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日志

三位诺贝尔物理学奖得主是谁?一人是中国“量子之父”导师,曾高度赞扬中国

已有 355 次阅读2022-10-4 05:26 |系统分类:时政

三位诺贝尔物理学奖得主是谁?一人是中国“量子之父”导师,曾高度赞扬中国

诺贝尔物理学奖获得者(来源:路透社)

诺贝尔物理学奖获得者(来源:路透社)

据诺贝尔奖官网消息,当地时间10月4日,瑞典皇家科学院宣布,法国科学家阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)、美国科学家约翰·克劳泽(John Clauser)、奥地利科学家安东·塞林格(Anton Zeilinger)荣膺2022年诺贝尔物理学奖。

三位获奖者都是“40后”

诺奖官网显示,阿斯佩、克劳泽和塞林格分别出生在法国、美国和奥地利。三位获奖者都出生于20世纪40年代,塞林格1945年出生,现年77岁;阿斯佩1947年出生,现年75岁;克劳泽1942年12月年出生,现年79岁。

从左往右塞林格、克劳泽和阿斯佩(来源:CNN)

从左往右塞林格、克劳泽和阿斯佩(来源:CNN)

克劳泽1942年出生于美国加利福尼亚州帕萨迪纳,1969年获得美国纽约哥伦比亚大学博士学位。

阿斯佩1947年出生于法国阿让,1983年在法国奥赛巴黎南部大学获得博士学位。他是法国巴黎萨克莱大学和巴黎综合理工学院教授。天文学家曾于1998年将一颗小行星以他的名字命名。

塞林格曾在维也纳技术大学和因斯布鲁克大学任职。他曾在麻省理工学院(MIT)、柏林洪堡大学、牛津默顿学院和巴黎法兰西学院担任访问职位。2008年,他因“对量子物理学基础的开创性概念和实验贡献”获得了英国物理研究所的首届艾萨克牛顿奖章。

三人是10年前诺奖热门人选

诺贝尔官网介绍,奖项以表彰他们“用纠缠光子进行的实验,建立了贝尔不等式的违反,并开创了量子信息科学”。三位研究人员独立工作,各自进行了新的实验来证明和研究量子纠缠。

据《科学美国人》介绍,量子纠缠是一种奇怪的现象,其中两个或多个粒子以纠缠状态存在。在这种奇怪的情况下,对其中一个粒子采取的行动可以瞬间波及整个纠缠的组合,从而确定其他粒子的行为,即使它们相距很远。量子纠缠是研究量子计算、通信和密码学的一个重要方面。

他们的发现推进了约翰·斯图尔特·贝尔的工作,他的定理改变了科学界对量子力学的理解。

诺贝尔物理学委员会成员伊娃·奥尔森表示,三位科学家的工作为量子信息科学作出了巨大贡献,“打开了通往另一个世界的大门,它动摇了我们解释测量结果的基础。”

诺贝尔物理学委员会主席安德斯·伊尔贝克则表示:“越来越清楚的是,一种新型的量子技术正在出现。我们可以看到,获奖者在纠缠态方面的工作非常重要,甚至超出了关于量子力学解释的基本问题。”

在获奖结果公布后,分析公司Clarivate 表示,它曾预测三人在 2011年获得诺贝尔奖,“基于分别出现在20世纪60年代、80年代和90年代的一系列高引用和独立发表的论文。”

中国“量子之父”的博士导师

根据公开资料显示,诺奖得主之一塞林格博士还是中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长、九三学社中央副主席潘建伟的博士生导师。

塞林格(来源:路透社)

塞林格(来源:路透社)

潘建伟1970年出生,41岁当选中国科学院院士,42岁获得量子信息科学领域最高奖项“国际量子通信奖”。

据中科大官网介绍,1996年,在中国科大获得理论物理硕士学位后,潘建伟投入奥地利维也纳大学塞林格教授门下攻读博士学位,理由是“塞林格教授当时刚刚50出头,年富力强,正处于学术活跃期。”

