《自然》2019年度科学人物

编译 方陵生

《自然》杂志每年都会评选出当年在科学领域有重要影响的人物。他们有可能带来了科学突破，有些人将一些至关重要的问题推到了公众的关注中，又有些人物因为一些争议事件而被关注，但总而言之，他们在2019年一些最重要的科学时刻发挥了作用。

里卡多•加尔旺

巴西物理学家——不畏权势的科学卫士

他为保护“地球之肺”亚马逊森林，敢于挑战巴西政府，成为环境保护战线上的一位英雄人物

2019年7月19日，巴西总统贾伊尔•博索纳罗（Jair Bolsonaro）猛烈抨击了圣保罗国家空间研究所（INPE）里卡多•加尔旺（Ricardo Galvão）小组关于毁林行为的报告，这份分析报告让总统感到愤怒。报告指出，亚马逊森林砍伐急剧增加，对地球环境造成了极大危害。但总统指责科学家在数据上撒谎，并暗指该研究所负责人加尔旺可能与环保主义者勾结。这位72岁的核聚变物理学家感到震惊，自己竟然被总统给盯上了。

加尔旺并没有立即做出反应，而是给了自己12个小时的时间准备如何回应。经过一个不眠之夜，他决定为INPE科学家辩护。他指责总统懦弱，并呼吁面对面的会谈，他知道他的做法可能会导致自己失业，但他不知道的是，他会成为英雄，受到科学界同事的赞誉，甚至街上的陌生人也为他叫好，一位女性甚至在圣保罗的地铁上拦住他，感谢他勇敢面对博索纳罗，感谢他让她理解为什么保护亚马逊雨林如此重要。

圣保罗大学大气物理学家、加尔旺的同事保罗•阿尔塔索（Paulo Artaxo）说道：“他因捍卫科学和反对独裁主义的明确、坚定立场丢掉了工作。博索纳罗政府和1964—1985年间统治巴西的独裁政权之间的相似之处令人担忧，包括有对任何不支持其政治目标的证据发起攻击的倾向，我们需要像加尔旺这样的人，为捍卫科学勇敢站出来。”

这不是加尔旺第一次与博索纳罗政府发生冲突。官员们一再质疑INPE通过卫星图像详细分析发出的关于森林砍伐警报的准确性。然而，这一次，总统抨击了科学家和巴西顶级科学机构之一——INPE的诚信。不出所料，加尔旺在为INPE辩护两周后被解雇，就在亚马逊河燃烧季节开始之时。

巴西作为环境领导者的声誉近年来一直在恶化。该国在2004—2012年间成功遏制了80%以上的森林砍伐，但积极的环境执法最终却引发了政治反弹和森林砍伐现象增多。

这件事后，加尔旺回到了他以前在圣保罗大学的职位。不喜欢出风头的他正准备停止接受采访，专注于他的核聚变研究。然而，在收到了许多科学家同事为感谢他直言不讳的来信后，他意识到，面对政治压力，作为一名物理学家，他有责任继续代表科学以及科学家始终不渝地承担起宣传保护地球环境重要性的责任。“为感谢大家的信任和支持，我决定要坚持下去。”加尔旺说道。

维多利亚•卡斯皮

加拿大天体物理学家——快速射电暴的太空“猎手”

她开发创新技术射电望远镜以追踪宇宙中神秘的快速射电暴（简写FRB）。

在过去的四分之一个世纪里，维多利亚•卡斯皮（Victoria Kaspi）使用世界各类顶级望远镜跟踪研究基础天文学。2017年，卡斯皮参与了加拿大氢强度测绘实验（CHIME）——一台超高性能的干涉射电望远镜的建造，并通过数百根电缆将其连接到功能强大的计算机上。2019年，卡斯皮和其他几十名天文学家的努力获得了回报。CHIME成为世界上最强大的快速射电暴 “捕手”。位于不列颠哥伦比亚省南部的CHIME已发现了数百次FRB爆发，比任何其他望远镜发现的都多。天文学家希望能用它来解决确定信号来源的难题。

卡斯皮在赋予CHIME强大的FRB探测能力方面发挥了重要作用。该望远镜最初设计用于绘制来自遥远星系的氢排放图，以回答关于早期宇宙的问题。但是该项目开始实施时（2010年初），捕捉宇宙神秘射线FRB这一新兴领域也在发展之中。她职业生涯的大部分时间都在研究被称为中子星的超致密恒星残骸。但突然之间，一个新的天体物理学之谜出现了。卡斯皮一直在思考如何利用CHIME来研究快速旋转中子星，她发现此望远镜的灵敏度和大视域可能是捕捉FRB的理想选择，但前提是它必须升级，增加另一种具备足够强大计算能力的仪器，使望远镜能够以每秒1 000次的速度在16 000个不同的频率上收集数据。温哥华不列颠哥伦比亚大学的天文学家英格丽德•斯泰尔斯（Ingrid Stairs）表示：“几个月之内，她就推进了这个大提案的落实。”

