• 协会活动
• 综合讯息
• 专委会动态
• 历史文档
• 返回上一级

解读2017年科学类诺贝尔奖系列科普报告会

2017-11-17  上海科协大讲坛  科学家对你说

主    题：解读2017年诺贝尔物理奖科普报告会
主办单位：上海市科学技术协会
承办单位：上海市科普作家协会、新华网“科普中国-科技前沿大师谈”、上海科协大讲坛管理办公室
协办单位：《文汇报》社、《科学》杂志、《上海科坛》杂志、上海电影集团科教电影制片厂、上海科普教育展示技术中心、《上海科技报》、高校科幻苹果核
时    间：2017年11月25日（星期六）下午14:00—16:30
地    点：南昌路57号科学会堂一楼海洋能厅（近思南路口）
主 持人：沈学础   中国科学院院士，物理学家，中国科学院上海技术物理研究所研究员
主 讲人：施  郁   复旦大学物理系教授，全国量子力学研究会副理事长
嘉    宾：姜  鹏 中国极地研究中心南极天文学研究室副研究员
媒体记者：孙正凡 （@松鼠老孙），天体物理学博士，科学松鼠会创始会员，中国科普作家协会会员，上海市科普作家协会会员

解读概要：

引力波的世纪追寻：从爱因斯坦到2017年诺贝尔物理学奖
2017年10月3日，瑞典皇家科学院宣布，今年诺贝尔物理学奖一半授予雷纳·韦斯（Rainer Weiss），另一半授予巴里·巴里什（Barry Clark Barish）和基普·索恩（Kip Stephen Thorne），以表彰他们“为激光干涉引力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，缩写为LIGO）以及引力波的观测所作的决定性贡献”。
2016年2月12日，LIGO合作组宣布，他们于2015年9月14日探测到了引力波，它来自一个质量为36太阳质量的黑洞与一个29太阳质量的黑洞的碰撞，然后并合为一个62太阳质量的黑洞，失去的3太阳质量转化为引力波的能量。“太阳质量”是天体质量的单位，1个太阳质量意思就是说，它的质量等于太阳的质量。
2015年12月26日和2017年1月4日，LIGO又两次探测到黑洞并合产生的引力波。诺贝尔奖宣布6天前，9月27日，LIGO和靠近意大利比萨的引力波天文台VIRGO宣布， 2017年8月14日，LIGO和VIRGO共同探测到另一次黑洞并合产生的引力波。
诺贝尔奖宣布13天后，10月16日，LIGO和VIRGO又宣布，今年8月17日，他们第一次观测到两个中子星并合产生的引力波。这个事件还产生了短伽马射线爆。 全球70多个各个电磁波波段的望远镜对这个伽马射线爆的余辉进行了观测。
很多科学家对LIGO的成功作出了贡献。特别一提的是，最早提出用激光干涉仪探测引力波并作噪声分析的韦斯、对激光干涉仪的稳定性作出重要贡献的德雷弗、对引力波探测和LIGO作了很多理论工作的索恩以及建立LIGO国际合作并将其转化为大科学的巴里什。不幸的是，德雷弗于今年3月去世。 
引力波是1916年爱因斯坦根据广义相对论所作的预言，超越了牛顿引力理论。
三百多年前，牛顿说，任何两个有质量的物体之间存在万有引力，而且这个引力是瞬时的，也就说，物体之间引力的传递不需要时间。牛顿解释了为什么地球围绕太阳转，为什么树上的苹果会落地。
然而爱因斯坦1905年创立的狭义相对论指出，任何信号的传递不可能超过光速，时间和空间成为整体，称为时空。十年之后，爱因斯坦又将引力纳入相对论的框架，创立广义相对论，指出引力就是时空的弯曲，由此决定物质的运动，用索恩的导师、美国著名物理学家约翰·惠勒的话说，“物质告诉时空如何弯曲；弯曲的时空告诉物质如何运动。”物质之间的引力，需要时间来传递。
1916年，爱因斯坦根据广义相对论，预言了引力波。引力源质量分布的改变，导致它对其他物体引力的改变，这种改变以光速传播开来，就是引力波。既然引力是时空弯曲，那么引力波也就是“时空的涟漪”，即时空弯曲情况随时间变化、在空间传播。引力波到达之处，在垂直于传播方向的平面上，任何长度都会振荡，而且在互相垂直的任意两个方向上步调相反。
理论表明，引力波主要来自宇宙中的超新星爆发、中子星和黑洞等致密天体以及宇宙大爆炸。1974年，赫尔斯和泰勒发现引力波导致一个中子星和与之互相环绕的伴星之间的距离越来越小，因此获1993年诺贝尔物理学奖。但直到2015年，引力波还没有被直接探测到。
LIGO的探测原理基于激光干涉。LIGO包括两个同样的探测器，它们相距3002公里，分别位于美国华盛顿州与路易斯安那州。两个探测器共同工作，可排除其他信号，比如地震。每个探测器是一个巨大的迈克尔逊干涉仪，有两个互相垂直的、约4公里长的臂，构成L-形。一束激光分成两束，分别进入两臂。在每个臂中，激光被两端的镜子来回反射多次。最后两束激光再叠加起来，这就是干涉。干涉的光强决定于两臂长度差，所以用来测量两臂长度差。
引力波经过探测器时，每个臂的长度都时长时短地振荡，而且步调相反，一个臂变长时，另一个变短。所以两臂长度差也在振荡，从而激光干涉的光强也在振荡。由此就可以反推出引力波的性质。
2015年9月14日，LIGO测到，干涉仪的臂发生了0.0……04米的长度改变（小数点后面18个0）。
LIGO探测到引力波，意义不仅在于直接验证广义相对论预言的引力波的存在，还在于开启了对强引力、随时间变化的引力以及黑洞的直接观测，打开了认识宇宙的一个新窗口。在这之前，我们关于宇宙的信息来自宇宙中传来的电磁波和粒子，如宇宙线和中微子，而引力波带来了主宰宇宙的引力的直接信息。引力波天文台与传统天文望远镜协同观测中子星并合表明，引力波和电磁波的探测可以协同进行，标志着多信使天文学的开始。
2017年9月21日，复旦-中植科学奖授予了韦斯、索恩和巴里什，并详细描述了每位获奖者的贡献：
“雷纳·韦斯（Rainer Weiss）教授：发明的激光干涉引力波探测器是LIGO装置的基础。他首次分析了探测器的主要噪声来源，并领导了LIGO仪器科学的研究，最终使LIGO达到了足够的灵敏度，在人类历史上第一次探测到了引力波。
基普·索恩（Kip Stephen Thorne）教授：奠定了引力波探测的理论基础，他开创了引力波波形计算以及数据分析的研究方向，并对LIGO仪器科学做出了重要贡献，特别是提出了量子计量学理论的一系列基本概念。
巴里·巴里什（Barry Clark Barish）教授：领导了LIGO建设及初期运行，建立了LIGO国际科学合作，他把LIGO从几个研究小组从事的小科学成功地转化成了涉及众多成员并且依赖大规模设备的大科学，最终使引力波探测成为可能。”
正是这三位物理学家12天后获得了诺贝尔物理学奖。

