我们的 SN 10 科学家如何应对动荡的时代

自 2015 年以来,每年,科学新SN 10:值得关注的科学家名单中收录了杰出的早期和中期职业科学家的工作。他们由诺贝尔奖获得者和美国国家科学院院士提名,并因其好奇心、热情、决心,当然还有他们的发现而受到认可。

但我们认为 2021 年需要一些不同的东西。冠状病毒大流行继续在世界范围内肆虐,其负担对那些最无力承受的人来说最为沉重——由于“黑人的命也是命”、“#MeToo”和其他社会运动,不平等已经在我们的脑海中浮现。与此同时,我们了解到扭转气候变化一些最具破坏性影响的窗口正在迅速关闭。面对所有的剧变,我们想知道:这些非凡的时代如何改变科学家的工作?

在这里,我们采访了 10 位值得关注的科学家校友。研究野火烟雾的艾米丽·费舍尔(艾米莉·费舍尔)亲身面临火灾的威胁,认知神经科学家杰西卡·坎特隆(杰西卡·坎特伦)正在与科学领域的性骚扰作斗争,经济学家帕拉格·帕塔克(帕拉格·帕塔克)正在努力使从学校到医院的机构更加公平。其他科学家揭示了他们的工作如何获得新的紧迫性和意义。以下采访内容已根据篇幅和清晰度进行了编辑。

伊丽莎白·奎尔

科学家观看校友

杰西卡·坎特伦
杰西卡·坎特伦
帕拉格·帕塔克
帕拉格·帕塔克
童珍妮
童珍妮
艾萨克·金德
艾萨克·金德
杨鹿晗
杨鹿晗
杰里米·弗里曼
杰里米·弗里曼
保拉·若弗雷
保拉·若弗雷
Stanley Qi
Stanley Qi
艾米莉·费舍尔
艾米莉·费舍尔
大卫·基平
大卫·基平

为科学领域的女性发声

杰西卡·坎特伦
卡内基梅隆大学

杰西卡·坎特伦

认知神经科学家
卡内基·梅隆大学

杰西卡·坎特隆 (杰西卡·坎特伦) 于 2016 年出演,研究复杂数学思维的进化和发展,包括人类区别于其他灵长类动物的特征。2017 年,她被公认为 时间 年度人物,作为“沉默打破者”,在 #MeToo 运动最激烈的时期公开反对性骚扰。

自 2016 年以来,您的研究最显着的进展是什么?

我们扩大了我们的范围,可以比较不同文化、具有不同教育实践的人。我们前往玻利维亚与一群名叫提斯曼的人一起工作,他们生活在亚马逊森林的农村地区。他们没有严格的、正规的教育,孩子们可以通过这些特定的课程来获得数学认知。相反,那里的教育更加有机,与他们的生活方式联系更加紧密。这使我们能够尝试了解特定类型的教育对数字思维有何影响。

我们做了一项研究,比较了物种——非人类灵长类动物和人类——以了解这些概念的进化。在所有物种、发展阶段和文化群体中,都存在这样的偏见:当你观察一组物体并试图对其进行量化时,你会从数字上考虑这组物体。而且你不必这样做;你可以在空间上考虑这组物体,作为一定量的东西,你可以考虑有多少表面积,或者它周围的周长。但灵长类动物,包括人类,[倾向于]将这个集合视为一组离散的对象,然后将它们计数。

现在工作中什么事情让你兴奋?

我们研究了男孩和女孩大脑发育过程中的异同。我们已经做了一些第一个、早期的研究来比较儿童的大脑,这些研究可以真正让我们收集关于男孩和女孩之间相似轨迹的证据……。我们已经证明,在发育的早期阶段,即大约 3 岁到 8 岁之间,有证据表明,在数学处理过程中,男孩和女孩的大部分大脑(超过 95%)在处理过程中表现出功能相似性。

但正如我们所知,在发展的很晚之后,我们发现女孩在数学相关领域的代表性严重不足。发生了什么?该领域有证据表明,童年晚期和青春期发生的情况是,儿童的兴趣是由文化塑造的。

自 2016 年以来您面临的最大挑战是什么?

