「科學界第一大獎」頒布：華裔科學家獲獎300萬美元 特別獎拾起44年前遺珠

1張圖片可能只能承載1000個字，但發明一種拍攝納米級圖片的方法，卻價值300萬美元。科學界第一巨獎、也是獎金最高的獎項之一的「突破獎」，於10月17日揭曉了本年度獲獎名單，其中，「超解析度」顯微鏡技術成為7大獎項的贏家之一。

該顯微技術的主要發明者，是哈佛大學華裔生物物理學家莊小威，她同樣也是霍華德休斯醫學研究所(HHMI)研究員。她因在十多年前開發出隨機光學重建顯微鏡(STORM)而獲得生命科學4項大獎之一。這項技術是第一個突破傳統光學顯微鏡基本解析度極限的技術之一，目前在生物學界廣泛使用。

當時，庄小威表示：「獲得這個大獎讓我感到非常榮耀。接到電話後，我感到很激動。」

荷蘭烏得勒支大學光學物理學家、顯微鏡專家莫斯克(Allard Mosk)稱讚說:「這是一項了不起的研究。庄小威貢獻了許多成果，真正在生物顯微鏡學中開啟了一場超解析度革命。」

傳統光學顯微鏡的解析度限制——與使用的光的波長相匹配——是在19世紀首次被發現的，當時，顯微鏡無法區分相距不到200納米的物體。「在空間上重疊的2個物體圖像會匯聚成一個團，那麼如何將它們分開呢?」庄小威解釋道，「我們的答案是在時間維度上把它們分開。」

這個技巧包括用「光轉換」熒光化合物標記重疊的分子，這些化合物在光照下可能發光，也可能不發光。生物學家無法控制哪一種特定的分子會發出熒光——每次都有不同的分子隨機發光。

當標記的生物樣本在低強度激光照射下時，只有一小部分分子會發光，這使得研究人員能夠獲得該分子子集的清晰圖像，從而精確地確定分子的位置。然後這個過程被重複多次，每一輪都集中在一個不同的隨機子集上。然後，生物學家可以將快照分層，形成完整的圖像。

這項技術進一步導致了大量新科學成果的發現。其中，庄小威教授的研究小組利用STORM來觀察神經元膜下的分子，發現細胞骨架(細胞的結構框架)是由重複的元素組成的。「這是一個美麗而又令人驚訝的結構，」她說，「幾乎就像你在萬聖節看到的骨架一樣。」 此後，她又開發了另一種成像技術，最終目標是「繪製出人體每個細胞分布的『谷歌地圖』，尤其是大腦中的細胞」。

在生命科學領域另外3大獎項中，卡爾斯巴德Ionis製藥公司的本內特(C. Frank Bennett)和紐約冷泉港實驗室的克萊納(Adrian Krainer)因為開發了來抑制引發兒童神經退行性脊髓性肌肉萎縮基因的有效方法而獲獎;麻省理工學院的阿蒙(Angelika Amon)因確定染色體數目異常會破壞細胞修復，導致唐氏綜合症或流產等後果而獲獎;德克薩斯大學西南醫學中心的陳志堅因發現了DNA感知酶cGAS，及其參與觸發免疫和自身免疫反應的機制而獲獎。

在其他獎項上，賓夕法尼亞大學的凱恩(Charles Kane)和梅勒(Eugene Mele)獲得了基礎物理學突破獎，因為他們預測了一種被稱為拓撲絕緣體的外來物質的存在。這些材料的內部是電絕緣體，但其表面導電。有朝一日，它們可能被用來製造更節能的電子設備和量子計算機。

法國國家研究委員會的拉弗格(Vincent Lafforgue)因其對Langlands項目的貢獻而獲得突破性數學獎。該項目通常也被稱為「大統一數學理論」(grand unified theory of mathematics)，它涉及一系列將代數、數論和分析等廣泛領域聯繫起來的思考。

另外，今年大獎特別增設了1個基礎物理獎，已在今年9月提前揭曉。獲獎者為英國天體物理學家、「脈衝星之母」伯奈兒(Jocelyn Bell Burnell)。1967年，還是劍橋大學研究生的貝爾用改進的射電望遠鏡觀察到了一種會發出周期性電波的星體。這種旋轉的中子星後來被命名為脈衝星。但是，該發現只使其導師獲得了1974年諾貝爾物理學獎，她本人卻無緣上榜。

突破獎是科學領域內單項獎金最高的獎項。該獎項每年由一個委員會評選頒發，於2012年發起，捐贈人包括俄羅斯著名互聯網企業家米爾納(Yuri Milner)和Facebook CEO扎克伯格(Mark Zuckerberg)夫婦等，騰訊創始人兼董事局主席馬化騰則於去年開始捐贈該獎項。

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