2019年九大諾貝爾獎預測

每年，諾貝爾生理學或醫學，物理學和化學獎都會表彰科學領域的巨大進步和發現，以下是我們對今年九項諾貝爾獎的預測。

諾貝爾生理學或醫學獎-10月7日宣布

乳腺癌基因

早在1913年，研究人員就注意到某些類型的癌症會在家族中傳播，這證明這種風險是遺傳的。20世紀中葉，研究人員懷疑DNA中可能編碼了癌症風險。但是，正如遺傳學家梅納德·奧爾森（Maynard Olson）在1996所說的那樣，大多數人都認為癌症風險將包括許多不同的基因和環境因素，而每個基因只占很小的比例。

1990年，美國華盛頓大學的瑪麗-克萊爾·金（Mary-Claire King）證明了這種說法並非全對。她指出了基因組區域，該區域在容易患乳腺癌和卵巢癌的家庭中占很大一部分風險。因此，該區域必須包含最重要的基因。她命名了假想基因BRCA1，引發了幾個實驗室之間的克隆和測序競爭。

美國猶他州大學的馬克·斯科爾尼克（Mark Skolnick）的團隊是第一個對BRCA1進行測序的研究團隊。此後不久，研究人員發現了另一個重要的乳腺癌基因，現在稱為BRCA2。這兩個基因通常都具有抑制癌症的功能，但是突變會削弱該功能並讓癌症得以控制。到70歲時，BRCA1基因突變的女性患乳腺癌的機率超過60％。

BRCA基因的發現可以讓成千上萬的人根據其遺傳風險採取預防措施。它還開創了研究基因與健康之間聯繫的新科學領域，為針對個別患者量身定製的精密醫學打開了大門。

治癒C型肝炎

研究人員很少能找到一種方法來治癒幾乎所有致命的疾病。比如C型肝炎，C型肝炎病毒會引起慢性感染，並經常導致肝癌和肝硬化。

C型肝炎於1989年被發現，但多年來一直難以治療。它只感染人類和黑猩猩，因此研究人員無法在現有的實驗動物中對其進行研究。早期治療會引起嚴重的副作用，並且通常無效。

洛克菲勒大學的查爾斯·賴斯（Charles Rice）和海德堡大學的拉爾夫·巴滕施拉格（Ralf Bartenschlager）的研究人員找到了如何在細胞培養物中生長這種病毒的方法，從而為開發一組新的高效抗病毒藥物鋪平了道路。其中最著名的一種是「索菲布韋」（Sofosbuvir），它是由麥可·索菲亞（Michael Sofia）開發的。 索菲亞，巴滕施拉格和賴斯在2016年因C肝的研究工作而獲得拉斯克-德巴基臨床醫學研究獎。

對於全球約7100萬人患有慢性C型肝炎感染，這種新藥可以挽救生命。但是對於許多人來說，它太昂貴了，導致了廣泛的批評。2014年，製藥公司Gilead簽訂了通用許可協議，以降低發展中國家的「索菲布韋」價格，但在美國進行12周療程的費用大約84000美元。

點亮大腦

光遺傳學是一種使用光來觸發或抑制神經元活動的技術，科學家正在使用它來揭示大腦如何以前所未有的精度工作。該技術使用了一組稱為微生物視蛋白的光敏蛋白，這種蛋白在藻類和古細菌等生物中自然存在。在病毒的幫助下，研究人員可以將這些視蛋白的基因插入動物（包括人類）的神經元中。

當暴露於藍光下時，最常用的視蛋白Channelrhodopsin-2使神經元「發射」電信號。其它類型的視蛋白對不同顏色的光做出反應，有些沉默神經元而不是激活它們。通常，光是通過光纖絲傳遞到大腦的。

研究人員已經使用光遺傳學來揭示許多大腦過程背後的神經網絡，包括飢餓，睡眠，愉悅，焦慮和記憶。他們還用它來了解神經系統疾病，例如癲癇和帕金森氏病，以及心理疾病，例如強迫症。