嘉宾简介：
主  持人：沈学础  

沈学础，中国科学院院士，物理学家。中国科学院上海技术物理研究所研究。1978年改革开放后首批出国留学人员，赴徳国马普固体研究所访问研究两年多。中国科学院首批开放实验室和国家重点实验室（红外物理实验室）首任主任；国家863计划，国家攀登计划首席科学家。上海大学理学院院长，复旦大学教授。国际红外毫米波-太赫兹学术会议国际组委会委员，红外毫米波-太赫兹国际学术组织创始委员。上海市学位委员会委员、上海市对外文化交流协会理事、中科院上海技术物理研究所学位委员会主席， 国际杂志“半导体科学与技术”（Semiconductor science and technology）和 “固态通讯”（Solid State Commun），”振动光谱“（vibrational spectroscopy）编委与编辑。德国洪堡大学，加拿大麦基尔大学，美国纽约大学访问教授， 台湾大学讲席教授， 香港大学荣誉教授。
主要从事固体光谱及其实验方法等方面的研究， 著有《半导体光谱和光学性质》等多部著作。三次获国家自然科学奖，1988年获“国家有突出贡献中青年专家”称号， 两次获国家“金牛奖”。2002年获何梁何利奖，2006年获国际“Ken Button”奖。评述碲镉汞和量子阱红外探测应用的文章被SPIE收入20世纪夜视技术里程碑卷。

主 讲 人：施  郁  

施郁，复旦大学物理学系教授，全国量子力学研究会副理事长。1989年毕业于南京大学物理学系，在该校天文系和物理系读研究生，1994年获博士学位。1998至2003年在英国剑桥大学卡文迪许实验室以及理论物理与应用数学系工作，还曾经在德国科隆大学、美国伊利诺依大学、清华大学高等研究中心、美国德克萨斯大学工作过。2005年起任复旦大学物理学系教授。 从事理论物理研究，涉及量子物理与量子信息、量子场论与粒子物理、凝聚态物理等。目前的研究课题包括量子纠缠态在引力波探测中的应用。对物理学的历史和文化也有较深入的研究。

