潮科技 | 分子编辑、液体阳光、超级大脑……这里有44位诺奖得主们看到的未来

第二届“世界顶尖科学家论坛”是由上海市人民政府主办、世界顶尖科学家协会发起，中国科协为指导单位，红杉中国慈善基金会为全球战略合作伙伴。共有44位诺贝尔奖得主，21位沃尔夫奖、拉斯克奖、图灵奖、麦克阿瑟奖、菲尔兹奖等奖项得主，100多位全球优秀青年科学家和中外院士参与。

在10月31日举办的莫比乌斯论坛上，44位诺贝尔奖得主，21位沃尔夫奖、拉斯克奖、图灵奖、麦克阿瑟奖、菲尔兹奖等奖项得主，每人独立发言3分钟，或畅想和预判未来20年的科学、宇宙和人类的样态，或推演人类科技未来图景，或提出对当下科学研究的建议与意见。

其中，部分嘉宾也对当前自己所研究方向的难题、未来可能的发展方向进行了分享。比如，2012年拉斯克基础医学研究奖得主迈克尔·希茨很关注是否可以可以通过机械的方式杀死癌细胞；2014年沃尔夫奖得主翁启惠很关注研发用于癌症和阿尔兹海默症或者帕金森病的疫苗；麦克阿瑟天才奖得主杨培东在关注液体阳光。

这些观点我们认为很有启发意义，因此也做了相应的整理。以下为相关整理内容。

2012年拉斯克基础医学研究奖得主迈克尔·希茨

我接下来要讲的一个生物学是现在新兴发展的，我们在过去12年研究细胞如何创造生物的形态，这是我所要讲的机械生物学。在细胞当中有非常多的生物变化，现在我们有了一些结果与发现，在过去几年当中，研究院同事已经有了一些重要发现。比如说通过在FN矩形上培养两周来形成多能干细胞，而且有80%以上的效率，同时我们也可以把刚性感应器定义为，刚性=肌节单元拉动100nm的力。

再来看癌细胞，因为Tpm2.1的耗尽肿瘤细胞都缺乏刚性感应器。随着状态的改变，肿瘤细胞的机械敏感性变高，我们可以通过机械的方式杀死癌细胞，希望把这样的结果带到临床，给有一些生物医学的机制来造福大家。谢谢各位。

2014年沃尔夫奖得主翁启惠

我在此提出一些化学生物面临的挑战，这是根据我自己的科研经历来写的。

第一个，更好理解翻译后修饰相互作用。我们现在已经听过一些相互作用，但是还有非常多其他的种类，包括神经系统里面，还有肿瘤系统里面怎么样相互作用？我们要看它的结构和功能。其实人体翻译后修饰跟其他物种是不一样的。

第二个，我们希望能够开发出聚糖快速测序的方法。现在一些方法很难去识别异构体。

第三个，用于控制糖基化的分子。

第四个，预测糖基化和糖蛋白折叠，我们知道糖基化会影响糖蛋白的折叠，所以我们要有一个更好的预测机制。

第五个，要了解单个免疫细胞的作用，我们有成千上万的免疫细胞，我们要做精准医学就需要能够隔离免疫细胞，理解它们的功能。

第六个，通用流感疫苗。

最后一个是用于癌症和阿尔兹海默症或者帕金森病的疫苗。我其实已经发现有九种抗体，说不定可以帮助我们实现这些目标。谢谢

生物物理化学家 谢晓亮

当人类基因组计划在2003年完成的时候，我们其实很难理解人类基因组的语法，现在我们可以去看一个人的基因组或者他某一个细胞的基因组，而且成本不到一千美元。但是现在目标以及挑战是要解码人类功能基因组，人的功能基因组是带着不同的功能，去年我们报告了人体细胞当中的3D基因组。我们可以定位到某一个具体的基因或者一个突变点。在绿色部分是常染色质，粉色部分是异染色质，有两个步骤。基因表达和3D的结构是由翻译因子决定的。这些是一些蛋白质，它像开关一样打开、关闭。

在细菌当中每一个基因是有一个钥匙，但是在人的细胞，哺乳动物细胞当中我们是有一系列的钥匙来控制开关，然后之前的技术没有办法去识别这些要素。如果我们用芯片，你可能当中需要设200个因子，但是其实也没有那么多。在北京大学我们希望能够有一个基因组的地图，通过绘制转录因子光定位来解码3D人类功能基因组。这要花很长时间，很大的精力，但是我觉得这可以帮助我们来更好的了解基因的表达，基因的调节，干细胞等等，当然可以帮助更好的开发不同疾病的新药，谢谢。