迄今為止，大多數光遺傳學研究已在實驗動物上進行。但是該技術也可以在人類中使用，可能是通過控制特定神經元何時觸發來治療腦部疾病的一種方法。韋恩州立大學的潘卓華教授已經在人們的視網膜神經元中使用光遺傳學來治療失明。

潘卓華教授可能是第 一個在實驗室中使這項技術可行的人。

如果諾貝爾委員會決定授予光遺傳學獎，那麼像愛德華·博伊登（Edward Boyden），恩斯特·班貝格（Ernst Bamberg），吉羅·密森博克（Gero Miesenböck）和彼得·海格曼（Peter Hegemann），卡爾·戴瑟洛斯（Karl Deisseroth）這些科學家都可能入選，所有這些人都因其在開發該技術方面的作用而獲得了著名的獎項。卡爾·戴瑟洛斯的史丹福實驗室在2005年發表了具有開創性的論文 ，向世界介紹了光遺傳學。

諾貝爾物理學獎-10月8日宣布

檢測系外行星並發布第一張黑洞照片

在1992年之前，人類只知道太陽系有八顆行星，如果算上冥王星，則只有九顆。從那時開始，天文學家已經發現了4000多顆系外行星。這些發現證實了許多人長久以來的直覺，即我們在宇宙中不是唯一的，那裡有許多行星和恆星系統，也許我們並不孤單。

阿列克桑德·沃爾斯克贊（Aleksander Wolszczan）和戴爾·弗雷爾（Dale Frail）在1992年發現了第一顆系外行星。這兩個綽號為「喧鬧鬼」（Poltergeist）和「夢神」（Phobetor）的行星圍繞著一顆離我們2300光年遠的快速旋轉的中子星運行。

1995年，米歇爾·馬約爾（Michel Mayor）與迪迪埃·奎洛茲（Didier Queloz）共同發現了一顆系外行星，它繞著距太陽只有50光年的恆星運轉。這一發現具有開創性意義，因為它採用了一種新方法來尋找與我們類似的恆星系統中的系外行星。

今年早些時候，黑洞的第一張圖片開始傳播開來，並被媒體報道為近年來科學發現的亮點之一。但是，因為提名截止日期的規定，由事件地平線望遠鏡合作組織於4月宣布的這一發現可能無法獲得諾貝爾物理學獎 。而且，如果諾貝爾委員會希望為圖像頒獎，該由誰誰來領獎。該委員會因其嚴格的政策只限於三個人而受到批評，這會強化了科學中「孤獨的天才」的過時觀念。

兩類新型超導體

超導是現象是電流通過該現象以零電阻通過材料。它於1911年由獲得1913年諾貝爾物理學獎的海克·卡末林·昂內斯（Heike Kamerlingh Onnes）首次發現，並由1972年諾貝爾物理學獎獲得者的約翰·巴丁（John Bardeen），利昂·庫珀（Leon Cooper）和約翰·羅伯特·施里弗（John Robert Schrieffer）於1957年進行了進一步闡釋。巴丁也是唯一獲得兩次諾貝爾物理學獎的人。另一次是在1956年因為發明電晶體獲獎。

1986年，約翰內斯·喬治·貝德諾茲（Johannes Georg Bednorz）和K.亞歷克斯·穆勒（K. AlexMüller）發現了一類含有氧化銅的材料，這些材料可以在高於1957年理論允許的溫度下保持其超導性。二人在1987年獲得諾貝爾獎。

發現銅材料後，將在該領域經歷二十年而沒有任何重大突破。

這種情況在2008年發生了變化，當時由日本研究人員細野秀夫（Hideo Hosono）領導的一組研究人員發現了一類新型的含鐵材料，該材料在非常規高溫下表現出超導性。然後，在2014年，由米哈伊爾·埃雷梅茨（Mikhail Eremets）領導的來自德國的一個小組發現了另一類超導材料，這次包含氫。尼爾·阿什克羅夫特（Neil Ashcroft）和2003年諾貝爾獎獲得者維塔利·金茨堡（Vitaly Ginzburg）預測了這些材料的存在。

這些新材料的發現為科學家更好地理解和處理這一神秘現象打開了新的大門，這已經給我們帶來了許多現代發明，例如MRI核磁共振機器和粒子加速器，並可能在聚變反應堆或無損電網中找到未來的應用。