嘉     宾：姜  鹏

姜鹏，中国极地研究中心南极天文学研究室副研究员。2011 年 6 月于中国科学技术大学获天体物理博士学位，获中国科学院院长特别奖学金，中国科学院优秀博士学位论文奖。2011年8月就职于中国科学技术大学天文学系任特任副教授，2015年1月就职于南京大学天文与空间科学学院任项目研究员，2015年10月调入中国极地研究中心南极天文学研究室工作。目前在SCI和EI刊物发表研究论文40余篇，研究方向涉及活动星系核多波段观测、类星体吸收线系统、太阳系外行星、南极天文仪器与技术。主持国家自然科学基金1项，作为科研骨干参与国家自然基金重点项目、联合基金、国家973项目课题和南北极环境综合考察与评估项目等课题。

媒体记者：孙正凡

孙正凡 （@松鼠老孙），天体物理学博士、科学松鼠会创始会员、中国科普作家协会会员、曾任第六版《十万个为什么》编辑。对中西方文化比较、科学发展及其对人类文明史的影响，有独到的见解。已翻译科普书十余本，举办科学讲座近百场。

主    题：解读2017年诺贝尔化学奖科普报告会
主办单位：上海市科学技术协会
承办单位：上海市科普作家协会、新华网“科普中国-科技前沿大师谈”、上海科协大讲坛管理办公室
协办单位：《文汇报》社、《科学》杂志、《上海科坛》杂志、上海电影集团科教电影制片厂、上海科普教育展示技术中心、《上海科技报》、高校科幻苹果核
时    间：2017年11月30日（星期四）下午14:00—16:30
地    点：南昌路57号科学会堂一楼海洋能厅（近思南路口）
主 持 人：钱旭红   中国工程院院士，华东理工大学教授，长江学者，“973”首席科学家，国家自然科学基金化学部咨询委员，上海市科普作家协会理事长
主 讲 人：丛  尧   中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所研究员，博士生导师；国家蛋白质科学中心（上海）冷冻电镜系统副总设计师
嘉    宾：余学奎   中国科学院上海药物研究所研究员，中国科学院“百人计划”科学家
媒体记者：许琦敏 《文汇报》首席记者。上海市科普作家协会理事，上海市天文学会理事，上海市科技传播学会会员