2016 年,[我和我在罗切斯特大学的一些同事]对我们系的一名教员提出性骚扰投诉,该教员对女性(本科生、研究生和教职人员)进行性骚扰。这种情况劫持了我的职业生涯很多年……我们公开投诉,部分是为了保护自己,部分是为了让其他大学的人们知道这种事情正在发生在学生身上,并且正在影响妇女的职业道路充满歧视和不平等。

最终,这真的很重要。我们的投诉于 2017 年 9 月公开。2017 年 10 月,哈维·韦恩斯坦的故事发表在 纽约时报,这引发了一系列反应,最终导致数百万人说 #MeToo,我认为这非常强大和重要,并且是我们必须参与其中的一部分。

有数十名女性向我寻求建议,询问如何向她们的大学提出投诉、如何采取法律行动、如果她们是这么想的话、风险和好处是什么。因此,我现在职业生涯的一部分——我对此感到兴奋,我认为这是非常重要的工作——是为在大学遭受歧视和骚扰的女性提供权益的倡导者。

我们认为非常好的一个回应是美国国家科学院、工程院和医学院对科学领域的性骚扰进行了全面的研究……。它对于什么可能影响更大规模的变革有很多想法。

艾娜·阿贝尔采访

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从公平学校到疫苗分发

帕拉格·帕塔克
L·巴里·赫瑟林顿

帕拉格·帕塔克

经济学家
麻省理工学院

2019 年的帕拉格·帕塔克 (帕拉格·帕塔克) 致力于让公共教育更加公平。他利用数据和算法彻底改革了波士顿、纽约和其他美国城市的择校系统。现在,他将他的研究应用于如何公平分配疫苗和其他医疗资源的问题。

2019 年以来,您的工作最显着的进展是什么?

自从我们上次谈话以来,我发布了一篇关于普及学前教育的影响的论文。现在很多人都很感兴趣,因为 [全民学前班,向所有人开放,没有收入限制] 是白宫议程的一部分。由于多年来我们与波士顿就学校选择算法进行的合作,我们拥有一些可以追溯到 20 世纪 90 年代末的学校招生文件。波士顿在扩大学前班儿童入学名额方面处于全国领先地位。但是,像许多城市一​​样,没有足够的空位来满足需求,所以他们不得不配给。这就是彩票发挥作用的地方。

快进到现在。我们将这些申请者群体与标准化考试成绩和教育成果联系起来,直至进入大学。我们的发现非常令人兴奋:那些赢得 [学前班] 彩票的人更有可能高中毕业,他们在 SAT 考试中得分更高,并且更有可能进入大学。波士顿不断完善并尝试改进[彩票系统]。这是其他正在扩大公立幼儿园的城市的典范。

您是否正在寻求新的问题或项目?

COVID-19 带来了巨大的冲击。我们都在寻找如何利用各自的工具箱来发挥作用。波士顿学院的 Tayfun Sönmez、M. Utku Ünver 和 M. Bumin Yanmez(我们四个人)开始研究如何分配稀缺的医疗资源。事实证明,这与学校座位的配给方式有一些相似之处。

我们探索的想法之一是储备体系的想法。如果人们无法就公平问题达成一致,谁应该首先接种疫苗?这与谁应该进入学校非常相似。[学校]处理这个问题的方式是他们建立了更复杂版本的优先系统。有了疫苗储备系统,基本上就有了为心脏病社区保留的[供应],以及为一线医务人员保留的[供应],等等……。加利福尼亚州和马萨诸塞州等州已经将我们的一些想法用于[他们的储备系统]。

我的妻子 [Ruma Rajbhandari] 是一名医生,我的姐姐 [Sapana Adhikari] 是一名急诊室医生。我对医疗配给指南感兴趣的很大一部分是因为他们不得不在 2020 年 3 月去医院,不知道风险是什么,而且没有个人防护装备。这让我非常热衷于这场关于一线医护人员的辩论,他们是否得到优先考虑?

疫情如何改变了您对教育领域工作的看法?