卡斯皮和宇宙学家一起合作开发这款用来寻找FRB的新型望远镜，为此向项目主要资助者渥太华的加拿大创新基金会申请更多资金。卡斯皮表示：“我们都知道这非常激进，因为望远镜还没建成，而我们却提议在望远镜上新增一些设备。”但卡斯皮成功了。她专业的科学积淀帮助科研人员赢得了资助，她的人脉网也让她有能力建立起一个庞大而多样的团队。澳大利亚墨尔本斯温伯恩科技大学的天文学家马修•贝莱斯（Matthew Bailes）认为，她将资深宇宙学家和新的FRB探寻研究者整合在一起的能力起到了至关重要的作用。

内纳德•赛斯坦

美国神经科学家——大脑“死而复生”实验重新定义生与死

他复活了脱离本体的猪脑，大脑“死而复生”实验挑战着生与死的定义

2016年的一个下午，内纳德•塞斯坦（Nenad Sestan）正在办公室工作，这时他听到大厅对面一个房间里两名实验室成员兴奋地对着显微镜在笑。塞斯坦猜测“一定发生了什么不同寻常的事情，可能是超出我们预期的好事情” 。

原来，在康涅狄格州纽黑文耶鲁医学院里，研究人员在已死亡猪体内取出的大脑中发现了脑电活动。塞斯坦意识到，原本用来寻找更好保存脑组织以供研究的一项辅助实验，现在却已演变成了一个可以重新定义我们对生与死理解的重大发现。

但研究人员很快担忧了起来，因为电活动意味着意识。塞斯坦立即做了两件事：首先他停止了实验，然后联系了资助他研究的美国国立卫生研究院，以及耶鲁大学的生物伦理学家。在接下来的几个月里，专家们仔细研究了这一实验的潜在伦理含义，例如“复活”的大脑是否拥有意识，医生是否需要重新考虑脑死亡的定义等。

但总的来说，这一发现与其说是令人担忧，不如说是令人兴奋。该研究结果表明，缺氧（可能发生在中风或严重受伤期间）对脑细胞的损害没有之前想象的那么大。

自从2019年4月该篇论文在《自然》杂志发表以来，该团队一直忙于回应媒体和科学家的询问，以至于没有进行进一步的实验。塞斯坦还是想继续致力他最初的研究目标，例如，大脑“复活”能维持多长时间，以及这项技术能否应用于其他移植器官的保存等。

桑德拉•迪亚斯

阿根廷生态学家——全球生物多样性守护者

她和她的同事对地球生态系统进行了评估，并呼吁人们刻不容缓地行动起来

2019年5月4日，桑德拉•迪亚斯（Sandra Díaz）和其他144名研究人员向世界传递了一个反映地球生态系统严酷现实的信息。他们完成了有史以来世界生物多样性最详尽的一项研究，消息比大多数研究人员所想象的还要糟糕：由于人类活动，100万个物种正在走向灭绝，需要我们采取强有力的行动来阻止这一趋势。“地球物种正在以比过去1 000万年的平均速度至少快几十到几百倍的灭绝速度消失。我们的生物多样性安全网几乎被拉伸到极限。”迪亚斯如是说。

令人震惊的发现来自生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）。阿根廷科尔多瓦国立大学生态学家迪亚斯是该小组的三位负责人之一。在过去三年的大部分时间里，她和她的同事——印第安纳大学布鲁明顿分校的人类学家爱德华多•布朗迪齐奥（Eduardo Brondízio）和德国哈雷亥姆霍兹环境研究中心的生态学家约瑟夫•塞特勒（Josef Settele）在物理研讨会和虚拟工作组会议上，与来自51个国家的专家们一起对来自15 000多个来源的信息进行了梳理分析。

在长达1 500页的报告里他们宣称，除非各国做出重大改变，比如放弃经济必须持续增长的观点，否则将无法实现生物多样性和可持续发展方面的全球目标。

迪亚斯指出：“没有了多样化的大自然，我们就无法过上我们想要的生活。经济发展不能继续以这种破坏性的方式进行，自然和人类都需要一种新的经济发展模式。”迪亚斯的这些见解都来自她走遍世界各地的调查研究结果。她现在有了“第二职业”，即通过她在IPBES的职位对决策产生影响。此次，她报告的观点为许多社会和环境保护组织所接受，这些组织正在推动政府机构对环境保护采取更强有力更紧迫的行动。

