2021科学突破奖揭晓，7项大奖花落谁家？

原文作者：Zeeya Merali

在雄性和雌性小鼠的大脑中发现了良好养育行为的“开关”，使哈佛大学的分子生物学家卡特琳·迪拉克获得了今年300万美元的“科学突破奖”——科学和数学领域奖金最丰厚的奖项。9月10日还宣布了另外三个生物学大奖、两个物理学大奖和一个数学大奖，以及一些较小的奖项。 

卡特琳·迪拉克表明，蛋白质甘丙肽在小鼠神经元中表达，并作为养育行为的“开关”。来源：Rick Friedman/Corbis/Getty。

斯坦福大学的生物学家劳伦·奥康奈尔（Lauren O’Connell）说：“卡特琳·迪拉克做出了惊人的工作成果，真正改变了这个领域。”迪拉克团队提供了第一个证据，证明雄性和雌性小鼠的大脑有着相同的与养育相关的神经回路，只是每个性别的触发方式不同[1]。“这打破了几十年来认为雄性和雌性大脑组织方式不同的教条。”奥康奈尔说。

迪拉克说，得知自己获奖后，她感到非常震惊。她说：“我先是愣住了，然后开始流泪。”她说这是一条漫长的接受之路，因为其他人最初对她的工作持怀疑态度。20世纪90年代，迪拉克在小鼠中分离出了支配性别特异性社会行为的信息素受体。未发生过性行为的雄鼠通常会攻击其他雄鼠并杀死幼鼠。但迪拉克发现，如果它们的信息素受体被阻断，它们会试图与雄性和雌性交配，未发生过性行为的雄鼠甚至会照顾幼崽。与此相反，信息素盲的雌性小鼠则会试图与雄性小鼠交配。

为了阐明起作用的神经机制，迪拉克确定了一种叫做甘丙肽的蛋白质，它由参与养育的神经元表达。杀死雌性体内的这些神经元会使它们停止养育行为，而激活未有过性行为的雄性的这些神经元则使它们产生母性。“它就像养育行为的开关，”迪拉克说，“意义非凡。”之后，她的团队使用甘丙肽标记物来跟踪与养育所需的动机、荷尔蒙和行为变化相关的特定回路。 

奥康奈尔说，这些研究“为更好地了解人类和其他灵长类动物大脑的灵活性奠定了基础”，有朝一日可能对治疗产后抑郁症等疾病产生作用。

另外三项300万美元的生命科学奖得主也一同揭晓。华盛顿大学的戴维·贝克（David Baker）因开发了Rosetta软件用于设计治疗用的合成蛋白质而获奖。已经有超过25万名公民科学家参与了他的FoldIt游戏，帮助寻找最佳的蛋白质构型。就在奖项揭晓的前一天，他的团队在《科学》[2]上报道了一种新型蛋白质，这种蛋白质或具有阻断SARS-CoV-2进入人体细胞的能力。 

香港中文大学的卢煜明（Dennis Lo）因发现胎儿DNA存在于母体血液中而获奖——这一发现促进了更安全的非侵入性产前检查的发展，可用于检查如唐氏综合征之类的疾病。

美国国立卫生研究院和国家神经疾病和中风研究所的理查德·J·尤尔（Richard J. Youle）因阐明两种蛋白质在帕金森病中的作用而获奖，为治疗帕金森病开辟了一条新途径。

马丁·海勒改变了随机偏微分方程领域。来源：皇家学会（CC BY-SA 4.0）。

数学突破奖颁给了伦敦帝国理工学院的马丁·海勒（Martin Hairer），以表彰他在随机偏微分方程方面的工作。这是一类用于计算复杂系统在必须考虑随机影响因素时如何演变的方程。“我感到很荣幸，也很幸运，”海勒说，“我完全没有想到会有这样的结果。”

2011年，海勒求解了一类模拟水滴如何在餐巾纸表面扩散等之类情形的方程的粘性解。之后，他写了一篇长达180页的宏大论文，表明类似的概念可以用来攻克这一类的所有方程[3]。英国牛津大学的数学家特里·莱昂斯（Terry Lyons）表示，他对海勒的获奖感到“欣喜”，他指出在海勒的工作成果做出来之前，数学家和物理学家一直在用不同的方法处理这类方程，但没有看出来这些方程如何能被一种方法论统一起来。“他第一次将世界的一个重要方面映射到了一种精确的数学语言上。”莱昂斯说。2014年，海勒获得了数学界最令人梦寐以求的荣誉——菲尔兹奖。

基础物理学突破奖颁给了华盛顿大学的埃里克·阿德尔贝格尔（Eric Adelberger）、詹斯·冈拉克（Jens Gundlach）和布莱尼·赫克尔（Blayne Heckel），他们的超精密摆锤实验表明，牛顿的万有引力定律在小到只有52微米的尺度上仍然有效[4]。基础物理学的一个特别奖则表彰了德克萨斯大学奥斯汀分校的理论物理学家史蒂文·温伯格（Steven Weinberg）的毕生工作。温伯格是将电磁力与支配放射性的弱核力统一起来的框架的开发者之一。

科学突破奖由俄罗斯-以色列亿万富翁尤里·米尔纳（Yuri Milner ）于2012年创立，目前由他和其他互联网企业家赞助，包括Facebook的首席执行官马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）。由于新冠病毒大流行，今年的颁奖典礼被推迟到2021年3月21日举行。