【科学女神】从物理学“跳槽”生物医学的天才女科学家,近日再获美国大奖!

原标题:【科学女神】从物理学“跳槽”生物医学的天才女科学家,近日再获美国大奖!

近日,美国维尔切克基金会宣布了2020年度维尔切克创新奖获奖人选, 著名女科学家庄小威获生物医学奖

维尔切克创新奖(Vilcek Prize for Creative Promise)颁发给在美国以外出生的38岁以下杰出艺术家和科学家,奖励其在职业生涯的早期阶段展现出的非凡创意和作出的原创性贡献。该奖项每年颁发两人,一个为生物医学研究者,另一个为艺术或人文类。

过去,曾获得过“维尔切克创新奖”的华裔青年科学家。

建筑师刘晶获维尔切克创新奖

刘晶生长于南京,13岁因父亲工作原因,全家迁至日本东京,18岁到美国南部的路易斯安那州入读杜兰大学(Tulane University),一度被日本和美国间的巨大差异所震惊,原打算在美国完成学业后就回到亚洲,但如今她已经成为地道的布鲁克林居民。回忆走上建筑设计之路,刘晶说,那是直到上大学才产生的较为清晰的选择,因为在中国,建筑师并不被认为是一个真正的职业,大多数人的选择都是医学或者商科,她虽喜欢物理和数学,也考虑过学习工程学,但不想做一辈子工程师,因为她同样看重艺术在工作中所占的比例。

建筑师冷俊获维尔切克创新奖

建筑师冷俊1984年在中国出生,两岁时,他的父母移民美国,留他在国内由祖母照看,直到九岁才到美国与父母团聚。在旧金山地区长大后,他进入加州大学伯克利分校(UC-Berkeley),毕业后先后就职于OMA、UNStudio等知名建筑设计公司,开拓了当代国际设计视野。之后冷俊来到东海岸,进入哈佛大学攻读建筑硕士,开始钻研其“建筑来世”(Architectural Afterlives)课题,试图从更长久的时间领域和广阔的空间领域来理解建筑设计、而非只关注于建筑成型的当下。从哈佛毕业后,他回到西海岸,就职于Michael Maltzan建筑设计师洛杉矶工作室,负责多个大型房屋和多用途开放项目。近期他已从该工作室辞职,着手建立自己的设计工程,希望未来一年开发出自己热爱的建筑设计项目。

神经生物学家张锋获维尔切克创新奖

35岁就成为麻省理工学院最年轻教授的分子生物学家张锋,1982年在河北省石家庄市出生,11岁时随家人移民美国爱荷华州,中学时他喜欢看“侏罗纪公园”,对生命科学、古老的DNA起源产生极大兴趣。学生时期,他遇到多位导师对他的早期科学研究产生极大影响,激发他的科研兴趣。2000年他获得奖学金入读哈佛大学,在大学期间他的一位好友发生严重的抑郁问题,这也促使他开始研究神经科学,毕业后加入斯坦福大学实验室,2009年在斯坦福取得化学及生物工程博士学位。2011年他加入麻省理工,在脑科学研究所McGovern Institute和Broad Institute从事科研工作,创造出“光遗传学”科技,应用于神经细胞的再生。2013年他发展出CRISPR/Cas系统,用来编辑DNA,敲除指定的基因,大幅度提高哺乳类基因体编辑的可靠性和效率,引起世界关注。

庄小威,1991年获得中国科学技术大学物理学学士学位,1996获得加州大学伯克利分校物理学博士学位。现任美国科学院院士、霍华德休斯医学研究院研究员、哈佛大学物理系、化学与化学生物系终身教授。

庄小威,1972年出生于江苏省如皋市,父母亲是中科大的教授。

虽未曾正规学过拼音识字,5岁时庄小威就是科大附小二年级的学生了。在班里,她年龄最小,却是最聪明的学生。

庄小威全家福,左一为同年庄小威

受父母亲的影响,庄小威从小就对科学感兴趣,同时也被物理严谨的推理之美所吸引。

初中时,她就曾获全国数理化竞赛第一名

15岁,她又凭高考600多分的状元成绩考入中国科技大学少年班。

在天才云集的少年班,庄小威也完全不露怯。

凭着对物理的热爱,她对物理的每一个细节都不放过。

本来不太在意成绩的她,最后竟考了个 四大力学课程满分

这个“大满贯”的传奇记录,至今在科大还没人能打破。

庄小威的天才形象,在少年班里也深入人心。

在少年班的同学回忆,“小威得天独厚,还有一心两用的本领,能一边听《三国演义》,一边做原子物理作业,让我们好生佩服。”

