“科学界第一大奖”颁布：华裔科学家获奖300万美元 特别奖拾起44年前遗珠

1张图片可能只能承载1000个字，但发明一种拍摄纳米级图片的方法，却价值300万美元。科学界第一巨奖、也是奖金最高的奖项之一的“突破奖”，于10月17日揭晓了本年度获奖名单，其中，“超分辨率”显微镜技术成为7大奖项的赢家之一。

该显微技术的主要发明者，是哈佛大学华裔生物物理学家庄小威，她同样也是霍华德休斯医学研究所(HHMI)研究员。她因在十多年前开发出随机光学重建显微镜(STORM)而获得生命科学4项大奖之一。这项技术是第一个突破传统光学显微镜基本分辨率极限的技术之一，目前在生物学界广泛使用。

当时，庄小威表示：“获得这个大奖让我感到非常荣耀。接到电话后，我感到很激动。”

荷兰乌得勒支大学光学物理学家、显微镜专家莫斯克(Allard Mosk)称赞说:“这是一项了不起的研究。庄小威贡献了许多成果，真正在生物显微镜学中开启了一场超分辨率革命。”

传统光学显微镜的分辨率限制——与使用的光的波长相匹配——是在19世纪首次被发现的，当时，显微镜无法区分相距不到200纳米的物体。“在空间上重叠的2个物体图像会汇聚成一个团，那么如何将它们分开呢?”庄小威解释道，“我们的答案是在时间维度上把它们分开。”

这个技巧包括用“光转换”荧光化合物标记重叠的分子，这些化合物在光照下可能发光，也可能不发光。生物学家无法控制哪一种特定的分子会发出荧光——每次都有不同的分子随机发光。

当标记的生物样本在低强度激光照射下时，只有一小部分分子会发光，这使得研究人员能够获得该分子子集的清晰图像，从而精确地确定分子的位置。然后这个过程被重复多次，每一轮都集中在一个不同的随机子集上。然后，生物学家可以将快照分层，形成完整的图像。

这项技术进一步导致了大量新科学成果的发现。其中，庄小威教授的研究小组利用STORM来观察神经元膜下的分子，发现细胞骨架(细胞的结构框架)是由重复的元素组成的。“这是一个美丽而又令人惊讶的结构，”她说，“几乎就像你在万圣节看到的骨架一样。” 此后，她又开发了另一种成像技术，最终目标是“绘制出人体每个细胞分布的‘谷歌地图’，尤其是大脑中的细胞”。

在生命科学领域另外3大奖项中，卡尔斯巴德Ionis制药公司的本内特(C. Frank Bennett)和纽约冷泉港实验室的克莱纳(Adrian Krainer)因为开发了来抑制引发儿童神经退行性脊髓性肌肉萎缩基因的有效方法而获奖;麻省理工学院的阿蒙(Angelika Amon)因确定染色体数目异常会破坏细胞修复，导致唐氏综合症或流产等后果而获奖;德克萨斯大学西南医学中心的陈志坚因发现了DNA感知酶cGAS，及其参与触发免疫和自身免疫反应的机制而获奖。

在其他奖项上，宾夕法尼亚大学的凯恩(Charles Kane)和梅勒(Eugene Mele)获得了基础物理学突破奖，因为他们预测了一种被称为拓扑绝缘体的外来物质的存在。这些材料的内部是电绝缘体，但其表面导电。有朝一日，它们可能被用来制造更节能的电子设备和量子计算机。

法国国家研究委员会的拉弗格(Vincent Lafforgue)因其对Langlands项目的贡献而获得突破性数学奖。该项目通常也被称为“大统一数学理论”(grand unified theory of mathematics)，它涉及一系列将代数、数论和分析等广泛领域联系起来的思考。

另外，今年大奖特别增设了1个基础物理奖，已在今年9月提前揭晓。获奖者为英国天体物理学家、“脉冲星之母”伯奈儿(Jocelyn Bell Burnell)。1967年，还是剑桥大学研究生的贝尔用改进的射电望远镜观察到了一种会发出周期性电波的星体。这种旋转的中子星后来被命名为脉冲星。但是，该发现只使其导师获得了1974年诺贝尔物理学奖，她本人却无缘上榜。

突破奖是科学领域内单项奖金最高的奖项。该奖项每年由一个委员会评选颁发，于2012年发起，捐赠人包括俄罗斯著名互联网企业家米尔纳(Yuri Milner)和Facebook CEO扎克伯格(Mark Zuckerberg)夫妇等，腾讯创始人兼董事局主席马化腾则于去年开始捐赠该奖项。