2013年诺贝尔化学奖得主亚利耶·瓦谢尔

接下来我跟大家讲一下如何抗基因耐药性，我们发明出一个有效药物之后会出现突变，治病体会变异，原来的药就没有用了。我们在化学里有这样一个原则，如果你有一个变化，整个体系就会去抗击这样的变化。问题是我们有什么办法去使新的药发挥更长的时间，减缓耐药性的出现？我觉得有一种方法就是结合人工智能和基本的计算机模拟，我们可以利用机器学习获得99%成功率，但这仅仅是对于我们已知的，对于新药未知的，效果就差了。

我们尝试的一个方向虽然不是很成功，就是把治病体的生命活力进行计算，然后将它和深层学习的能力结合起来，我们在这个方向可以有很多工作要做，可能在未来30年当中计算机将有这样的能力去给我们做出各种各样的建议。

2016年诺贝尔物理学奖得主邓肯·霍尔丹

现在这个时代有非常多新的发现，因为有了量子物理学，而且我们也可以开发一些新的材料，这些发展其实是来自于一系列我们很意外的发现，而且到3个人群一起合作的时候才会繁荣，我们看的是一些非常抽象的量子物理学。

这当中需要一些数学知识来理解为什么一些事情会发生，但是要实现很多东西，必须要材料科学家的加入，我们新的材料不应该是拍脑袋拍出来的，而是应该发现大自然里面已有的宝藏。通过量子物理学呈现出来一些结构，可以给材料科学家启发，根据我们的经验，如果有一个东西在理论上是有可能的，哪怕它看起来很抽象或者很奇怪，很难知道，但是非常聪明材料普遍性，他们最终能找到一个办法来实现这样的材料。这就是为什么我非常乐观，我觉得像拓扑学、量子计算机以及大家的一些理想，在理论上如果可能的话，会有一些聪明人最终把它们实现出来。

最近如果大家去读一下分子动力学，你会发现这可以帮助我们实现物质非常难实现的一些拓扑形态。比如说，两层石墨烯以一定的角度旋转，这其实可以实现一些超导电性等等性能。我觉得我们现在已经进入了原材料的时代，除了依赖大自然给我们现有材料以外，我们可以自己去设计，这说不定可以帮助我们解决一些传统科学解决不了的问题，更好保护我们的星球。谢谢。

2006年诺贝尔物理学奖的得主乔治·斯穆特三世

看一下科技对人类的影响，科学会对人造成什么样的影响呢？我觉得以后会有一个所谓的超人，我们现在已经快要接近这个起点了，这样一个生物可以做人类80-90%的工作，黑色的那幅图片可能看起来有点可怕，我们能预见很多事情都能够去做，但是我觉得未来会实现的还有更多，现在我们在看三种超人类，一个是转基因的人，我其实做了一些研究，我问学生，你们愿不愿意给自己孩子做转基因，这样让他们更加聪明？现在有科技可以这样做了，但是大家看法是不一样的，我们还是有所迟疑。科技已经有了，我们不知道所有的基因编辑方法，但是我们已经知道其中一些。我有学生说，如果给他们一千美金，他们愿意不用手机一年。

第二个，现在越来越像钢骨了，在医学领域我们看到有新的一些关节开发出来，或者让人有一些新能力。

第三个，电子化的人类或者IT化的人类，有了电子化人类之后我们可以有更快处理信息速度，我们生活节奏也会加快。我们WLA一直是由人类最强大脑，我觉得应该是最后一次这样说了，因为未来有一些超级大脑可能是人类，未来几十年还会有一些新形式超级大脑出现，我觉得在这个世纪末一定会出现真正的超级大脑。随着超人的到来，他可能带来的影响就像我们发现外星人一样大。

2019年沃尔夫化学奖得主约翰·哈特维希

我给大家提出的是一些人类健康以外的挑战，世界经济增长大概每年3.6%的增速，按照这样的速度增长下去，全球经济20年后会翻倍。也就是说车的数量也会在20年后翻倍，粮食的需求在20年后也会翻倍，当然我们生产的塑料也会越来越多，可能未来10年生产的塑料比有史以来生产都要多，因此我们需要有长距离运行的汽车，而且我们希望能够通过阳光或者好的电池来充电，我们也希望有好的方式来生产粮食，存储粮食。我们的材料以后希望开发出来不是只用一次，而是重复利用。