我有一个去年虚拟的幼儿园老师。他在这方面做得非常出色。我认为,这场大流行病撕开了社会上这些挥之不去的问题的创可贴——不公平地获得医疗保健、不公平地接受教育、两个系统的效率低下——并使这些问题变得更加明显。这一直是我们研究的主题。我们希望更多的人能够正视这些问题,因为 COVID-19 的发展方式对于富人和穷人来说确实是一个伤痕累累的事件。

卡西·马丁采访

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社会压力如何标记我们的基因

童珍妮
梅根·门登霍尔 / 杜克大学

童珍妮

进化人类学家
杜克大学

2018 年,童珍妮 研究了社会环境—包括社会地位、人际关系和孤立—如何影响灵长类动物的基因和健康。她的研究对象包括圈养恒河猴和野生狒狒。

2018 年以来,您的工作中最显着的进展是什么?

我们在最初的故事上建立了复杂的层次。几年前,我们表明社交互动有可能对我们基因组的功能产生深远的影响。现在我们正试图更好地理解如何、为什么、何时以及有哪些例外。

另一件让我真正兴奋的事情是,我们能够摆脱这个使用圈养灵长类动物的非常强大但非常人工的系统,并询问野生猴子在野外发生了什么。我在肯尼亚研究野生狒狒很多很多年了。我们对社会环境、社会经历了解很多。现在,随着能够收集一些简单的血液样本,我们还看到了这些动物基因组功能中的社会地位和社会融合、社会纽带、社会联系等强烈特征。这非常令人兴奋,因为实验室研究是强大而精彩的,但总是存在这样的问题:“嗯,这在现实世界中是真实的吗?”

您于 2019 年被任命为麦克阿瑟院士。此后您一直在追求什么?

这是一个真正的荣誉。它鼓励我们继续沿着其中一些道路前进……并做一些更多的比较工作并思考我传统研究之外的物种。所以在过去的几年里,我开始了对其他社会性哺乳动物的研究——“野生猫鼬和这些被称为鼹鼠的社会性啮齿动物”——这些动物都有自己的优势,可以让我们深入了解我们的社会世界如何塑造了我们的生活方式。是,我们进化的过去,以及我们现在的日常行为。

我一直在做更多的工作,研究我一直以来所热爱的事情:试图了解不同灵长类动物混种的进化后果。我在肯尼亚研究的狒狒种群实际上位于两种不同物种狒狒交汇处的边缘。因此,这个种群在一种物种(阿努比斯狒狒)和另一种物种(黄狒狒)之间混杂在一起……我们认为这些混杂模式会影响 [动物] 的外观、行为方式等等。

我们知道,[人类]还与一些今天不存在的群体进行了很多混居,比如尼安德特人和丹尼索瓦人。我们现在在活体灵长类动物中观察到的混合过程可能与了解我们物种的历史相关。

自 2018 年以来,您面临的最大挑战是什么?

从很多方面来说,我在疫情期间感到非常幸运。作为一名终身教授,我有一份稳定的工作。但我们也带着一个 3 岁的孩子在家呆了很长一段时间。我通常每年至少在肯尼亚待一个月,自 2006 年以来一直如此。但 2020 年不会。我们必须找到某种方法,在没有能力前往那里的情况下保持 [研究] 持续进行。我们在肯尼亚有一名长期工作人员—他们是肯尼亚人—他们对我们非常重要,在某些情况下已经与我们的项目合作了数十年,但他们面临着自己的问题、孤立和风险。很多不确定性。

我在研究生涯中花了很多时间思考社交互动。我研究的每一个物种都生活在群体中。而人类,在很大程度上,我们生活在一起。我们并没有进化到能够在很长一段时间内独立生活。因此,我花了很多时间阅读、思考和研究,“为什么当你没有适当的社会关系时,你的死亡风险会突然上升?长期的社会压力会带来什么后果?”[现在]我真正更加发自内心地欣赏的一件事是我的社交网络对我来说是多么重要。我认为我们都在寻找在大流行期间建立联系的方法。这就是你的个人经历和你正在写论文和思考的事情真正发生冲突的时候。

艾娜·阿贝尔采访

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打破一种癌症的一种测试范式

艾萨克·金德
感谢茁壮成长

艾萨克·金德

分子生物学家
尽早发现

2015 年,艾萨克·金德 (艾萨克·金德) 正在开发早期检测癌症的测试,这样治疗更有可能成功。2019 年,他担任首席科学官的小型生物技术初创公司 PapGene 被 Kinde 联合创始人 Thrive 收购。就在今年,它得到了规模大得多的癌症诊断公司 Exact 科学 s 的支持。

您能否向我们介绍一下 Thrive 以及是什么推动了这一转变?