在塞林格的带领下,潘建伟以第二作者的身份开创性地完成了量子隐形传态实验论文,这一成果奠定了量子信息技术的可行性基础。

2016年我国成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空,潘建伟作为“墨子号”首席科学家,也被称为被称为中国“量子之父”。

作为潘建伟的博士生导师,在评价中国近年来在量子技术方面的研究成果时,塞林格给予了高度赞赏。他表示:“潘建伟与他的团队建立起来的成就令人瞩目,而且得到了中国政府的大力支持。与西欧任何一个国家相比,对这些项目的运作都更加系统化。”

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诺奖新得主 有位中国高足

诺奖新得主 有位中国高足

研究古人类基因的他

可能打开一扇

通往未来的大门

作者: 郑敖天

“他一直在摸索别人没有走过的路。”中科院分子生物学实验室主任付巧妹在接受《环球人物》专访时,如此谈到自己的老师——刚刚获得诺贝尔奖的斯万特·帕博。

2022年10月3日,帕博因其在古人类基因测序上的重大成就,被授予2022年诺贝尔生理学或医学奖。

这位一手创建了古人类基因学的世界级学者认为,要解答人类进化的奥秘,首先应去我们已灭绝的“表亲们”那里“串串门”。

·2022年诺贝尔生理学或医学奖得主斯万特·帕博。

·2022年诺贝尔生理学或医学奖得主斯万特·帕博。

诺奖新得主 有位中国高足

用基因去“串门”

今天的地球上,共生活着78亿人类,生物学家称我们为“现代人”。

从非洲大陆上躲避捕食者的古猿,到今天遍布全球,仰望星空的“万物之灵”。是什么让今天的人类如此独特?

这是帕博几十年来,一直试图解答的问题。

我们并不是地球上唯一存在过的“人类”。在漫长的演化史中,我们有不少“表亲”也留下了自己的足迹。

付巧妹说,通过解读这些“表亲”们的基因组,我们不仅能知晓人类的起源,也能打开无数通往医学、生物学、驯化学的新大门。

“通过极具前瞻性的研究,斯万特·帕博完成了一件看似不可能完成的任务:对已灭绝的尼安德特人进行基因测序。”诺贝尔奖委员会写道,“是什么让人类如此独特?他取得的新发现为我们进一步探索这一问题奠定了基础。”

尼安德特人是一群在40万年前生活在亚欧大陆的远古人类。但在智人(现代人的祖先)于7万年前走出非洲后不久,高度社会化的尼安德特人突然从地球上消失了。

使用现代技术复原的尼安德特人男(左)女(右)图像。

使用现代技术复原的尼安德特人男(左)女(右)图像。

付巧妹表示,对尼安德特人的灭绝原因,学界曾众说纷纭,有人认为他们是在与智人的生存斗争中落败,还有人认为他们在漫长的进化中,成为了欧洲人的祖先。

但帕博却通过多年的基因研究,证明了尼安德特人没有真正“灭绝”,而是存在于我们的基因组之中。

通过严谨的基因研究,帕博证明了现代的欧洲人与亚洲人身上,有1%-4%的尼安德特人基因。与此同时,他还发现许多亚洲人身上,存在另一种远古人类:丹尼索瓦人的基因。

帕博在接受采访时曾表示:“尼安德特人在某个时期可能有成千上万人,其他已经灭绝的人群也是如此,而现代人从过去的几百万最后发展到今天的几十亿。这是他们的命运截然不同的一个地方。尼安德特人的基因组有助于我们找到现代人与他们结局不同的原因。”

描述尼安德特人(后右)、丹尼索瓦人(后左)与现代智人联系的示意图。

描述尼安德特人(后右)、丹尼索瓦人(后左)与现代智人联系的示意图。

帕博说过,“人类基因组中的一个未解之谜是:我们仍不知道基因序列如何组成了一个活着的、呼吸着的人类个体。”