解读概要：

他们捕获了生命的原子细节--对冷冻电镜单颗粒技术的最高褒奖
2017年诺贝尔化学奖颁发给了在冷冻电镜（cryo-electron microscopy, cryo-EM）领域作出卓越贡献的三位生物物理学家，分别是雅克·杜伯谢（Jacques Dubochet）、约阿希姆·弗兰克（Joachim Frank）和理查德·亨德森（Richard Henderson），以表彰他们对于建立冷冻电镜解析生物大分子高分辨率结构方法学所做出的开创性贡献与成就。
作为冷冻电镜领域声望卓著的先驱者，这三位科学家都已年逾七十，但依然活跃在科研的前沿，推动着冷冻电镜事业的发展。其中Jacques Dubochet 1942年出生于瑞士艾格勒，现为瑞士洛桑大学名誉生物物理学教授；Joachim Frank 1940年出生于德国锡根，现为美国哥伦比亚大学生物化学、分子生物物理学及生物科学教授；Richard Henderson 1945年出生于苏格兰爱丁堡，现为英国剑桥大学MRC分子生物学实验室教授。
恩斯特·鲁斯卡于1931年建造第一台透射电子显微镜，并迅速在材料科学等领域获得广泛应用，但在生物学领域的应用却明显滞后。其中一个主要原因在于一般生物样品含有水分才能稳定，而电子显微镜必须在高真空下才能工作。因此，如何制备适合电镜观测的生物样品在很长一段时间里成为主要的技术难题。利用重金属盐负染技术可以让蛋白质表面被重金属盐包被，然后脱水干燥制作适合真空环境的样品，但这会导致样品脱水、分辨率降低。直到1974年，加州大学伯克利分校的Robert Glaeser博士和他的学生Kenneth A. Taylor首次提出并测试了制备冷冻含水生物样品用于电镜成像，证明这一新方法可以有效降低电子辐照损伤对样品高分辨率结构信息的破坏，并保持高真空，更利于得到高分辨率的生物样品电镜图像。至此，冷冻电镜（cryo-EM）开始登上历史舞台，并吸引更多优秀的科学家进入这一领域。1982年，Jacques Dubochet实验室开发出真正成熟可用的快速投入冷冻样品制样技术，制作不形成冰晶体的玻璃态冰包埋样品，随着冷台技术的开发，这一突破使得快速制备高质量冷冻电镜样品成为可能，使得冷冻电镜技术正式推广开来。
 在一项重要新发明、新技术的建立过程中，往往伴随着相关理论计算方法的建立与成熟，冷冻电镜技术也不例外。从二十世纪五十年代起，已有一批优秀科学家投身到电镜三维重构技术的发展之中。在六十年代末，英国剑桥大学MRC分子生物学实验室的Aaron Klug博士提出了基于样品二维投影数据的电镜三维重构技术，并在1968年和他的学生David DeRosier首次利用负染电镜照片重构噬菌体三维结构。Klug博士获1982年诺贝尔化学奖。在此基础上，1975年，英国MRC实验室的Richard Henderson博士与其同事Nigel Unwin博士开创了二维电子晶体学三维重构技术，并在1975年成功应用该技术解析了首个膜蛋白细菌视觉紫红质蛋白的三维结构分辨率达到7埃。在1990年他终于通过冷冻电镜技术获得了第一张分辨率在原子级别的该蛋白质结构图像，将其分辨率推进到里程碑式的3.5埃。这一工作证明冷冻电镜一样可以像X-射线晶体学那样提供高分辨率的生物分子结构信息。
从1975年起，Joachim Frank博士对电镜样品的三维重构方法进行了长期的探索与发展。他提出了对随机分布的生物大分子复合体二维电子显微图像进行分类、对中和平均，然后通过三维重构来获得蛋白质的三维结构。他建立了冷冻电镜单颗粒三维重构的方法学体系，发展并编写了实现上述方法的SPIDER软件包，从而奠定了冷冻电镜技术发展的基石。在其科学研究生涯中，Joachim Frank博士在核糖体三维重构方面亦持续做出了一系列开创性工作。
进入九十年代后，Henderson博士将研究兴趣转向了单颗粒三维重构技术，在九十年代首次提出了cryo-EM技术达到原子分辨率水平的可行性，指出了一系列冷冻电镜三维重构技术的限制因素，如电子束引起的样品漂移等，并在理论上做出了一系列大胆超前的预见。其提出的很多思想为后来冷冻电镜的相关硬件和算法发展指出了方向，他也为直接电子探测相机的发展做出了不懈的努力和推动。
进入二十一世纪后，随着冷冻电镜技术的不断发展与成熟，越来越多的研究者进入该领域，并加速了其发展。2013年，David Julius与程亦凡博士用冷冻电镜单颗粒三维重构技术将分子量较小的膜蛋白TRPV1离子通道的结构解析到3.4埃，撼动了结构生物学界。此后，得益于直接电子探测相机、样品漂移校正及Relion等算法和软件的发展，冷冻电镜“分辨率革命”迅速将该技术推进为结构生物学的主流研究手段之一，并被用来成功解析了一系列经典结构生物学手段长期无法解决的重要超大分子复合体及膜蛋白的近原子及原子分辨率结构（最高达到1.8埃），显示出该技术对于基于结构的药物设计筛选的巨大应用潜力。在此过程中，许多中国学者的研究成果也频频登上各大顶级期刊。
此次诺贝尔化学奖是对冷冻电镜单颗粒技术的最高褒奖，但是该技术尚未达到完全成熟，在许多重要方向还有进一步探索开发的巨大空间，如冷冻样品制备、生物大分子复合体的连续动态构象变化解析、组织或细胞内生物大分子原位高分辨率结构解析等，尤其是冷冻电子断层三维重构技术的不断发展将带来结构生物学和细胞生物学的飞跃发展。
我国的冷冻电镜研究虽然在90年代才开始起步，但近年来伴随海外华人学者的大力帮助，以及近十年来一批优秀的科学家学成归国，我国在这一领域的研究开始蓬勃发展，利用冷冻电镜技术解析了许多重要的生物大分子复合体的三维结构，阐明了一系列重要的生命科学问题。目前，我国学者亦将目光转向冷冻电镜方法学发展，将在相关方法学的发展中做出更多原创性贡献。