让-雅克•穆耶姆贝•塔姆福姆

刚果国家生物医学研究所所长——与埃博拉病毒对抗43年

他是埃博拉病毒的发现者之一。当下他正面临与病毒对抗的第十次战斗，也是迄今为止最艰难的一次

1976年，让-雅克•穆耶姆贝•塔姆福姆（Jean-Jacques Muyembe Tamfum）深入现在的刚果民主共和国热带森林，调查一种不明疾病的爆发，这种疾病可迅速致人死亡。当时这位年轻的研究人员在从病人身上抽取血样时感到有些奇怪，针刺后血液不会凝结，血溅到了他手上以及身边工作人员，在他身边工作的一些护士纷纷被这种不明病毒感染导致生命垂危，穆耶姆贝也开始担心起来，但奇迹般的是，他却一直未感染上这种后来被命名为埃博拉的病毒。

如今，在发现这种病毒43年后，穆耶姆贝正在领导刚果民主共和国应对迄今为止一直在反复爆发的埃博拉疫情。自2018年8月以来，该流行性疾病已在该国东北部造成2 200多人死亡，让这个已经遭受了25年冲突和政治不稳定打击的地区更是雪上加霜。

穆耶姆贝于7月用他历年来对抗埃博拉病毒的经验，结合先进的科学技术，领导了这次抗击病毒的行动。从1995年开始，他开发的一些公共卫生关键措施仍被用于控制病毒。在刚果民主共和国城市基奎特的一次大爆发中，他意识到最重要的一步是与社区公众展开对话，争取他们的信任，了解如何保护自己。他找到了在尊重埋葬死者风俗的同时将感染风险降至最低的途径。他还进行多方调查，推出更有效对抗埃博拉病毒的药物和疫苗。例如，在此次疫情暴发期间，他从埃博拉幸存者身上抽取血液，并将其注入8名感染者体内，希望抗体能消灭病毒，最后有7名感染者幸存了下来。

近期，由他的团队领导的一项由680人组成的对照临床试验显示，感染后不久接受抗体药物治疗的患者存活率达90%。

约翰尼斯•海尔-塞拉西

埃塞俄比亚古人类学家——重大发现改写人类演化谱系

他发现了一个保存完好的380万年前的头骨，动摇了一直以来被视为正统的人类演化谱系

2016年2月，俄亥俄州克利夫兰自然博物馆的古人类学家约翰尼斯•海尔-塞拉西（Yohannes Haile-Selassie）在埃塞俄比亚北部沙漠的一个考察点注意到了地面上一个白色的圆形物，大约有葡萄柚那么大，这个物体离几个小时前一个牧羊人发现的颚骨只有3米远。这两块化石合在一起构成了一个非常完整的早期人类头骨。通过年代测定可将它的时间追溯到380万年前，属于一个叫作南方古猿湖畔种（Australopithecus anamensis）的一个远古人种——已知最古老、最扑朔迷离的人类近亲。

这个头骨被命名为“MRD”，在2019年8月的《自然》杂志上向世界展示了这一发现，让研究人员第一次有机会看到了人类的这位神秘古代远亲的全貌。有些人认为其考古学意义只有另一个与其密切相关的物种——南方古猿阿法种（Australopithecus afarensis）320万年前的骨骼化石“露西”才能与之相匹敌。

海尔-塞拉西表示，MRD的重要性在于它来自化石记录的空白期。它的发现改写了人类进化树最古老分支的演化谱系，动摇了之前认定的一些观点。研究者以前认为露西所属的人种是从南方古猿湖畔种演化来的，是直接从某个物种进化到另一个物种的“经典”案例。但是通过观察新发现头骨特征，结合对之前一些已发现化石的重新分析，发现早期人类进化比研究人员所认为的更加扑朔迷离，南方古猿湖畔种和南方古猿阿法种的存在重叠了至少10万年。“如此完整的标本是很罕见的，新发现的MRD是一个具有里程碑意义的古人类颅骨。”加州大学伯克利分校的古人类学家、海尔-塞拉西导师蒂姆•怀特（Tim White）说道。

但并非每个人都认同海尔-塞拉西小组提出的新的人类进化谱系。该小组仍在对这个头盖骨进行研究，试图找出这个头盖骨在史前人类进化史位置上的更多线索。

邓宏魁

中国科学家——CRISPR基因编辑

一位中国科学家的研究表明，CRISPR基因编辑技术可安全地用于艾滋病病毒感染者

CRISPR-Cas9基因编辑系统开发的时间还不到十年，但它现在已经出现在临床应用上。来自北京大学邓宏魁实验室的一份研究报告表明，2019年将成为这一技术应用于人类身上的标志性一年。报告展示了CRISPR基因编辑拥有源源不断、无限制地产生抵抗艾滋病病毒的潜力。

这个方法受启发于“柏林病人”蒂莫西•雷•布朗（第一个被清除了体内病毒的人）。邓宏魁于20世纪90年代发现CCR5在艾滋病毒感染过程中扮演重要角色，他决定尝试编辑该基因。他从捐献者的骨髓中提取免疫匹配的造血干细胞，用CRISPR-Cas9进行编辑后移植到白血病和艾滋病患者体内。“我们希望能精确模仿柏林病人。”他说。