Thrive 基本上收购了前身公司【PapGene】……。有了更多的资金,有更多的专业知识,但核心使命没有改变,那就是开发我们认为会对癌症患者的生活产生影响的癌症诊断产品。我们基本上加强并集中了我们的努力,以最有前途的产品 CancerSEEK 为主导。

前提是我们可以通过早期检测来降低癌症发病率和死亡率。CancerSEEK 是一项血液测试,也是一项多种癌症测试。这与当前的范式形成鲜明对比,当前的范式是一种测试,一种癌症……目前,我们所有的努力都在于将其商业化。

CancerSEEK 仍在测试中,它可以检测与癌症相关的 DNA 突变和蛋白质。目前它可以检测出多少种癌症?

有充分的证据表明,每年导致死亡人数最多的癌症中有 60% 至 70% 可以被检测出来。归根结底是……结肠、乳房、肺……。但 [完整] 范围比这三个更大。有食管、胃、肾、胰。有数据支持可能有 12 到 13 种不同的癌症。

您发表了您所说的“里程碑式的研究”科学 去年。它发现了什么?

我们称其为具有里程碑意义的研究,因为它是首次在前瞻性环境中演示如何使用多癌症血液检测实时向癌症患者报告结果。

我们调查了 Geisinger Health 系统中的 10,000 名女性。宾夕法尼亚州的主要是女性……在这项研究中,24 名 [女性患有癌症] 通过标准护理筛查发现:结肠镜检查、乳房 X 光检查或低剂量肺部 CT 扫描。还有 26 种癌症,其中 CancerSEEK 测试首先检测到癌症……。我们检测到的癌症中有 65% 处于第 4 阶段之前的阶段。因此,[CancerSEEK 的添加]使 [在报告症状之前发现] 的病例数量增加了一倍——在很多很多病例中,一些有效的早期发现病例可以实施治疗。

然后它也安全了……假阳性率非常低,我们可以通过全身 PET-CT 成像很快解决假阳性问题。截至我们上次检查时,至少有两名患者(首次从 CancerSEEK 检测到)的癌症被成功切除,并且病情正在蓬勃发展。

在大流行期间,常规癌症筛查有所下降。这对你的工作有影响吗?

它煽动火焰,对吗?癌症筛查下降的原因并不是因为癌症减少。无论出于何种原因,获得适当的护理标准测试都变得更加困难……所有这一切都只是强化了癌症筛查需要更多、更简单的工具的情况。我想也许另一种感觉只是希望我们能走得更快,但平衡商业发布与所有正确的部分到位,这将为我们的成功奠定基础。

阿什利·布劳恩采访

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猪器官造人越来越接近现实

杨鹿晗
QIHAN BIOTECH

杨鹿晗

生物学家
Qihan Biotech

2017 年出现时,杨鹿晗是生物技术初创公司 eGenesis 的联合创始人并担任首席科学官。她现在是位于中国杭州的启函生物科技公司的联合创始人兼首席执行官,该公司的目标是开发可安全用于人体移植的动物器官,并使可以治疗癌症和自身免疫性疾病等疾病的细胞疗法更广泛地普及。

自 2017 年以来,您的工作中最显着的进展是什么?

异种移植的概念是利用动物器官作为人体移植的替代资源,因为对器官的需求巨大而未得到满足。有两个基本问题需要解决。一是猪基因组中存在内源性逆转录病毒——一些病毒序列——它们可以在猪基因组内跳跃。这些病毒还可以从猪细胞转移到人类细胞。因此,存在潜在的跨物种传播,这是一个巨大的安全和监管问题。……正如你想象的那样,使用猪器官进行人体移植的第二个障碍是排斥反应,而且是巨大的。

