生醫、物理、化學、文學與和平五大領域,再外加經濟學,一年一度的諾貝爾獎已陸續揭曉,到底有哪些研究與創作對人類具有重大貢獻和影響呢?
由於去年文學獎暫停,今年連頒兩屆,分別由奧地利小說家漢德克(Peter Handke)及波蘭小說家朵卡萩(Olga Tokarczuk)榮獲2019及2018年的諾貝爾文學獎。和平獎則頒給衣索比亞總理阿邁德(Abiy Ahmed),他致力改革國家,並解決衣索比亞與鄰國間20年來的邊界衝突。美國巴納吉(Abhijit Banerjee)、杜芙洛(Esther Duflo)與克里莫(Michael Kremer)三位教授,因為想出對抗全球貧困的創新方法而榮獲經濟學獎。
至於生醫、物理與化學等科學領域又獎落誰家?
是因為哪些研究主題?其中又有何道理?
請看《科學少年》的撰文報導。
生理學與醫學獎
細胞缺氧怎麼辦?
撰文/許雅筑
動物吸收氧氣能讓細胞進行新陳代謝,產生能量,但如果氧氣不足,就會變得衰弱,這時細胞就得緊急應變,來維持機能運作。過去30年間,有三位科學家各自探索細胞缺氧的相關研究,最後共同解答出細胞內調節缺氧狀態的完整過程,讓往後的科學家更加了解細胞工作的方式,今年的諾貝爾生醫獎,就頒給了凱林(William G. Kaelin)、雷克里夫(Peter J. Ratcliffe)與塞門薩(Gregg L. Semenza)三人,他們的成果對於許多疾病的治療方式有重大的貢獻。
「呵─啊─」你今天張大嘴打哈欠幾次了呢?這顯示你的氧氣不足,亟需大口吸入空氣!人體內負責攜帶氧氣的細胞是紅血球,如果紅血球數量不足,或是結合氧氣的能力太弱,就造成缺氧,當你想睡覺、注意力變差,都是輕微缺氧的狀態,更嚴重的情況則是貧血,會讓人頭暈、疲倦無力,甚至有生命危險!慢性缺氧會引發很多症狀,如胃腸功能不好、血壓升高等,還會讓癌細胞有機可乘。從體內細胞的日常運作、許多疾病的缺陷,到癌細胞的增長,全都受到缺氧這件事的影響,若能明白細胞的生理機制,也就掌握了健康的關鍵鑰匙,這也是本屆諾貝爾獎得主的關鍵貢獻。
細胞內到底發生什麼事?
科學家過去就已經知道,人體缺氧時會生成「紅血球生成素」,促進骨髓製造紅血球,來為人體補充更多氧氣。但細胞裡面究竟是怎麼運作的呢?
原來平時細胞內會製造出一種HIF-1α蛋白質,它可偵測氧氣,當氧濃度正常時,這種蛋白質很快就會被分解清除;可是如果氧濃度太低,HIF-1α就會開始累積,並進入細胞核內,和另一個ARNT蛋白質結合,組成HIF蛋白質。而HIF會發揮作用,結合到DNA上調控基因表現,讓細胞啟動缺氧狀態的應變措施,例如:製造紅血球生成素。
那麼,是什麼去調控HIF-1α的存量變多變少呢?科學家在研究癌症時找到一種能夠抑制癌症的VHL蛋白質,但意外發現,VHL蛋白質竟然還是HIF-1α分解的關鍵!原來在氧濃度正常時,VHL會與HIF-1α結合,導致HIF-1α被分解掉,細胞也就不會啟動應變機制。
科學家歷經幾十年的歲月,最後終於解開細胞缺氧時的分子作用,這對發展治療疾病的手段與研發新藥都很關鍵。像是癌細胞生長很快,血管增生速度往往跟不上,所以癌細胞常處於缺氧狀態,必須靠HIF蛋白質的協助才能在缺氧環境中生存,若減少HIF-1α,或許就能對抗癌細胞;另一方面,貧血患者常缺氧,增加HIF-1α就可提供幫助。
了解細胞內的分子作用後,如何運用來造福人群,是許多藥理學家和生理學家的目標。
物理學獎
解答宇宙未知的奧祕
撰文/陳怡軻
宇宙的誕生與構造,是宇宙學家一直想了解的謎團,銀河系之中是否存在另一個太陽系,則是天文學家殷殷盼盼想知道的答案。今年的諾貝爾物理學獎是宇宙學與天文學的殿堂,由三位科學家共享這份殊榮。皮伯斯(James Peebles)提出的概念和理論,對宇宙學有重大的貢獻,也影響了科學界對暗物質和暗能量的理解。另外兩位得獎者梅約(Michel Mayor)和奎羅茲(Didier Queloz)則是發現第一顆圍繞著類似太陽的恆星運轉的行星,開啟人類對系外行星的探索。.......
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