2016年麦克阿瑟天才奖得主余金权

我一直在研究分子，我觉得非常困难，甚至是不可能做一些预测，因为在我看来，分子应该是最淘气的东西。作为合成化学家不断的做实验，创造一些新的结构，有新的功能，比如更好的材料，更好的药物造福人类。老实说，不光我们多有创意，不管我们设计的实验多么的棒，好的发现通常都是我们预计以外的，比我们设计的要好很多。所以，我是希望给大家一些未来视角，我们先回到25年前，大家可以看到我当时在做什么？我再告诉大家我现在做些什么？大家可以想一下，过10年之后我们一起要做什么？左手边是我之前负责发现一个香水的反应，香水每天产量是10吨。中间图片是一个工厂，天还是蓝的，靠着海边，我们每天在这个工厂里生产10吨化合物。当然这也是很有限的，因为这只是一个反应，一个产品。

在右手边我们现在做的是 分子编辑 概念，我们能不能够精准的去编辑分子，就像是通过基因编辑，有人说会造出超人，我们不确定，在分子层面我们一旦通过编辑，可以生成超级分子。我们一个同事的项目希望创造更好的分子来治自闭症。右下角分子，从煤炭行业不需要成本就可以获取，如果我们能够精准的编辑这5个碳氢键我们可以生产出好的药物。

我们现在还没有实现，但是在原则上我们通过几何，还有距离，简单的一些数学，我们不是用一些教科书上的理论就可以帮助我们取得很大的进展，过去10年就是这样。我们预计未来10年会有更多进展，但我不知道能不能够实现或者什么时候实现，但是我一定会尽己所能去实现它。谢谢

2015麦克阿瑟天才奖得主杨培东

我要讲一下能源，液体阳光可以作为一种新型化学能源，可以储存在化学件当中，我觉得在未来我们可以开发出必要的人工光和作用，可以通过化学件储存能源，这样一来就会有无限的大规模免费的能源储存。

就像我们说的二氧化碳化学，我们昨天也探讨到，我们怎么样在纳米级别能够有一些催化剂帮助我们活化二氧化碳？我们也可以用一些液体燃料等等，再加上阳光进行反应。大家也可以想象一下，在未来我们的化学行业、能源行业、医药行业都会是来自于可再生的阳光，而不再是完全依赖传统化学原料，这样我们也可以解决二氧化碳排放问题，以及全球变暖，气候变化的问题。这应该是最好一个解决方案，帮我们来回收二氧化碳。

同时未来我们也可以进行太空探索，比如说火星探索。因为液态阳光可以给外太空生存的人提供能量、食物等等，这样的液体阳光需要跨学科的研究和思考，当然还有很多基本问题有待解决，我鼓励越来越多的年轻科学家可以加入我们，一起创造液体阳光，谢谢。

2013年麦克阿瑟天才奖得主菲尔·巴兰

谢谢大家，我要给大家讲一个最古老的化学反应全合成，这是有机化学非常重要的，在80年代的时候我们就发现，自然的东西也可以通过人来合成，通过一些反应我们可以生成多东西，就像同时做一个天文学家和做一个科学家一样。

这里我给大家列了一本书讲到如何 生成分子 ，这其实创造了行业的一个热潮，任何复杂的分子只要你钱够或者你时间够都可以把它生成出来，这个我叫做可行时代。我觉得在未来会有更多创新，这一定是原料更少，收获更多，在过去10年当中我们提出了新的方法来做合成，我们把它叫做理想时代，也就是说如果你能够从A点到B点不需要绕路，而不要去用一些东西直接生成B，这样一来你就可以给反应的过程民主化。

比如说我给大家列的一些分子，在过去需要花非常多的步骤才能合成，但是现在通过非常简单的原则，我们可以把它简化来合成这些化合物，这样的方式不只是用于我上面列到紫杉酚，也可以用到一些生物分子。

我们看到FDA之前通过的药物，把13万的化合物立体异构体注入到病人体中来治病，最后在这个过程当中，我们很多时候会有创新的方法来制成分子，有的时候我们被逼大尽头的时候只能去创新，去发明一些新的东西。对于我们来说，这可能也是未来全合成的一个方向，我们作为一群科学家可以拥抱这样的方式。谢谢。

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