这是两个基本问题……这就是我们认为基因编辑可以发挥作用的地方。到 2017 年,我们的团队已经消灭了 62 个 [逆转录病毒副本]。从那时起,出现了三个值得注意的里程碑:首先,我们创建了 Pig 2.0,针对免疫学进行了 15 项修改……去年在 自然生物医学工程 ,我们证明这些修饰在猪细胞中正确表达,产生的猪是健康的,并且具有生育能力,并且基因修饰可以传递给后代。第二部分是我们将[逆转录病毒] 敲除和免疫排斥相关的修饰结合在一头猪中。我们称之为猪 3.0。这是一个接近临床试验的原型。

第三部分是我们最兴奋的部分:我们需要测试功能。[在最近发表的一项研究中 美国移植杂志 ,] 我们把猪肾放进猴子体内。如果是正常的猪肾,几分钟后就会被排斥。而现在我们的猴子最长的存活时间大约是一年……猴子实验证明了实现长期异种移植的可能性。

从实验室转到领导公司是什么感觉?

成为生物技术领域的领导者并不只是生意。需要三个组件。第一部分是设定公司的愿景和战略。在这样一个创新领域,我认为科学知识、接触的广度,我认为这就是我的优势……第二部分是招募、留住和培训人员。最后一部分是一些商业判断,比如如何筹集资金,如何组织项目,会计。我必须承认,我不是专家。但我认为在我的职位上,关键是招募最优秀的人才来完成这项工作……我开始接受每个领导者都有不同的优点和缺点。

疫情对贵公司的国际合作有何影响?

我本来希望我们能有更多的面对面会议或旅行,但现在,中国仍然有检疫政策,这使得国际旅行超级不方便。希望有了疫苗,世界就会变成原来的样子。

我觉得与十年前相比,世界更加分裂。我希望至少在医学方面,我们可以看到我们的敌人不是不同的国家,而是癌症、器官衰竭、新冠病毒,我们可以保持并加强跨境合作。

艾娜·阿贝尔采访

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寻求气候变化的解决方案

杰里米·弗里曼
艾米·珀尔摄影

杰里米·弗里曼

科学家和设计师
碳计划

2016 年,杰里米·弗里曼 (杰里米·弗里曼) 出现时,他正在开发新的工具和方法,以帮助科学家更好地分析大脑数据。现在,他是 碳计划 的执行董事,这是一个他于 2020 年 3 月创立的非营利组织,旨在通过开源数据和研究应对气候危机。

自 2016 年以来,您已经转变了态度。请告诉我们相关情况。

我远离神经科学,现在专门研究气候变化。我们 [碳计划] 的重点是气候解决方案的科学完整性和透明度。[我们]将气候科学不同领域的研究与应对气候变化的战略结合起来。我们还为研究界和广大公众提供各种资源和工具。

尽管这是一个截然不同的领域,但就拥有非常容易获取、开放、公开的涉及关键问题的数据的价值而言,存在一些有趣的共同点。[对于气候变化],围绕气候变化的问题以及我们如何通过我们可能采取的不同策略来解决这一问题。以一种其他人可以贡献的方式公开开发尽可能多的信息,并使工作可供其他人阅读、评估、批评和参与——这些也是我在工作中强烈感受到的价值观。生物医学科学的世界。

目前您最引以为傲的 碳计划 工作是什么?

我们进行了大量分析,确定了森林碳抵消计划(种植或保护树木以试图补偿碳排放)的实施未能奏效的具体方式。我们对森林碳补偿在加州总量控制与交易计划中的作用进行了全面分析,这是一个规模约为 20 亿美元的庞大补偿市场,我们确定了价值约 4 亿美元的补偿信贷,分析并不能反映真正的气候效益,因为在涉及统计和生态学基本问题的问题上计算方法存在错误。

由 Grayson Badgley 和 Danny Cullenward 领导的团队努力,以及我们在抵消作用方面所做的许多其他工作,确实开始改变对话,并唤醒人们认识到这些处理方法应对气候变化并没有发挥作用。

您还关注哪些其他问题?

有一个称为碳去除的领域,指的是任何减少二氧化碳的机制 2 来自大气层。碳去除真的非常非常复杂,因为有很多不同的方法可以实现这一点……所以这是我们非常参与、研究、分析和比较的领域。我们帮助撰写、编辑和制作了一本书,名为 CDR 底漆 — 二氧化碳去除底漆。当然,这是一种公开资源。

最近的社会正义运动对您的工作有影响吗?

