《新科学家》专访张锋,纵论基因编辑技术

基因编辑技术不仅能攻克疾病,还能对抗饥荒,甚至气候变化问题。


张锋

毫不夸张地说,张锋是当今最具开创性的科学家之一。在他二三十岁的时候,他在两项革命性的技术中居功至伟。第一项技术是光遗传学,将基因插入到脑细胞中,用光照射插入的基因,将其开启或关闭。这项技术帮助我们了解大脑是如何工作的,并正用于探索一些神经疾病的潜在治疗方法。

第二种技术是CRISPR,这是一种基因编辑技术,有望为无数疾病提供治疗方法。

如今,张锋在马萨诸塞州的麦戈文大脑研究所(McGovern Institute for Brain Research)和布罗德研究所(Broad Institute)同时任职,并经常被认为是未来的诺贝尔奖得主(译者注:2020年诺贝尔生理学或医学奖颁发给CRISPR项目,张锋遗憾榜上无名。)。

然而,强大的工具可以以不同的方式使用,以CRISPR而言,一些发展令人担忧。两年前,生物物理学家贺建奎因使用CRISPR对人类胚胎进行基因编辑而受到广泛批评,并最终被判入狱。包括张锋在内的许多科学家都认为贺建奎的行为违反了伦理规范。

张锋还卷入了一场CRISPR专利归属权纠纷。其他科学家首先公布了这项技术的细节,但张锋是将这项技术用在人类细胞中的第一人。

《新科学家》专访张锋,不避争议,坦陈CRISPR的未来前景。张锋对CRISPR技术的未来很乐观,这项技术近期可能有助于我们对抗新冠病毒,长远看来,其应用范围可能会远远超出医学范畴。

以下为专访实录,黑体字为《新科学家》的提问,正体字为张锋的回答。

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标量、矢量和笛卡尔张量的解析定义

设$(x_1,x_2,x_3)$和$(x'_1,x'_2,x'_3)$是两个固定的笛卡尔坐标系,二者之间的变换关系为:

\begin{equation} x'_i=\beta_{ij}x_j \label{x'x} \end{equation}

逆变换为:

\begin{equation} x_i=\beta_{ji}x'_j \label{xx'} \end{equation}

某量是标量、矢量还是笛卡尔张量,取决于该量的分量是如何用$x_1,x_2,x_3$来定义的,以及如何随坐标系变换而变换的。

标量只有一个分量,$\Phi(x_1,x_2,x_3)$,坐标系变换后,$\Phi(x_1,x_2,x_3)$变为$\Phi'(x'_1,x'_2,x'_3)$,有如下关系:

\begin{equation} \Phi(x_1,x_2,x_3)=\Phi'(x'_1,x'_2,x'_3) \label{scalar} \end{equation}

矢量,或一阶张量,有三个分量,$\xi_i$,坐标系变换后,$\xi_i(x_1,x_2,x_3)$变为$\xi'_i(x'_1,x'_2,x'_3)$,有如下关系:

\begin{equation} \begin{cases} \xi'_i(x'_1,x'_2,x'_3)=&\xi_i(x_1,x_2,x_3)\beta_{ik} \\ \xi_i(x'_1,x'_2,x'_3)=&\xi'_i(x_1,x_2,x_3)\beta_{ki} \end{cases} \label{vector} \end{equation}

推广到两个下标,这样的量有9个分量,称为二阶张量,满足如下关系:

\begin{equation} \begin{cases} t'_{ij}(x'_1,x'_2,x'_3)=&t_{mn}(x_1,x_2,x_3)\beta_{im}\beta_{jn} \\ t_{ij}(x_1,x_2,x_3)=&t'_{mn}(x'_1,x'_2,x'_3)\beta_{mi}\beta_{nj} \end{cases} \label{tensor} \end{equation}

可以进一步推广至更高阶张量。

这里张量的定义基于由一个笛卡儿直角坐标系转换到另一个笛卡儿直角坐标系,这样定义的张量称为笛卡儿张量。

王立铭得到《生命科学50讲》:为什么外星人一定有眼睛?

不知道你有没有听过一个比较骄傲的猜测,它是说:主要依靠视觉信息输入的动物,才有可能发展出高度的智慧。

虽然现在没有什么坚实的实验基础可以证明,但是今天地球上最聪明的那些动物,包括人类、猩猩、海豚、大象,确实也都是以视觉信息为主的。

我个人猜测,这可能是因为视觉信息,或者说的更广义一些,光这样的电磁波,在准确反映环境变化、承载丰富的信息这两点上,要比其他的载体都强大。

所以你看,今天人类世界里使用的交流工具,比如手机、卫星电话,还有互联网,也确实都是利用电磁波作为载体的。

如果我这个猜测成立,这就意味着,如果我们有一天能够找到有高度智慧的外星人,在很大概率上,它们应该也会长着类似眼睛的高级视觉器官,依靠收集环境中的电磁波信号感知世界。

那如果反过来问呢?如果不是视觉这样基于光、或者广义的电磁波的感觉,而是基于味觉和嗅觉这样的感觉系统,有可能支撑智慧生命的诞生么?

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敢与“官科”硬刚的美国“民科”大咖鲁杰罗·桑蒂利

本文经编辑修改后发布于微信公众号返朴。



鲁杰罗·桑蒂利(Ruggero Maria Santilli)。图源:http://www.i-b-r.org/

我们觉得,“民科”在“官科”面前很弱势,然而,美国一位大咖“民科”却很硬核,有麻省理工、哈佛这样顶尖学府的经历,还在顶尖出版社出版多部学术著作,写书揭批官科对自己的迫害,最近,他和官科又刚到了法庭上。

这位民科大咖就是鲁杰罗·桑蒂利(Ruggero Maria Santilli),让我们了解一下他……

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带棱角物块一个棱角静止置于斜面上之后将如何运动?

球或圆柱体等截面为圆形的物体沿斜面的运动,很多标准的教科书都有详尽的论述。球或圆柱体沿斜面运动,摩擦力是根本影响因素。但是,带有棱角的物体沿斜面的运动,却甚少有讨论。

我们现在讨论带棱角物块一个棱角静止置于斜面上之后将如何运动。如图1所示。



图1 斜面上的物块的受力示意图。

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温伯格:给科学工作者的四条黄金建议



史蒂文·温伯格(1933年5月3日--),美国物理学家,因提出基于对称性自发破缺机制的电弱理论获得1979年获诺贝尔物理学奖。

初涉科研,我应该学习哪些东西?什么是最重要的?我应该如何确定自己的研究方向?

2003年6月,著名物理学家、诺奖得主史蒂文·温伯格在加拿大麦吉尔大学的科学大会上为毕业生所做的演讲,为即将步入研究领域的大学毕业生们给出了自己的四条建议。

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