量子糾纏

2018年，科學家通過量子通信衛星在中國和奧地利之間進行了首次量子加密視頻通話。此後不久，美國簽署了《國家量子計劃法案》，該 法案旨在投資量子信息科學的研究和培訓，因為它在商業和國家安全應用方面具有巨大的潛力。銀行正在研究使用該技術來保護其信息，諸如谷歌和IBM之類的技術巨頭正在開發可以在幾分鐘內完成某些計算的量子計算機，使用傳統超級計算機需要數年時間。

沒有該領域先驅者奠定的理論和實驗基礎，這一切都是不可能的。

1964年，物理學家約翰·斯圖爾特·貝爾（John Stewart Bell）為解決量子物理學中的悖論奠定了理論基礎，這是愛因斯坦著名的難題。被稱為貝爾定理，它後來成為量子信息科學領域最重要的概念之一。

在隨後的幾十年中，科學家進行了越來越複雜的實驗，使貝爾定理經受了考驗。三位物理學家阿蘭·阿斯佩克（Alain Aspect），約翰·克勞瑟（John Clauser）和安東·赫林格（Anton Zeilinger）在2010年以其對量子物理學基礎的基本概念和實驗性貢獻，特別是對貝爾不等式的一系列日益複雜的測試獲得沃爾夫獎。

貝爾於1990年去世，使他不符合獲得諾貝爾獎的資格，因為這是違反委員會死後頒發獎的政策。

諾貝爾化學獎-10月9日宣布

堆疊化學構件以製造新材料

海綿會擠滿水，因為裡面充滿了孔。今年諾貝爾化學獎的獲獎者可能是開發出納米級海綿狀孔材料的科學家。其中一種材料稱為MOF-210 ，它的多孔性如此之大，以至於如果您將其一立方厘米的這種材料的所有內表面平整放置，它將覆蓋幾乎五個籃球場。

MOF-210中的MOF代表金屬有機骨架。這些材料是通過形成與有機「連接劑」分子連接的金屬離子晶格製成的。所得的籠狀結構可以容納大量的液體或氣體。加州大學伯克利分校的化學家奧馬爾·亞基（Omar Yaghi）是金屬有機骨架以及可以通過將分子結構單元以複雜結構連接在一起而製成的其他材料領域的領導者之一。他已經展示了一種材料，可以從沙漠的空氣中吸收飲用水。金屬有機骨架還顯示出從廢氣中提取熱捕集二氧化碳和儲存危險氣體的希望。

星際化學

化學不僅發生在地球上。在遙遠星系的塵埃雲中，分子也聚集在一起或分裂。今年的諾貝爾獎可能會頒發給在化學和天文學領域都有專攻的科學家。荷蘭天文化學家埃溫·范迪斯胡克（Ewine van Dishoeck）幫助將這一領域從簡單地對太空中的分子進行分類，轉變為對這些分子如何相互相互作用以及與周圍環境發生相互作用的理解。星際化學科學家的目標是了解恆星和行星的起源，以及最終也了解生命構成要素的宇宙起源。

研究DNA的強大工具

警察到達一個可怕的犯罪現場。他們採集血液和其他體液樣本，並將其送至實驗室進行分析。後來在法庭上，檢方透露犯罪現場血液中的DNA與受審嫌疑人的DNA匹配。在電視上觀看犯罪劇或進行現實生活審判的任何人都熟悉這種情節。

今年的諾貝爾化學獎可能會頒給那些使這種技術成為可能的科學家。1970年代，英國科學家埃德溫·薩仁（Edwin Southern）開發了一種名為「薩仁印跡」的技術，該技術可以檢測包含生物體整個基因組的樣本中DNA的特定序列。英國人亞歷克·傑弗里斯（Alec Jeffreys）研究員使用該技術開發了DNA指紋識別技術，該技術可以將個人彼此之間區分開。

這些技術的應用遠遠不止犯罪。它幫助科學家研究了遺傳疾病，人類起源和遷徙，瀕危物種的遺傳多樣性等。