小鼠的卵巢中找到了雌性生殖干细胞。4月13日,国际著名学术期刊《自然—细胞生物学》在线发表了这项颠覆了传统生殖观念的研究成果。



  这个发现对于吴际来说有些意外,她在培养体外卵巢组织的过程当中,经常发现卵母细胞的数目有些异常,似乎要比教科书上说的多一些。这个现象令她感觉非常疑惑。因为经典女性生殖学理论认为,成年卵巢里没有生殖干细胞,因此不可能“繁育”出这些多出来的卵母细胞。经过十多年的学习和潜心研究,吴际运用了一系列生化、细胞、遗传和分子生物学的手段,终于在小鼠的体内找到了雌性生殖干细胞,成功地将其分离了出来,并移植到不孕的雌性小鼠体内,成功地帮助雌性小鼠生下了幼崽,这个幼鼠非常健康,而且也有正常的繁殖能力。



  新锐感言:



  这项研究,意味着女性生殖将不再受年龄的限制,其前提在于,只要能在体内发现雌性生殖干细胞,成功将其分离出来并保存,女性就可以在想生育的时候再生而不必担心“绝经”问题。将这项研究成果应用到临床医学,就可以延长女性的生育期、解决女性卵巢功能早衰、不孕症等生殖问题。而那些目前不得不接受卵细胞捐赠的女性,将来也能够拥有自己遗传学意义上的孩子,这对提高这些女性的幸福感、地位有很大的意义。



  现在想想,对“板上钉钉”的经典理论提出异议太需要勇气和决心了。同行的质疑、传统观念的束缚、科研条件和技术的限制,都给我带来了前所未有的压力和挑战。幸运的是,我坚持的方向是对的。论文发出去以后,《自然-细胞生物学》杂志的审稿人对此非常惊讶,他们难以相信,一个八十多年的学说,居然被中国科学家的实验推翻了,这具有轰动性的影响。我认为,让世界听到来自“Chinese  scientist”(中国科学家)的声音,是外界对自己最高的褒奖!



  罗非:每个人眼中的世界都不同



  罗非,中科院心理所心理健康重点实验室研究员,中科院“百人计划”入选者,美国神经科学学会会员



  新锐发现:



  安慰剂的镇痛效应一直都很神秘,人们常常用“心理暗示”去解释安慰剂的作用。4月24日,《心理药理学》杂志介绍了科学家罗非和他同事的一项研究,这项研究彻底颠覆了关于安慰剂的传统理论。



  通过实验罗非发现,不同类型的安慰剂对小鼠都产生了镇痛效应,但是小鼠没有像人一样的认知能力,这就说明安慰剂的镇痛效果并不是通过“心理暗示”达到的。通过进一步实验,罗非发现,安慰剂发生作用的真正原因是它调动了小鼠体内一种类似吗啡原理的止痛机制,从而起到止痛的作用。因此他推断,安慰剂在人体发生作用是因为人体自身就带有止痛的机制,安慰剂有没有作用要看这种机制能否被“动员”起来。



  新锐感言:



  通过对安慰剂作用原理的认识,我们找到了一个全新的视角,从而重新认识药物的研究与使用方法,这就有利于减少药物对人体的副作用。



  我对这项研究的兴趣不仅于此,它还揭示了很多更深入的问题。我们每个人对世界的感受实际上都是通过神经网络处理之后才产生的,也就是说,外部的物理刺激必须通过神经网络才能进入到人的心理世界。因此,从神经科学的角度来讲,我们对世界的认识是没有办法很客观的。例如安慰剂,当你认为它能缓解疼痛时,你的身体就会对此作出反应。由于神经网络处理信息时会受到很多因素的影响,因此我们看到的世界可能并不是它的原貌,这也说明为什么每个人眼中的世界都是不同的。



  蔡亭芬:找到调控寿命钥匙



  蔡亭芬,台湾阳明大学生命科学系暨基因体科学研究所副教授、台湾卫生研究院分子与基因医学研究组副研究员



  新锐发现:



