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

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。