但为了安全起见，邓使用了混合策略来移植细胞，其中基因编辑细胞只占大约18%，病人的艾滋病毒感染仍然存在，但这一实验结果表明，经过CRISPR-Cas9编辑过的细胞在体内并没有引起不良反应。大约两年后的今天，经编辑的细胞仍可以在病人的血液中检测到。“我们最感兴趣的是这些细胞一直存留在病人的体内，这是此项研究的意义所在。”他说。

但是根据加利福尼亚大学伯克利分校的生物学家费奥多尔•乌尔诺夫（Fyodor Urnov）的说法，并未最后成功治疗艾滋病表明人们在转化这项技术时有些急于求成，乌尔诺夫也在试图将CRISPR推向临床。以前的实验表明，通过其他基因编辑方法（如锌指核酸酶）获得的临床益处取决于编辑过程的效率。

邓表示，不久将进行提高基因编辑细胞占比的实验。

约翰•马丁尼斯

美国物理学家——领导谷歌首次展示量子计算机

他领导的谷歌研究团队首次展示了一台量子计算机，其性能可以大大超越传统计算机

20世纪80年代中期，约翰•马丁尼斯（John Martinis）还是一名研究生，当时他去听的一个讲座为他以后的科学生涯奠定了方向，著名物理学家理查德•费曼提出了利用粒子的量子特性来制造计算机的想法对他触动很大，这种计算机可以做到传统机器不可能做的事情。“我认为这是一个很好的主意，如果能付诸实施，那将是一件非常了不起的事情。”马丁尼斯说。

2019年10月，马丁尼斯朝着费曼的梦想迈出了一大步。他领导的谷歌研究团队宣布并展示了他们开发的第一台量子计算机，其计算速度超越了现有最强大的传统计算机。“这个实验达到了我职业生涯的巅峰。”马丁尼斯说。

马丁尼斯花了17年时间进行支撑公司量子计算机硬件Sycamore的技术攻关，Sycamore的核心是被称为量子位的微小超导环，量子系统在被观察到之前似乎以多种状态存在。物理学家长期以来一直认为，利用量子位之间的相互作用可以使计算机在某些方面表现出色，比如探测不可探测的数据库和破解传统加密术。

马丁尼斯认为，此次研究的重要性在于展示了一些基本的东西：物理学家对量子相互作用的理解，在小量子系统中获得的认知，在更大的尺度和复杂性上仍然适用。他说：“这真是一个好消息。”

马丁尼斯还有更多的想法，他希望未来可以制造更好的量子芯片，以及开放Sycamore在云系统上供外部研究人员使用等；他还想开发一种验证所认为的随机数是否真正随机的方法。

瑞典“气候少女”——推动公众关注气候科学

她将气候问题推到了风口浪尖上，直言不讳地表达了她对当局在世界变暖严峻局势下却不作为的愤怒之情

在2019年9月举行的美国国会气候变化听证会上，葛丽塔•森伯格（Greta Thunberg）将一叠薄薄的文件推向立法者。这是政府间气候变化专门委员会的一份特别报告，预测了随着世界变暖的可怕后果。“我不是想让你们听我的，我是想让你们听科学家的，”她对立法者说道，“我希望你们团结在科学的背后，我希望你们采取真正的行动。”

科学家们花了几十年时间对气候变化提出警告，但他们无法像森伯格所做的那样唤起全球关注，但这位16岁的瑞典少女做到了，许多人都在为她加油。

苏黎世瑞士联邦理工学院的气候科学家索尼娅•塞内维拉特纳（Sonia Seneviratne）说道：“一些人可能想知道，为什么一个十几岁的女孩对气候问题的呼吁会比大多数气候研究人员多年来的努力得到更多的信任和关注。”塞内维拉特纳指出，“这是因为坦率和毫不掩饰的愤怒是最有力的。而作为科学家，我们通常不敢像她这样如此直言不讳地、发自内心地来展示真相。” 塞内维拉特纳说，尽管采取行动非常缓慢，但在她的影响和推动下，将激励和鼓舞气候研究人员继续对气候变化进行科学研究。

“葛丽塔鼓舞了科学家、活动家和决策者，”美国科学家联盟气候和能源项目主任安吉拉•莱福德•安德森（Angela Ledford Anderson）说。2019年7月，德国总理安格拉•默克尔（Angela Merkel）宣布了全面碳减排措施，并回应森伯格的抗议。

安德森指出：“也许森伯格的最大影响力将体现在下一代科学家身上。年轻一代期望科学能为政策提供信息，森伯格的行动将激励许多人去努力实现自己的科学家之梦。”