嘉宾简介：
主 持 人：钱旭红

钱旭红，华东理工大学教授，长江学者，“973”首席科学家；中国工程院院士，国家自然科学基金化学部咨询委员；英国皇家化学会会士，德国洪堡基金会学术大使；上海市科普作家协会理事长。
研究方向为生物有机化学与工程。研究工作主要为由杂环芳烃和有机氟衍生的绿色化学农药、生物功能染料的化学生物学及工程，涉及农药先导、荧光传感器、抗癌先导、人工核酸酶、细胞激活剂的芳香杂环分子设计、合成、构效关系及生物应用。
2004年7月至2015年3月任华东理工大学校长；2007年4月起任中国化工学会副理事长；2007-2009年任亚洲及太平洋化工联盟主席；2011年当选中国工程院院士。
荣获1999第六届上海十大科技精英；作为第一完成人获得1998、2002、2003国家教育部科技进步一等奖，2008上海市自然科学一等奖，2008国家科技进步二等奖，2010上海市自然科学二等奖。

主 讲 人：丛  尧

丛尧，中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所研究员，博士生导师；获中科院“百人计划”（2012年）和国家基金委“优秀青年”基金（2013年）资助，兼任国家蛋白质科学中心（上海）冷冻电镜系统副总设计师。
2000年在吉林大学获得博士学位，2001-2005年分别在美国Scripps研究所和德克萨斯州立大学休斯顿健康科学中心从事博士后研究，2005-2011年在美国贝勒医学院国家大分子影像中心担任研究助理及instructor。2011年7月起受聘于中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所。
近年来，在基于冷冻电镜的蛋白质质量控制大分子机器TRiC及蛋白酶体的近原子分辨率结构解析与功能诠释方面取得重要进展，并在婴幼儿手足口病致病病毒的抗体和疫苗发展的结构基础研究方面取得系列成果，建立了创新性电镜二维图像对中方法FRM2D，发展了YISEL等冷冻电镜亚基定位方法。近5年来，在Nat Struc Mol Biol, Nature, Cell Research, EMBO J, PLoS Pathogens, eLife等国际一流国际期刊发表论文20篇，承担或参加国家、中科院和地方政府的多项重大研究计划。受邀担任上海生物物理学会电镜专业委员会主任，中国电子显微镜学会理事，中国生物物理学会理事及冷冻电子显微学分会理事和分子生物物理专业委员会理事，以及Biophysics Reports杂志编委。

嘉    宾：余学奎

余学奎，中国科学院上海药物研究所研究员，中国科学院“百人计划”科学家。研究方向：使用冷冻电镜技术研究病毒、膜蛋白和其它生物大分子的结构与功能。
1999 年在中山大学获得博士学位。1999 年至2008 年在美国德州大学休斯顿医学院担任博士后、科学家和助理教授，从事病毒和其它生物大分子三维冷冻电镜结构研究。2008年至2017 年在美国加州大学洛杉矶分校担任助理教授和项目科学家，从事病毒和其它生物大分子高分辨率三维冷冻电镜结构研究。2017年全职回国加入中国科学院上海药物研究所。
在世界上首次提出 "shiny particle” 概念并以其作为判断冷冻电镜成像质量的依据。这一概念已被记入冷冻电镜发展历史 （Methods in Enzymology: The Resolution Revolution: Recent Advances in CryoEM， 579）。 测定了世界上第一个近原子分辨率的病毒三维冷冻电镜结构 （Nature, 2008）。采用冷冻电镜技术，揭示了双链RNA病毒的转录调节机制 （eLife, 2015; Nature, 2015）。测定了人巨细胞病毒依壳的原子结构，这也是世界上第一个疱疹病毒依壳的原子分辨率结构 （Science, 2017）。

媒体记者：许琦敏

许琦敏，《文汇报》首席记者。上海市科普作家协会理事，上海市天文学会理事，上海市科技传播学会会员。
专注于科技报道十多年，获得上海新闻奖一等奖，中国科学院“科星新闻奖”一二三等奖（多次）和丰产奖以及上海市科技新闻奖一等奖等奖项。所撰《以“环保”名义破坏地球生态？》一文被香港教育署收录为教学参考材料。

主    题：解读2017年诺贝尔生理学或医学奖科普报告会
主办单位：上海市科学技术协会
承办单位：上海市科普作家协会、新华网“科普中国-科技前沿大师谈”、中国(上海）细胞生物学学会、上海科协大讲坛管理办公室
协办单位：《文汇报》社、《科学》杂志、《上海科坛》杂志、上海电影集团科教电影制片厂、上海科普教育展示技术中心、《上海科技报》、高校科幻苹果核
时    间：2017年12月10日（星期日）下午14:00—16:30
地    点：南昌路57号科学会堂一楼海洋能厅（近思南路口）
主 持 人：杨雄里   中国科学院院士，神经生物学家，复旦大学教授， 脑科学协同创新中心主任，脑科学研究院学术委员会主任
主 讲 人：徐  璎   苏州大学特聘教授，剑桥—苏大基因组资源中心主任
嘉    宾：张二荃 北京生命科学研究所研究员，博士生导师。中国细胞生物学会生物节律分会副会长
媒体记者：吴跃伟   澎湃新闻记者

