2020年10月5日，一年一度的诺贝尔奖“开奖周”正式拉开帷幕。随着2020年诺贝尔生理学或医学、物理、化学等自然科学奖项得主相继宣布，都有哪些研究发现将改变世界？从这些获奖者的研究项目和成果，能为人类带来哪些有价值的应用？
生理学或医学奖：捕获狡猾病毒的“猎手”
在三位科学家鉴定出丙型肝炎病毒之前，甲肝和乙肝病毒的发现是这一领域向前迈出的关键一步，但当时大多数血源性肝炎病例仍然无法解释。丙型肝炎病毒的发现揭开了其余慢性肝炎病例的病因，并使血液检测和研发新药成为可能。
肝脏炎症，或称肝炎，是全球第七大死亡原因。它主要由病毒感染引起，不过酗酒、环境毒素和自身免疫性疾病也是重要原因。在上世纪40年代，有两种很明显的主要传染性肝炎。第一种被称为甲型肝炎，通过污染的水或食物传播，通常对患者的长期影响不大。第二种类型是由乙型肝炎病毒或丙型肝炎病毒（今年的诺贝尔奖）引起的，通过血液和体液传播。它是一种更严重的威胁，因为可以导致慢性疾病，并发展为肝硬化和肝癌。
“丙肝病毒很奇怪，不仅危害肝脏，而且可能影响脑血管、心脏、肾脏等系统和器官，是一种会导致全身多系统的疾病。特别是，丙肝病毒还是导致肝癌的生物学因素。如不治疗，30%的慢性肝炎患者有可能发展成为肝硬化和肝癌。”清华大学附属北京清华长庚医院副院长、肝胆胰中心主任魏来教授通过电话对记者说。
这种形式的肝炎是隐性的，看似健康的个体可以在严重并发症出现前默默地感染很多年。血源性肝炎的发病率和死亡率很高，每年在全世界造成超过100万人死亡。因此，它的威胁堪比艾滋病毒、结核病等其他重大传染病。2015年时，世卫组织已将病毒性肝炎列为全球公共卫生面临的重要威胁之一。
“三位科学家发现了危害全球的疾病，为全世界的丙肝的防控奠定了最根本的基础。”魏来介绍，第一位获奖者哈维·阿尔特最主要贡献的是发现这种慢性肝炎并非甲肝和乙肝，而是一种未知病毒引起的，并且与输血行为相关，这对后来切断传播途径是至关重要的。“明确了经血传播途径，有效保障了医疗系统血液使用的安全以及其他经血传播的预防。丙肝预防还没有疫苗，通过保障血液安全、强化医源性感染管理，来切断传播途径就是当前预防的关键。因此，获奖主要原因可能是发现丙肝是经血传播的肝炎，以及对预防的启示。”
第二位获奖者迈克尔·霍顿分离并建立了这种未知病毒的克隆（部分基因组）。“通俗地讲，就是通过基因克隆找到了丙肝病毒。霍顿运用分子生物学技术，成功分离出病毒序列，并正式将这种病毒命名为丙型肝炎病毒。建立分子克隆就可以产生病毒抗原，进一步来生产丙型肝炎抗体的检测试剂。所以，获奖的主要原因可能是发现病毒的克隆以及对研发诊断试剂提供支撑。”
第三位获奖者查尔斯·M·赖斯证实，仅丙型肝炎病毒就能导致常人罹患肝炎，“而且他分离出来了活的丙肝病毒，建立了感染性的体外复制系统。只有建立病毒的体外复制系统，就可以来筛选药物，为后续科学家研发药物提供了有效支撑。获奖的主要原因可能是建立了最早的药物筛选的系统和模型”。
魏来强调：“对于未知病毒有了系统化的了解，才能找到预防和治疗的有效手段。减少全球范围内的传播。这一次诺贝尔奖的颁发的奖励是对于丙型肝炎病毒的研究、探索和发现，这也正是英文单词discovery包括的3个意思，实际上是奖励了人类第一次通过科学研究，取得了清除慢性病毒感染的成绩。丙型肝炎是人类第一个可以治愈、可彻底清除病毒的慢性病毒性疾病。而且，从病毒克隆的发现和建立到实现病毒的彻底治愈仅仅用了30年时间。”
由于这项发现，科学家可以对该病毒进行高度敏感血液测试，从而基本消除了世界许多地区的输血后肝炎，极大地改善了全球健康状况。他们的发现还使针对丙型肝炎的抗病毒药物得以快速发展。丙型肝炎历史上首次可以被治愈，为在世界人口中根除丙型肝炎病毒带来了希望。
为了实现这一目标，仍需要全球性的努力，以促进血液测试在全球范围内的可及型，并持续推动抗病毒药物的开发。
这3位科学家的发现让直接作用于丙肝的抗病毒药物研发与血液检测成为可能。2013年起，随着一系列新药问世，丙肝正式进入完全治愈时代，从而在世界上很大一部分地区消除了输血传播肝炎的风险。这一突破为治愈该病的抗病毒药物开发打下基础。
物理学奖：探索银河系 揭开黑洞的层层面纱
当地时间10月6日，瑞典皇家科学院常任秘书戈兰·汉松宣布，将2020年诺贝尔物理学奖授予罗杰·彭罗斯、莱因哈德·根泽尔与安德里亚·格兹摘得。他们的科研成果均与宇宙“最黑暗的秘密”——黑洞相关。
在物理学中，有一个重要分支，就是天体物理学，宇宙很大也很奇妙，人类对此充满好奇，人类一直对探索宇宙投入了极大的精力，伽利略、布鲁诺、哥白尼、牛顿、爱因斯坦，都对探索宇宙投入过极大的精力，在控索宇宙的过程中，推动了物理学的发展。