而他的研究,为解开这个未解之谜,打开了一扇门。也为未来无数学科的发展和突破奠定了基础。

诺奖新得主 有位中国高足

从研究木乃伊开始

付巧妹说,帕博是一位对科研非常热情,又极其严谨的学者。在科研中出现新突破时,帕博会展现出非凡的喜悦与好奇心。但在科研过程中,他又一丝不苟,实验中的每一个细节都逃不过他的眼睛。

作为帕博的学生,付巧妹回忆:帕博对人的认可与不认可都十分明确,对学生的要求也很高。但同时,帕博对科研的热情也在他的学生身上传播开来。

帕博对古人类学的兴趣,是从木乃伊开始的。

1955年,帕博出生在瑞典斯德哥尔摩的一个学者家庭。他的父亲苏恩·博戈斯特龙因对前列腺素的研究,于1982年获得诺贝尔生理学或医学奖。他的母亲凯琳·帕博也是一名著名化学家。

帕博的父亲苏恩·博戈斯特龙

帕博的父亲苏恩·博戈斯特龙

由于是非婚生子女,帕博从小跟随母亲长大。年幼的他很快对考古学产生了浓厚的兴趣。13岁时,他随母亲前往埃及旅行,并第一次见到了木乃伊。从此帕博便迷上了古代人类。

“我对考古学曾有很多非常浪漫的想法。”帕博在接受采访时笑着表示,“但我进入大学学习考古学后,我便发现这个学科远没有那么浪漫。”

1984年,还在读博士的帕博成功从2000多年前的木乃伊身上提取到了DNA,并分析了其中的基因片段。1985年,帕博的论文“对古代埃及木乃伊DNA的分子克隆”登上《自然》杂志封面,引发学界轰动。

一具保存完好的埃及木乃伊

一具保存完好的埃及木乃伊

帕博的研究并不是一帆风顺的,付巧妹表示,科研的发展不总是线性的。在创新性的前沿领域,科研学者往往要面对无数的曲折,而这正是帕博选择的道路。

1987年,帕博在研究一个7000年前美国土著的大脑时,发现提取的DNA中有一段看似不同寻常的线粒体。在经过多次实验后,帕博意识到:这段“奇特”的DNA是被现代人DNA污染后的结果。

从此之后,帕博长期致力于解决DNA污染的问题,并建立了世界上第一个研究古人类DNA的超净实验室,为未来的古人类研究设立了标准。

2010年,帕博重建了第一个尼安德特人基因组草图,同年,他成功发现了另一种古人类:丹尼索瓦人。

复原的丹尼索瓦人画像

复原的丹尼索瓦人画像

2020年,新冠肺炎疫情爆发后,帕博发现了带有一项尼安德特人基因组的欧洲人更容易成为新冠重症患者,这也揭示了帕博进行的古人类基因研究与现代生命科学的紧密联系。

在这种情况下,帕博的研究为人类未来基因科技的突破,打下了坚实的基础。

诺奖新得主 有位中国高足

一直关注中国

付巧妹说,帕博一直对中国很感兴趣,认为中国在未来的许多前沿科技领域将扮演重要角色。他也因此一直很支持中国国内的科研工作。

在担任德国莱比锡马克斯·普朗克协会(简称马普协会)演化人类学研究所所长时,帕博主持了许多对话合作项目。2009年,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所与马普协会演化人类研究所签订协议,在国内成立古DNA实验室。付巧妹也被帕博选中前往德国攻读该领域博士。

德国马克斯·普朗克协会的会徽为希腊神话中的智慧女神雅典娜

德国马克斯·普朗克协会的会徽为希腊神话中的智慧女神雅典娜

此后的十多年里,中国的古DNA研究发展迅速。2020年,中国研究团队成功发现丹尼索瓦人成功适应了高寒缺氧的环境,并曾长期生活在青藏高原。科研人员还在藏族人身上发现了丹尼索瓦人的基因片段,证明了丹尼索瓦人的基因使藏族人能够更好地适应高原生活。