解读概要：

2017年度诺贝尔生理学或医学奖被颁发给了生物钟领域的三位科学家，分别是杰弗里·康纳·霍尔（Jeffrey C. Hall）, 迈克尔·莫里斯·罗斯巴什（Michael Rosbash） 和 迈克尔·沃伦·扬（Michael W. Young），以奖励他们对于“控制昼夜节律分子机制”的发现。
生物节律一直是作家和诗人们乐衷的主题，在艺术家们的眼里，太阳、月亮、星星主宰了整个地球的生活方式，人类则日出而作，日入而息，和谐又浪漫。而科学家们却一直试图在揭示机体能够适应这个旋转的星球又能够预知这种变化的那座精密的生物钟的秘密。
人类最初是从植物的周期性行为的认识而开启对生物钟认识的，一位名叫让•雅克•德迈朗的法国植物学家，通过观察碗橱里含羞草的律动，发现在含羞草的“主观黑夜”里，它的叶子打蔫，而在含羞草的“主观白天”里，叶子又会重新挺起，这一发现描述了叶子在不变条件下活动的持续性。这个简单的实验第一次证明了昼夜节律并不是对光线变化的一种反应，而是一种内在的规律，或者更正式地说是“内生”(endogenous)的，可以说这是人类第一次识别植物的一种昼夜节律。在随后的观察中，发现越来越多的动植物存在这种近似24小时的节律。不过，真正的科学是不能够简单地将各种观察和具体的描绘认定为就是研究的进展，科学需要寻找表象之后的共同机制和一般原理。到20世纪60年代，生物学家们已经开始探索基因与特定的表现型之间的关系。西摩•本泽和他的学生罗纳德•科诺普卡，他们想了解的是某种特定的行为是否由不同的基因决定的。在1971年，他们发现了两种突变体，一种短周期和另外一种长周期的果蝇，因此命名为“周期基因（per）”，第一次将行为与基因联系起来，在节律的分子机制研究方面走出了最为重要的第一步。基因的一切功能就是给蛋白质编码。而蛋白质则完成有机体的绝大部分功能，如果per真的存在的话，那么就一定有一种相应的蛋白质PER。然而，这种蛋白质是什么呢？它在哪里？它的功能又是什么？在70年代要回答这些问题还相当困难。最终在80年代由美国布兰达斯大学（Brandeis University）的分子生物学教授罗斯巴什（Michael Rosbash）组，遗传学教授Jeffrey Hall（Jeff Hall）组和洛克菲勒大学的Michael Young（杨迈克）组证明和明确这个基因和蛋白的功能，从此开启了寻找其它核心生物钟基因和理解自我持续振荡产生机理的新时代。他们三人因此发现而获得了本年度的诺贝尔生理学或医学奖。
现在我们知道，形成动物、植物、真菌和细菌的生物钟的基因似乎各不相同，但其基本机制却是一样的，都是由一个和若干基因有关的自动调节的负反馈循环构成。而大量生物钟基因的发现以及他们广泛作用的阐明，更让我们认识到这种昼夜节律并非是一个简单的“生物钟”，应该更准确理解为“昼夜节律系统”，是信号在复杂网络中相互来回传递。
当我们测量大部分生理指标或行为的时候，会发现这些生理或行为在某个时候会具有最大值而在另一个时候又具有最小值，所以可以说昼夜节律系统影响机体的各个生理过程和行为。随着科技发展，当代社会已经进入时空变换极度快速的阶段。由这种快速的时空变换会导致昼夜节律紊乱，产生众多的社会病症，诸如昼夜节律紊乱导致的睡眠、代谢相关疾病正在逐渐增加，也会影响免疫功能，肿瘤的发生发展等。人不同于其他生物，通过科学的指引，今天的我们正在理解内生的昼夜节律是如何决定自身诸多的生理与行为。因为，内生昼夜节律可以令人类将时间的安排优化到瞬间行为，所以，我们需要有所准备，成为生物钟的真正掌控者来应对新的极度快速的时空变换。
中国人很早就关注到“时辰”、“子午流注”、“阴阳中的此消彼长”等概念，观察也很仔细，也有过相关描述甚至应用。但可惜的是，这些探索仅仅停留在描述阶段，没有寻找生物节律背后的基因或根源，没有用科学的方法，特别是没跟上现代分子生物学技术发展的步伐，导致国内虽然有这些观察，而没有能够发展成学科。近年来，全国已经有几十个大学近百个实验室在致力于生物节律领域及相关的研究，研究水平已经接近世界前沿。2017年度诺贝尔生理学或医学奖被颁发给了生物钟领域的三位科学家，分别是杰弗里·康纳·霍尔（Jeffrey C. Hall）, 迈克尔·莫里斯·罗斯巴什（Michael Rosbash） 和 迈克尔·沃伦·扬（Michael W. Young），以奖励他们对于“控制昼夜节律分子机制”的发现。