1915年11月，爱因斯坦发表广义相对论，描述了引力如何掌控着宇宙中的一切：是引力让我们站在地球上，引力也控制着行星绕太阳运行的轨道，以及太阳绕银河系运行的轨道。大质量物质会弯曲空间并减慢时间；极大质量物质甚至可以切断和包裹空间——形成黑洞。
为证明黑洞的形成是一个稳定过程，罗杰·彭罗斯发明了巧妙数学方法来探索广义相对论。最终，他的研究揭示了广义相对论如何预测黑洞的形成——这些时空和空间的“怪物”会捕获一切进入其中的东西，甚至是光。
黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹，还可以取得位置以及质量。
莱因哈德·根泽尔和安德里亚·格兹各自带领着一群天文学家，从20世纪90年代初开始研究银河系中心区域。随着精确度提高，他们成功绘制出距离银河系中心最近的最亮恒星轨道。两组研究人员都发现，有一种看不见但很重的物体促使这些恒星在周围转圈。这个物体约有400万个太阳质量那么重，但体积却与整个太阳系差不多。是什么使得银河系中心附近恒星以惊人速度围绕其旋转呢？根据当前引力理论，可能的解释只有一个：那就是超大质量黑洞。
北京时间2019年4月10日，人类首张黑洞照片面世，这是人类获得关于黑洞的首个直接视觉证据，黑洞的存在再次被印证。
人类首张黑洞照片
几十年来，黑洞引发人们无数遐想，但没有人知道它的真正模样。正因为这个，第一张黑洞照片才备受期待，被誉为“非凡的科研成果”，是天文学上的“重要里程碑”，“具有历史性意义”。
“黑洞的形成与宇宙结构形成有着十分紧密的联系。天体物理学家所做的努力，是为全人类揭示宇宙奥秘，最终所要回答的便是困扰人类已久的终极问题：人类从何而来。”中国科学院院士、上海交通大学物理与天文学院教授景益鹏对此解释道。
通过对黑洞的研究，科学家们可以进一步研究恒星的演化，同时也对宇宙有进一步的了解。今年的诺贝尔物理学奖再次颁给了天文领域的科学家，这说明天文学领域的研究越来越得到重视了，人类想要向外发展，就必须探索宇宙。
化学奖：她们凭借这把“剪刀” 改写生命密码
北京时间10月7日，2020年诺贝尔化学奖揭晓。法国生物化学家埃马纽埃尔·沙尔庞捷（Emmanuelle Charpentier）、美国生物学家詹妮弗·杜德纳（Jennifer Doudna）因对新一代基因编辑技术CRISPR的贡献，摘得今年的奖项。
DNA作为一种最重要的生命基础分子，可组成遗传指令，引导生物遗传、生物发育与生命机能运作。基因编辑工具可以在DNA双链结构上的某一个位点去插入、删除、修改目标基因，有“魔术剪刀”之称。
2011年，杜德纳开始与沙尔庞捷合作发展基因编辑技术。一年后，两位科学家在《科学》杂志上发表论文并首次指出，CRISPR-Cas9系统在体外实验中能“定点”对DNA进行切割。这显著提升了基因编辑的效率，为该领域的发展奠定了基础。
CRISPR-Cas9基因编辑技术的发明，为基因编辑技术的发展带来了革命性的变化。目前，CRISPR-Cas9技术已经被用于操纵培养细胞和原代细胞，编辑动物和植物的基因组，极大地加快了基础研究的步伐，也使得农业和合成生物技术取得突破性进展。
人们第一次发现CRISPR序列是在1987年，由日本分子生物学家石野良纯在大肠杆菌中偶然发现。但是，第一次证明CRISPR/Cas9可以开展基因编辑，源于美国分子生物学家杜德纳与法国微生物学家夏彭蒂耶在2012年发表的研究论文。如今，凭借简单、廉价和高效，CRISPR/Cas9已成为全球最流行的基因编辑技术，被称为编辑基因的“魔剪”。该技术经过改造被广泛应用于农业和生物医药领域。
上述两位科学家的研究对生命科学产生了革命性影响，不仅可帮助开发新的癌症疗法，还能使治愈遗传性疾病的梦想成为现实。目前，这种先进技术已加快了基因工程产业发展，研究人员正运用该技术探索艾滋病、阿尔茨海默病、精神分裂症等疾病的治疗方法。
“在未来的5年～10年，基因编辑技术用于许多疾病的临床治疗备受期待。对许多人来说，这是改变医疗方案的重大机遇，是需要科学家、医生、生物伦理学家以及监管机构精诚合作，以确保基因编辑在临床应用中的安全性、有效性的重要时代。这对很多病人来说影响巨大，刻不容缓。”杜德纳今年2月13日发表在《自然》杂志上的综述文章如是说。
北京协和医学院人文与社会科学学院教师张迪看好基因编辑技术对单基因遗传疾病的治疗前景。“这是一种相对更高效，且成本较低的医疗手段。”有数据显示，目前已知的单基因疾病超过5000种，影响全世界2.5亿人口的健康。
来源：中国经济网、中国生物技术网、健康报等
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