  科学家蔡亭芬及其合作团队在小鼠身上发现,有一种基因可以调控哺乳动物寿命的长短。这一研究成果发表在5月15日的《基因与发育》上,其研究成果也引起了学术界的高度关注。



  Cisd2是一个哺乳动物都有的基因,而且小鼠的衰老表现和人类很相似,牙齿松动、白发苍苍、肌肉萎缩、神经退化……而这些都是细胞能量丢失的表现。为细胞制造能量的工厂是粒腺体,研究人员发现,缺失了Cisd2基因的小鼠,粒腺体出现了破损而渐渐坏死,因此也就无法制造能量。经过两年多的实验,蔡亭芬通过一系列方法让这个基因表现得更活跃,从而延长了小鼠的寿命,平均达到相当于人类90岁的年龄。



  新锐感言:



  我的这篇论文只是寿命研究的开头,往后我可能更加注重能量代谢的研究。虽然我们还没有研究到人,但是能够证明在哺乳动物中有一个基因会影响寿命也很让我惊喜。人不可能长生不老,但可以活得更好、更长寿。这项研究是人类寿命研究的新的突破。



  我们是在寻找与肝癌有关的基因时意外发现长寿基因的。至今我还是没有找到与肝癌有关的基因,这曾经让我感到困扰和沮丧,而就在我心灰意冷的时候,意外的发现却给我的研究打开了另一扇门。科研有时候很奇妙,当你苦恼于某项数据或现象时,换个角度说不定就会有惊喜出现。



  王瑞武:物种之间的合作真相



  王瑞武,中国科学院昆明动物研究所,副研究员。从事互利合作行为的研究。主持过两项有关合作行为演化的国家自然科学基金。该研究也得到国家973项目的资助



  新锐发现:



  2009年11月12日,《公共科学图书馆·综合》杂志的重要版面刊登了王瑞武等科学家发现物种间“互利合作”行为原因的文章,他的这项研究推翻了学界的经典理论。



  榕树与小蜂,一直是研究物种之间如何形成稳定合作关系的经典模式系统之一。传统理论认为,榕树需要小蜂帮其传粉,小蜂需要把卵寄生在榕树的花朵上,这导致一部分花朵无法顺利发育出种子。在这样的前提下,榕树与小蜂还能够很好地共生,是因为榕树与小蜂之间存在自我抑制与合作等机制。



  但是,王瑞武和他的团队通过一年的观察和资料收集发现,实际上,那种极端案例——小蜂卵占据了一棵树上的所有花朵是存在的。榕树与小蜂之间大系统的平衡是从小蜂之间的战斗而来的。为了争取在有限的榕树花上产更多的卵,小蜂之间会相互打斗,导致一部分小蜂死亡。正是实力的不对等,作为弱势方的小蜂更愿意与同样弱势的小蜂进行竞争,而不愿与强势的榕树进行竞争,这从侧面形成了小蜂和榕树之间的合作,也就是大系统的平衡。



  新锐感言:



  这种有趣的现象不仅存在于榕树与小蜂之间,更为复杂的系统例如人类社会,也是依靠很多简单的规律运转的。我们所做的新理论颠覆了传统学说的惯性思维,发现了世间万物合作的机制。这种思考模式有很多用途,现在我正和肿瘤学方面的专家合作,希望它能为深入认识肿瘤和癌症发生的原因提供帮助。



  其实,新发现带给我的并不都是惊喜,我们提出的这个理论几乎把这个领域的专家都得罪了,甚至论文发表也受到了阻力。但这难道不是更酷的事情吗?我坚信,客观事实的存在只要有理论和证据去说明它,无论什么样的阻力都阻止不了科学的进步和完善。



  赖旭龙:峨眉山引发物种大灭绝



  赖旭龙,现任中国地质大学国际合作处处长,生命科学研究所所长,曾获地质矿产部科技成果二等奖,中国地质学会第四届青年地质科技奖等



  新锐发现:



  2.5亿年前,地球经历了一场前所未有的物种灭绝事件,成为科学界的一个不解之谜。5月29日,《科学》杂志发表了科学家赖旭龙和他的研究团队历时4年完成的研究成果,谜案的元凶最终圈定为玄武岩火山大爆发。



  科学家发现,大规模的火山爆发往往发生在陆地,但陆地上的物种较少,而且分散,不易形成化石,因此很难直接把火山爆发和物种灭绝联系起来。峨眉山玄武岩火山大喷发,却发生在浅海这样的海相环境中,这就为研究海洋生物的集体灭绝行为,提供了难得的“窗口”。



  赖旭龙在贵州熊家场发现了在火山喷发的间歇期保存良好的海相地层。为研究火山爆发和不同种类生物灭绝的时间相关性,提供了迄今为止最精确也是最直接的证据。峨眉山玄武岩的火山喷发规模巨大,在中国西南瞬间释放了至少覆盖25万平方公里的熔岩,大规模的火山活动造成环境恶化,导致海洋生态系统受到冲击,从而造成了生物灭绝。



  新锐感言:



  地质研究工作者经常风餐露宿,在常人看来,辛苦又枯燥。但我不在乎,因为这里面的乐趣只有深入参与才能体会到,每次发现一些有价值的化石,那种喜悦有“淘到宝”的感觉。将收集到的“宝贝”进行分析,发现其隐藏的秘密,感觉就像在读一部史书,让我沉溺其中。



  施建农:神童的异常脑电波



  施建农,中国科学院心理研究所研究员,超常儿童教育专家,世界天才儿童研究协会亚太地区理事会主席



  新锐发现:



  神童为什么天生就聪明?科学家施建农及其研究小组在对两组不同智力水平的儿童进行研究后发现,“神童”的大脑对注意力之外的信息有着更好的处理能力。他们的成果也发表在了该领域的权威杂志《高能力研究》上。



  人类的大脑具备自动处理信息的能力,也就是当人们专著于一件事情时,对其他发生的事情也会注意到,同时对这些非注意的信息进行加工。这种能力表现在脑电波上,是以一种慢波的方式来反应的,而慢波活动也被看成是智力和认知功能的基础。在实验中,施建农发现,神童大脑中出现慢波的概率比普通儿童更高,这说明,他们的大脑对非注意信息的处理能力更好,也更聪明。



  新锐感言:



  大脑自动处理信息的能力与“灵感”、“创造性”有关。现在,我们的研究受到了国际科学界的关注,因为它是一把钥匙,可以打开研究人类创造力来源的大门。



  孩子是我关注的对象,儿童教育也是我热衷的事业。和孩子接触是很开心的,说我是大孩子?没有关系,我是他们的朋友,是他们的老师,孩子们的问题就是我的问题。



  周欣悦:数钱能镇痛的奥秘



  周欣悦,中山大学心理学系副教授,美国亚利桑拉大学哲学博士



  新锐发现:



  金钱不仅有它的货币价值,凝视或触摸金钱还可以减轻疼痛。5月14日,《自然》在线报道了周欣悦与她的团队的研究,与此同时,著名心理学刊物《心理科学》也对此进行了报道。



  此前的研究已发现,当人挨骂或挨打时大脑中的反应都来自同一个区域,人的感觉都是“疼痛”。周欣悦通过两组实验发现,人们在感受到社会排斥或生理疼痛时,会增加对金钱的追求。当人们在数钱或触摸钱时,会减轻社会排斥或生理伤害带来的疼痛,而在失去金钱时,这两种疼痛都在加剧。



  新锐感言:



  很多人在看完我们的研究后都问我,“你是不是在吹捧拜金主义?”其实,金钱的镇痛效果是很短暂的,良好而持久的社会关系才是更可靠的。这也是我们实验的真正意义,面对两种能够帮助我们抵御疼痛的方法,改善社会关系和数钱,显然选择金钱并不明智。它只是在人们寻求社会关系失败之后转而寻求的一种抵御手段。