在之后几年里,帕博曾多次访华。2016 年,联合实验室升格为中科院与马普所共建的分子古生物联合实验室。

诺贝尔奖社交平台发布的帕博居家照。

诺贝尔奖社交平台发布的帕博居家照。

在谈到中国的古DNA研究时,帕博表示:“中国地域辽阔,有很多有趣的问题值得研究。人类的历史也是与濒危动物历史相关的,比如熊猫的历史等等。”他表示,古DNA技术是一项可以得到广泛应用的技术,不仅可以研究人类的演化,也可以用来研究病原菌的演化。

付巧妹认为,古DNA技术将对人类未来多领域科技的发展奠定基础。

在这种情况下,中国无疑会在这一新兴科研领域发挥越来越重要的作用。

总监制: 吕 鸿

环球人物杂志


刚获诺奖的古基因学证实,新冠易感性可能来源于古人类

《尼安德特人》,斯万特·帕博著

《尼安德特人》,斯万特·帕博著

“2022年诺贝尔生理学或医学奖”获奖名单揭晓,瑞典科学家斯万特·帕博(Svante Pääbo)获得该奖项,以表彰他对已灭绝人种的基因组和人类进化的发现。这也被人解读为是本届诺奖“爆冷”。

吉林大学基础医学院遗传学系陈鹏教授表示,“了解古人类的基因组帮助我们认识现代人的疾病易感性的来源,一个具体的例子是研究者从尼安德特人的基因组信息中,证实了现代人的新冠易感性,可能来源于古人类。”

自古以来,人类就对自身的起源产生了兴趣。

现代人类——智人大约在 30 万年前首次出现在非洲,而我们现代人类最亲近的亲戚——尼安德特人,则在非洲以外发展,并在大约 40 万年前至 3 万年前居住在欧洲和西亚。从地中海到西伯利亚地区,都曾留下尼安德特人的足迹,而且他们非常聪明,拥有比现代人更大的大脑。在过去数万年的时间里,尼安德特人与人类祖先至少在欧洲大陆共存了14000年。大约 7 万年前,智人群体从非洲迁移到中东,并从那里迁徙散播到世界其他地区。

之后尼安德特人便灭绝,直到目前为止,人们仍然不清楚为什么尼安德特人会灭绝,而现代人却幸存下来。

我们与已灭绝的尼安德特人的关系,我们了解多少呢?

在帕博职业生涯中,他对利用现代遗传方法致力于研究尼安德特人 DNA ,对尼安德特人进行基因测序。诺贝尔奖委员会的颁奖声明称,帕博开创了从尼安德特人骨骼中提取、测序和分析古代DNA的方法之后,于2010年首次公布了他的发现。受益于帕博的工作,此后科学家们才得以将尼安德特人的基因组与当今人类的基因记录进行比较。

帕博还发现,在大约7万年前人类离开非洲后,基因从这些现已灭绝的原始人类身上转移到了智人身上,这种古老的基因流动在今天仍与人类存在生理上的关联,例如可以影响我们的免疫系统对感染的反应。

通过尼安德特人的DNA基因组图谱与现代人类基因组图谱的对照分析,有99.7%的DNA是相同的。直到今天,现代人身上仍然留下了尼安德特人的DNA痕迹——许多欧洲人和亚洲人的尼安德特人DNA含量在1%至4%之间。

由于斯万特·帕博的发现,我们得以了解,来自我们已灭绝的近亲物种的古基因序列,影响了当今人类的生理机能。

对此,吉林大学基础医学院遗传学系陈鹏教授表示,“了解古人类的基因组帮助我们认识现代人的疾病易感性的来源,比如2型糖尿病等至关重要。”

陈鹏告诉人民日报健康客户端,“一个具体的例子是研究者从尼安德特人的基因组信息中发现了新冠肺炎的易感单倍型,证实了现代人的新冠易感性,可能来源于古人类,特别是北欧的人类。”

“帕博的开创性研究产生了一门全新的科学学科:古基因组学。他的研究通过揭示所有现存人类与已灭绝原始人类之间的基因差异,为探索是什么使我们成为独一无二的人类提供了基础。”诺奖官网显示。

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