中科大少年班毕业后,庄小威便赴美开始博士生涯,那年她仅仅19岁。

2003年,这位天才少女更是被美国麦克阿瑟“天才奖”垂青,获得50万美元奖金。她是首位获此殊荣的华人女性,同时也是获奖者中最年轻的一位。

麦克阿瑟天才奖,奖金金额有50万美元

2006年,年仅34的她便成了哈佛大学物理和化学系的双聘教授。

与此同时,以她名字命名的单分子生物物理实验室建成。

此后,她便带领着21名博士、博士后开始研究流感、艾滋病、SARS等病毒入侵宿主细胞的过程。

庄小威的实验室网站首页

“风暴”突破衍射极限,与诺奖擦肩而过。

早在19世纪末,德国物理学家恩斯特•阿贝(Ernst Abbe)就指出光学显微镜存在衍射极限,分辨率最高只能达到200纳米左右。这个程度虽然能观察细胞,但细胞中的分子大小只有几个纳米,尺度差了两个数量级。

庄小威形象地描述道,如果把整个人体放大到地球的尺寸,那么一个细胞大约是上海人民广场的大小,而细胞中的分子只有广场上一个游客的头部那么大。在衍射限制下,这些挤在一起的分子看上去就是模模糊糊的一团,谁也分不清谁。那么,该如何突破这个限制,看清单个分子,观察它们是如何互动的呢?

STORM成像原理图

庄小威创造性地用在时间上错开的方法,区分空间上重叠的分子。如果只有一个荧光分子,图像虽然很模糊,但能知道它的中心点。问题就在于成千上万的分子们重叠在一起。庄小威使用光控开关探针来控制其中一小部分分子发光,其余关闭;接着由打开另一部分荧光分子,其余关闭。通过控制挤在一团的分子们轮流发光,再将所有的图像组合在一起分析,就能更好地了解分子们的分布位置。

传统成像与STORM效果对比

庄小威说道:“我们想给这个方法起一个有力的名字,STORM在英文中的意思是‘风暴’,很响亮。”

几乎在同一时期,国际上也有其他的团队做出了类似的成果。2006年8月9日庄小威的STORM发表在《自然-方法》上。一天之后,美国科学家埃里克·贝齐格(Eric Betzig)基于相似原理的PALM发表在《科学》上。

2014年获诺贝尔化学奖的三位科学家

2014年,诺贝尔化学奖颁给了三位在超高分辨率荧光显微成像技术上做出贡献的科学家,除了贝齐格之外,还有美国科学家威廉姆·莫尔纳尔和德国科学家斯特凡·赫尔。

一时间,质疑声起。最后结果“使很多人感到惊讶”,因为贝齐格的工作“不仅与华人教授庄小威的工作在物理原理完全一样,而且他们研究论文发表的时间也一样,令人不解为何出现厚此薄彼。”甚至有学者直指种族主义和性别歧视方面的原因。

对这一质疑,诺贝尔奖委员是这样解释的。

第一:白兹格早在1995年发表了论文,对这一技术提出了理论设想。

第二:白兹格论文的收稿时间要比庄小威早几个月。

庄小威虽与诺奖无缘,但她的成就确实是诺奖级别的。

纵观历史,没得到应有殊荣的能人异士大有人在。

而庄小威也当得起无冕之王这四个字。

庄小威在北大演讲

就算没有诺奖加持,庄小威这一路仍然圈粉无数。

每次开讲座,必定是座无虚席、人满为患的情况。

就2016上半年,庄小威和他的团队就已经在Nature、Science、Cell等顶级学术杂志发表了多达10篇的研究论文。

现在她仍致力于将STORM的能力提高,并设想着未来能够看起细胞内分子的每一个交互动态,真正解开未知的生命之谜。

近日,庄小威又获得美国2020年度维尔切克创新奖—— 生物医学奖

再次祝贺她!

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