生物节律一直是作家和诗人们乐衷的主题，在艺术家们的眼里，太阳、月亮、星星主宰了整个地球的生活方式，人类则日出而作，日入而息，和谐又浪漫。而科学家们却一直试图在揭示机体能够适应这个旋转的星球又能够预知这种变化的那座精密的生物钟的秘密。
人类最初是从植物的周期性行为的认识而开启对生物钟认识的，一位名叫让•雅克•德迈朗的法国植物学家，通过观察碗橱里含羞草的律动，发现在含羞草的“主观黑夜”里，它的叶子打蔫，而在含羞草的“主观白天”里，叶子又会重新挺起，这一发现描述了叶子在不变条件下活动的持续性。这个简单的实验第一次证明了昼夜节律并不是对光线变化的一种反应，而是一种内在的规律，或者更正式地说是“内生”(endogenous)的，可以说这是人类第一次识别植物的一种昼夜节律。在随后的观察中，发现越来越多的动植物存在这种近似24小时的节律。不过，真正的科学是不能够简单地将各种观察和具体的描绘认定为就是研究的进展，科学需要寻找表象之后的共同机制和一般原理。到20世纪60年代，生物学家们已经开始探索基因与特定的表现型之间的关系。西摩•本泽和他的学生罗纳德•科诺普卡，他们想了解的是某种特定的行为是否由不同的基因决定的。在1971年，他们发现了两种突变体，一种短周期和另外一种长周期的果蝇，因此命名为“周期基因（per）”，第一次将行为与基因联系起来，在节律的分子机制研究方面走出了最为重要的第一步。基因的一切功能就是给蛋白质编码。而蛋白质则完成有机体的绝大部分功能，如果per真的存在的话，那么就一定有一种相应的蛋白质PER。然而，这种蛋白质是什么呢？它在哪里？它的功能又是什么？在70年代要回答这些问题还相当困难。最终在80年代由美国布兰达斯大学（Brandeis University）的分子生物学教授罗斯巴什（Michael Rosbash）组，遗传学教授Jeffrey Hall（Jeff Hall）组和洛克菲勒大学的Michael Young（杨迈克）组证明和明确这个基因和蛋白的功能，从此开启了寻找其它核心生物钟基因和理解自我持续振荡产生机理的新时代。他们三人因此发现而获得了本年度的诺贝尔生理学或医学奖。
现在我们知道，形成动物、植物、真菌和细菌的生物钟的基因似乎各不相同，但其基本机制却是一样的，都是由一个和若干基因有关的自动调节的负反馈循环构成。而大量生物钟基因的发现以及他们广泛作用的阐明，更让我们认识到这种昼夜节律并非是一个简单的“生物钟”，应该更准确理解为“昼夜节律系统”，是信号在复杂网络中相互来回传递。
当我们测量大部分生理指标或行为的时候，会发现这些生理或行为在某个时候会具有最大值而在另一个时候又具有最小值，所以可以说昼夜节律系统影响机体的各个生理过程和行为。随着科技发展，当代社会已经进入时空变换极度快速的阶段。由这种快速的时空变换会导致昼夜节律紊乱，产生众多的社会病症，诸如昼夜节律紊乱导致的睡眠、代谢相关疾病正在逐渐增加，也会影响免疫功能，肿瘤的发生发展等。人不同于其他生物，通过科学的指引，今天的我们正在理解内生的昼夜节律是如何决定自身诸多的生理与行为。因为，内生昼夜节律可以令人类将时间的安排优化到瞬间行为，所以，我们需要有所准备，成为生物钟的真正掌控者来应对新的极度快速的时空变换。
中国人很早就关注到“时辰”、“子午流注”、“阴阳中的此消彼长”等概念，观察也很仔细，也有过相关描述甚至应用。但可惜的是，这些探索仅仅停留在描述阶段，没有寻找生物节律背后的基因或根源，没有用科学的方法，特别是没跟上现代分子生物学技术发展的步伐，导致国内虽然有这些观察，而没有能够发展成学科。近年来，全国已经有几十个大学近百个实验室在致力于生物节律领域及相关的研究，研究水平已经接近世界前沿。