绝对……气候变化从根本上来说是一个公平和正义问题。气候变化的负担将由那些对气候变化没有直接责任的人来承担,而那些在许多方面对气候变化负有责任的人将更有能力避免其影响。这其中存在着深深的不公正……如何思考这一点是我们工作的一个重要方面……我们有兴趣找到一种方法来真正补充围绕这些问题的许多现有社区努力。

艾娜·阿贝尔采访

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天体物理学家为西班牙语使用者撰写有关星星的文章

保拉·若弗雷
玛丽安娜·索莱达

保拉·若弗雷

天体物理学家
迭戈波塔莱斯大学

保拉·若弗雷 在 2018 年专题报道,利用银河系中恒星的化学成分(如 DNA)来绘制恒星的家谱。她最近填补了这棵树的一些细节,并通过用西班牙语写一本关于明星的书来填补出版界的空白。

您的恒星家谱取得了哪些进展?

在第一篇论文中,这棵树有三个主要分支。我们可以将其中一个与年轻的薄盘联系起来,它是银河系中的种群之一。另一个与一个古老的厚盘有关,它是银河系的较古老的组成部分。然后我们之间发生了一些事情……现在,因为我们有更多的恒星和更多的化学元素,并且我们更好地选择了要包含的化学元素,所以我们可以发现这个奇怪的种群实际上是薄盘的祖先种群。我们在第二篇论文中做出的解释之一 [发表于一月份的《 英国皇家天文学会每月通知] 是它们的生产速度都非常快。

其他研究小组发现了一个星系(数十亿年前)并入银河系的惊人证据。[气体的合并和混合]可能引发所谓的恒星形成爆发——许多恒星同时 [形成]。因此,令人兴奋的是,我们在树中发现了一个可能归因于恒星形成爆发的特征……我们知道,在[这两个星系的合并] 发生后的几千兆年。

您还在写一本关于明星的流行书。你能告诉我更多关于这本书的信息吗 宇宙化石:乳汁之路历史描述,或者 宇宙化石:破译银河系的历史,以及你为什么决定写它?

该书将于 11 月(在智利)出版。这是一本面向公众的西班牙语书。我正在教一门关于银河系恒星的课程,这是一门普通天文学课。我发现没有适合学生的西班牙语文学作品……水平有时太基础或太复杂。所以我想为他们的水平写一些东西。

[这本书]解释了恒星如何产生化学元素,盖亚(绘制银河系地图的卫星任务)的作用是什么,银河系绘图仪(使用地球望远镜进行的另一项调查)的作用是什么,以及所有这些大型调查,为什么我们关心,发生了什么。

当然,当我开始写它时,我开始阅读其他书籍……在所有这些一般天文学书籍中,女性从未被强调过。在我的书中,我引用了世界各地 40 名不同女性在我的领域工作的名言……我想指出的是,你可以成为一名女性,你可以聪明,你可以奉献自己于某件事精神上具有挑战性。你可以像这 40 位女性中的任何一位一样。

2018 年以来,您面临的最大挑战是什么?

最大的挑战是促进在教师层面聘用更多女性。智利是一个很小的国家,他们喜欢新人物,美国强调年轻人物。我在的那一刻 科学新闻,我很快就在智利变得非常受欢迎。他们需要鼓舞人心的女人。我一直说:“我不想成为唯一的一个。我想要更多的女人。”

我不知道你是否知道这个集体“Las Tesis”;他们为大流行前智利的社会动荡表演了一场舞蹈。这是一场引起世界上许多人共鸣的女权运动。该运动[说]:我们希望受到尊重,我们想要同样的薪水,我们想要同样的机会,我们希望在街上感到安全 …… 但是,当你在学术界的人数较少时,你就不会就要开始跳到桌子上跳舞了,对吗?你必须争论……这很困难。

阿什利·布劳恩采访

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聪明的遗传工具解决新问题

Stanley Qi
S. QI

Stanley Qi

生物工程师
斯坦福大学

通过禁用 CRISPR 系统中的 DNA 切割酶,2019 年刊登的 Stanley Qi 创造了一种新的多功能工具。将一系列分子附着到这些“死 Cas”酶上,就产生了一个完整的 DNA 和 RNA 操纵器工具箱。

禁用 Cas 分子的策略仍然受到研究人员的欢迎吗?