  通过这点我们也认识到当人们失去财富,比如金融危机的时候,人们就更需要相互关心,即便是一句问候都会有重要的“止痛”作用。



  其实我做的每一项科学实验,最初都不会想到它将来怎么应用,而是被好奇心驱使,一步一步地进行实验。很多人认为我的研究很有趣,很另类。也许我进入这个领域的时间比较短,因此不会太墨守成规,容易想到一些新鲜的问题。



  蒋田仔:人生之苦的大脑原因



  蒋田仔,中国科学院自动化研究所研究员。曾获国家自然科学奖二等奖等



  新锐发现:



  当你权衡得失,做出决定的时候脑神经的反应会有怎样的差异?科学家蒋田仔首次在世界上对这一问题进行了研究,为人们选择时存在的非理性偏差提供了新的科学证据。他的相关研究报告也在线发表在著名学术杂志《脑研究》上。



  蒋田仔和他的研究团队借助脑成像技术,记录了被试在面对“得到钱”和“失去钱”两种选择时的大脑活动。研究人员发现,当“失去钱”时,被试大脑中的理性区域比“得到钱”时激活更强。同时,脑中和厌恶、害怕等负性情绪相关的区域也显著被激活。这说明,人类的大脑对“失去”比对“获得”更加敏感。而当面临“现在得到钱”和“将来得到更多钱”的选择时,被试大脑中的感性区域在“现在得到钱”时被激活了。这说明很多人在做抉择时都会受感情影响,人们更倾向于从现在的短期行为中获取暂时利益。这也可以说是一种冲动行为。



  新锐感言:



  我们的研究方法在世界脑影像领域是最前沿的技术方法之一。通过对正常人大脑的研究,我们发现了一些关键性脑区。我希望基础科学的研究能够更多地应用于实际生活当中。现在,很多治疗网瘾的方法备受争议,我的研究和发现可以为治疗毒瘾、药物成瘾、精神疾病等领域提供科学的指导和参考,我期待着!



  朴世龙:中国碳家底为谈判争气



  朴世龙,北京大学城市与环境学院研究员,曾获教育部自然科学一等奖,以及国家自然科学二等奖



  新锐发现:



  4月23日出版的《自然》杂志刊登了科学家朴世龙最新的研究成果,这篇文章首次得出了我国陆地生态系统碳收支的数据,也就是中国的碳家底。



  碳循环是地球上最大的物质和能量循环,二氧化碳在大气、海洋以及陆地生物圈三个巨大的系统之间进行着交换,其中,陆地生物圈被认为是一个二氧化碳收支平衡的系统。



  工业化社会以前,全球碳循环处于一种动态平衡状态。但是,到了近代社会,人类活动巨大地改变了全球碳循环过程,打破了原本“平衡”的状况,使其需要额外吸收因人类工业活动而排放出的大量的碳。其中,被陆地生态系统吸收的一部分碳,科学界称之为陆地碳汇。



  根据朴世龙的研究,上世纪80年代和90年代,中国陆地生态系统碳储量平均每年增加1.9~2.6  亿吨。我们能够抵消28%~37%的工业碳排放量。



  新锐感言:



  我的研究结论不仅回答了我国陆地生态系统到底能够在多大程度上吸收或者说抵消温室气体排放这一问题,使之成为我国制定温室气体减排政策的科学依据和参与联合国气候变化谈判的重要筹码。《自然》杂志编辑曾表示,“这份中国陆地碳循环综合评估论文的发表填补了全球碳平衡中一个重要的空白”。



  这项研究的结果让我觉得很提气,我国的碳汇能力并不比欧美国家差。要知道,我们能够抵消28%~37%的工业碳排放量,这个数值显著地高于欧洲的7%~12%,与美国的数值相近。如果没有碳汇数据,别人可能说你是碳源,这是非常不利于我们在国际间谈判的。
作者:
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