嘉宾简介：
主 持 人：杨雄里

杨雄里，中国科学院院士（1991年），发展中国家科学院院士（2006年）。神经生物学家。毕业于上海科技大学。1982年在日本获学术博士学位。复旦大学教授， 脑科学协同创新中心主任，脑科学研究院学术委员会主任，“辞海”副总主编，“Progress in Neurobiology”国际顾问编委。国内外多所大学荣誉教授或客座教授。曾任中国科学院上海生理研究所所长（1988~1999），中国生理学会理事长（1998~2002），《生理学报》主编（1988~2002），《中国神经科学杂志》主编（1996~2005），973项目《脑功能和脑重大疾病的基础研究》首席科学家（1999~2004），神经生物学研究所所长（2000~2010），脑科学研究院院长（2006~2009）在视网膜中信号传递处理及其机制研究方面取得了若干重要成果，已发表学术论文250余篇，专著、译著多册，曾获中科院自然科学一等奖、教育部自然科学一等奖、上海市自然科学一等奖，何梁何利科技进步奖，上海市科技精英（1991）。 

主 讲 人：徐  璎

徐璎，苏州大学特聘教授，中国细胞生物学会生物节律分会长，剑桥—苏大基因组资源中心主任，研究方向为昼夜节律系统与机体稳态。
1985年毕业于上海医科大学药理学专业，1996年获得日本琦玉医科大学病理学博士，2001年获得东京大学细胞生物学博士。是国家杰出青年基金获得者，重大科学研究计划首席科学家，英国皇家学会牛顿高级研究学者。中国细胞学会生物节律分会会长，中国睡眠研究会理事。
主要围绕昼夜节律的分子机制及其生理功能展开了系统性研究。在机制方面，通过寻找新的昼夜节律分子，揭示了维持昼夜节律长短与稳定的原理。通过研究突变基因，建立了生物钟与睡眠相位、摄食时间等关系。其成果以第一或通讯作者发表在Nature, Cell, EMBOJ, PNAS, Cell Reports, eLife等重要杂志上，为系统性理解生物钟对生理、行为的调控，建立了一定的基础。另外她组建了剑桥-苏大基因组资源中心，通过与英国Sanger Institute合作，将71万株小鼠突变干细胞，覆盖13000多个基因的突变细胞资源库引进中国，实现了亚欧镜像资源，成为英国和苏大共建的小鼠突变干细胞资源库。

嘉    宾：张二荃

张二荃，研究员，博士研究生导师。1994年获华东师范大学环境科学专业理学学士，1997年获复旦大学生物化学专业理学硕士，2004年获美国加州大学圣地亚哥分校UCSD分子病理专业哲学博士；之后分别在美国加州Scripps研究所及诺华制药加州圣地亚哥研究院GNF从事博士后研究。自2011年3月起受聘为北京生命科学研究所研究员，同年10月入选国家首批“青年千人计划”；2012年3月入选北京市“海聚计划”，并获聘“北京市特聘专家”；2014年当选北京生物工程学会理事；2015年起当选中国细胞生物学会生物节律分会副会长；受聘协和医学院、北京师范大学、中国农业大学等兼职教授和博士生导师。
主要从事哺乳动物生物节律的机理、机制研究。共发表SCI论文30多篇，其中包括第一作者或通讯作者论文发表在Cell，Nature Reviews Molecular Cell Biology, Nature Medicine，Cell Metabolism, PNAS等国际著名研究杂志。

媒体记者：吴跃伟

吴跃伟，澎湃新闻记者。中科院上海生命科学研究院硕士毕业，进入东方早报，筹备科学副刊。随后，参与筹备澎湃新闻科学和医疗及环保栏目——绿政公署。2014年7月，澎湃新闻正式上线，先后担任记者、编辑职务，采写“对话诺奖得主理查德-罗伯茨、兰迪-谢克曼，谈转基因安全性和签名事件”，“不谈复活，现在能完好冻存人体吗”、“Car-T新药”、“魏则西事件与肿瘤免疫疗法”等稿件，被广泛转发。

 长按并识别上图二维码可在线预约