我觉得它越来越受欢迎,原因有很多:第一,人们使用……这个工具来研究基因组是如何工作的。第二,使用该工具治疗一些遗传疾病有了一些新的努力。第三,这个工具还有一些其他令人兴奋的用途来思考其他疾病,以及我们可能解决的其他主题。

例如,这个 CRISPR 系统来自细菌细胞,对吗?它们被细菌用作武器来对抗入侵的病毒。所以我们说,“好吧,人类也有很多敌人,比如入侵的病毒。我们能否重新利用 CRISPR 来帮助我们对抗传染病?”这是 COVID-19 大流行之前的想法。我们首先练习的是流感、季节性流感……。我们采用了一种针对特定 RNA 分子的 CRISPR 系统,并且效果非常好。我记得它在 [2020] 年 1 月发挥作用,当时新闻开始报道,“哦,有一种新病毒,它是一种 RNA 病毒,”我们立即想到,“如果我们在这种新的 RNA 病毒上使用这个工具会怎么样?”

我们使用合成生物学来模拟 RNA 序列,而不是 [使用活病毒]。……[我们发现] 我们仍然可以非常快速地裂解并破坏人类肺细胞中的这种 RNA 病毒及其片段。我们真的很兴奋。从那时起,我们一直在非常努力地跟进这个想法,以尽快将其变成可能的抗病毒药物。我们称之为 PAC-MAN。

您能谈谈死亡 Cas 或 dCas 方法是如何改进和适应的吗?

一个更大的用途是像基因疗法一样治疗疾病。然而,仍然有许多功能不太适合在临床上方便使用或测试。…[对于患者护理,]人们总是考虑使系统非常非常紧凑,适合纳米颗粒或病毒颗粒,这样我们就可以轻松地将它们输送到人体中。因此,这需要 CRISPR 系统的小型化。我们实际上在这方面做了一些工作……它们比人们使用的小三分之二。

其次,许多来自细菌的天然蛋白质 [在人类细胞中] 不能很好地发挥作用……所以我们做了一些蛋白质工程。经过这些努力,我们实际上创建了一些高度紧凑但高效的 dCas 系统,可以轻松地将其输送到人体中以打开或关闭基因。

过去几年您面临的最大挑战是什么?

我们是生物工程师,我们认为我们的优势在于创造和修改东西。现在,当我们进入应用这些工具来解决现实世界问题的领域时,面临的挑战是如何在我们现在的情况和我们想要去的地方之间建立一座桥梁。这通常需要大量了解一种疾病、一个新领域,并创造性地思考如何连接两个领域。

阿什利·布劳恩采访

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野火烟雾研究离家很近

比尔·科顿,科罗拉多州立大学。摄影

艾米莉·费舍尔

大气化学家
科罗拉多州立大学

2020 年,艾米莉·费舍尔 (艾米莉·费舍尔) 正在对野火烟雾进行有史以来最全面的分析之一。自从我们上次与费舍尔聊天以来,她的野火研究和她谈论它的方式变得更加个人化。

自 2020 年以来您有启动过任何项目吗?

我们正在研究烟雾对发生光合作用的可见光范围的影响。现在夏天,烟雾笼罩着美国。不管它是否在地面,它都在太阳和地面植物之间的大气层中的某个地方。例如,在中西部的玉米和大豆种植带,七月和八月生长旺季期间,平均有三分之一到一半的天有烟雾。这对农作物意味着什么?这如何改变表面的光线?如果它增加了辐射的漫射部分,而不是减少了总辐射,那就会提高生产力。

去年,您帮助成立了一个名为“科学妈妈”的全国性团体。那是什么?

我们是一群无党派的科学家,同时也是母亲。科学妈妈的目标是让我们以准确、易理解且有吸引力的方式直接(通过网站、视频和活动)向其他母亲谈论气候变化。大约 60% 的美国人担心气候变化,而 85% 的妈妈则担心气候变化。但他们不愿意谈论这件事,也不知道如何与他们的代表谈论这件事,甚至不知道如何与他们的读书俱乐部谈论这件事。

人们对您的外展工作有何反应?

我收到各种各样的信息:“这与我见过的任何其他气候通讯都非常不同。”作为科学家,我们接受的训练是要消除事物中的情感,但实际上,人们了解气候变化的感受非常重要。

去年夏天 [2020],极端火灾影响了我自己的家。我们这里烟雾缭绕了好几个月,我的家人逃离了卡梅伦峰大火……对我来说,从“这些是数字,这些是图表”到“哦,这就是我的图表的感觉”的转变,这就是这种趋势的感觉。”

您逃离野火的经历是否改变了您对科学的看法?

我是那种研究我所看到的东西的人……所以我不应该对那场火灾感到惊讶。我和家人一起出去背包旅行,一开始就结束了,我和我的孩子们跑了出去,我们成功了。所以没问题,但我不确定是否会好。当类似的事情发生在你身上时,你必须做出回应。[现在]我想,当我们计算未来某件事的变化时,这意味着什么?这可能产生哪些影响?

此外,看到事件管理团队在 [火灾期间] 共同努力帮助人们也非常鼓舞人心。我会对我的丈夫说:“这些球队很漂亮。他们在如此艰苦的条件下仍能发挥如此高的水平。如果我们能够利用这种程度的合作来采取气候变化行动或消除这一流行病,我们就可以做任何事情。”

卡西·马丁采访

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寻找系外卫星的工作仍在继续

大卫·基平
D·基平

大卫·基平

天文学家
哥伦比亚大学

2017 年被专题报道后,大卫·基平 和他的同事在 科学进步 首次探测到潜在的系外卫星——一颗绕太阳系外行星运行的卫星。在距离地球 8000 光年的木星大小的行星周围发现了海王星大小的卫星的迹象。从那时起,基平就一直在寻找更多的东西,并且在 YouTube 上也很受欢迎。

你还发现更多的系外卫星吗?

好吧,我真的不能谈论这个。我们即将发布开普勒太空望远镜发现的类木行星群的新调查结果。此类行星被认为是卫星的最佳狩猎场,因为它们远离恒星的引力影响,而且足够大,足以支撑潜在的巨大卫星。不幸的是,结果还没有完全准备好。

其他科学家有何反应?

社会自然对此持怀疑态度。这就是系外行星的故事。当研究人员第一次发现热木星时,没有人相信。直到他们发现了大约 10 个之后,人们才开始说,实际上,也许这些是真实的。我不知道任何外星候选者会如何。也许我们发现的东西确实是假的,但我显然希望不是。我们进行了尽职调查,并且对结果非常谨慎。

我们发现的第一批恒星如此之大也许并不奇怪,因为毕竟它们将是最容易探测到的……实际上,只有不到 1% 的类日恒星拥有热木星,但它们主宰了所有恒星第一次发现系外行星只是因为它们很容易找到。也许同样的事情也会在这里上演。

2017 年,您刚刚推出了一个名为 Cool Worlds 的 YouTube 频道。外展进展如何?

这对我们来说是相当难以承受的,因为我从来没有想到观看过的人数会如此之多。上一个视频(关于所谓的红色天空悖论)获得了 200,000 次观看,而之前的视频获得了 500,000 次观看。我的意思是,这太疯狂了。我收到人们发来的电子邮件,非常令人惊奇的电子邮件,其中说明了该频道和视频对他们的意义。这真是不可思议。

现在有很多人在经济上支持我们。我们为他们提供观看视频的特殊权限,并让他们尽早获得我们正在撰写的论文。我们每两个月与他们中的一些人一起在直播中闲逛并谈论科学。我通过捐款资助学生已经足够了。我有一个梦想,我做研究,它产生了很酷的想法,我在我的外展频道上谈论它,人们对此感到兴奋并支持我们,这使我能够做更多的研究。

自 2017 年以来,您面临的最大挑战是什么?

我仍在 [努力获得] 终身教职。这显然是你职业生涯中压力最大的时期之一,因为你还没有一些年轻的终身同事所享受的安全网。与此同时,您正在努力建立一个家庭并确保您看到您的孩子长大。你不想成为家里的鬼魂。所以这很棘手,但 [大流行] 使我能够花更多的时间在家里与家人在一起。

卡西·马丁采访

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