2017年諾貝爾獎暨「日本四連勝」蠡測

 

時逢諾貝爾獎公示前夕,本文擬在行禮如儀的量化預測、科普新聞及授獎儀典外,鋪墊一異色視點,為年度盛事調味增輝。(以下敬稱略)

歷史學年鑑學派(École des Annales)巨匠布勞岱爾(Fernand Braudel)曾提出「短、中、長」三時段之說,其中之短時段(short span)範定「圍繞人物的數十年漣漪」,長時段(long period)則可謂之「跨度百年的集體性事件」。今年對於日本而言,恰逢一個長、短時段的週年交匯點。前者當為「明治維新150年前夕」,後者則是「人體iPS細胞問世10週年」。

無獨有偶,「2個週年」都銘刻著日本人對科學文明的巨大貢獻。過去3年絡繹瑞典的他們,已正默默築就日本科學史的又一里程碑。

 

 

世紀初的契機

現代科學籌賞機制對科學研究(需要資金)、科學普及(需要報導)甚有助益。一國一地的「桂冠」多寡,更已然與國家實力、國家形象彼此連貫,成為除了「戰爭」、「奧運」外又一國際競賽的重要舞台。惟睽諸往例,諾貝爾獎判斷失誤不在少數,日本尤為擦身而過(或稱「第4名得主」)的大戶。10年前我國學者即曾為文〈日本科學名低於實〉回顧往事。過失循非新知,更屬常識。

進入21世紀以來,日本人獲自然科學3獎的頻率僅次美國,居世界第2。儘管連年獲獎不在話下,但始終是「事不過三」,略有遺憾。事實上,曾在離子通道研究(如:neurotransmitter-gated channel、voltage-gated channels及intracellular membrane channel)具有重大貢獻的沼正作(Numa, S.)理應在白川英樹(Shirakawa, H.)、野依良治(Noyori, R.)、小柴昌俊(Koshiba, M.)及田中耕一(Tanaka, K.)首開「三連勝」紀錄(2000~2002年)後領銜2003年諾貝爾化學獎。惜沼氏早於1992年逝世,同樣做出重要工作的木村嘉明(Kimura, Y.)亦遭忽略。自此,日本首次連續獲獎嘎然而止,此間5年更顆粒無收。

 

「七連勝」的幻影

自2008開始的9年歲月中,日本再度頻繁獲獎,總數增至25人。然而,若逐年考察獎勵事由,便可覺知,其實日本距離「七連勝」只有一步之遙。資以「接近的學者」、「類似的貢獻」彙整如後:(*=該年度另有日本人獲獎)

 

 

其如物理學界的西澤、飯島、戶塚、鈴木,師出福井謙一(Fukui, K.)的諸熊等人皆已名震天下,無庸贅述。大隅良典(Ohsumi, Y.)最早的弟子吉森、水島同為自噬研究的早期先鋒。新海則曾是2016年化學獎得主Ben Feringa所專程親訪、學習分子機器的請教對象,其對獲獎三人組的無私祝福,尤謂美談。

 

 

連成一片的「名人堂」足以說明日本科學的堅強實力。即無獎項追認,也絲毫無損其偉業的鋒芒、人格的輝光。

 

日本「蝴蝶」震動諾貝爾獎

2011年東日本大地震撼動全球,更致地軸位偏、本州移動。鮮為人知,或許一個2001年的蝴蝶效應,也曾引致規模空前的大震波。

眾所周知,戶塚生前主導超級神岡(Super Kamiokande)大水槽實驗,該設施則曾在上世紀2度締造諾貝爾級的成果(觀測超新星微中子、發現微中子的質量)。2001年,Super-K發生重大事故,甫經大腸癌手術的戶塚教授抱恙領導善後工作,幾經抗癌,2008年溘然辭世。世界損失一位諾貝爾獎當然人選,巧的是,諾貝爾獎物理學獎也開始「餘波蕩漾」:

  • 2008年將不太相干的自發性對稱破缺(spontaneous symmetry breaking)與CKM matrix合併獎勵,出現耐人尋味的「日本三人組」(而竟無Nicola Cabibbo)。
  • 2010、2011年領域順序對調(原為天文=>凝態),事由異變(石墨烯、宇宙加速膨脹提前獎勵)。21世紀前8年的授獎規律(AMO=>天文=>凝態=>粒子)開始鬆動。
  • 過早獎勵石墨烯(且激起極大爭議))讓奈米碳管的發現出局。
  • 微中子震盪(1998年的發現)比希格斯玻色子(2012年的發現)更晚獎勵,至少推延3次之多(2010、2011、2013)。
  • 自然科學3獎皆往「綜合貢獻大於原創時間」的標準傾斜,其如2009、2014年的物理學獎及2016年的化學獎。

儘管從「1根光電倍增管爆裂」到「諾貝爾獎的接連改變」的因果歷程似難盡信,惟盼上述「豆知識」可為讀者諸君起到權威除魅(disenchantment)的效果。

 

又來到「四連勝」的關卡

來到國際光之年(IYL 2015)的前後,日本學界再度熠熠生光。土生土長的6名學者:赤崎勇(Akasaki, I.)、天野浩(Amano, H.)、中村修二(Nakamura, S.)、大村智(Omura, S.)、梶田隆章(Kajita, T.)及大隅良典成功再造諾貝爾獎的日本三連勝。究竟今年的諾貝爾獎得主會是誰?達成「日本四連勝」的機會幾何?如何實現?以下,筆者依照公示順序,逐一推測本年度之獎勵結果及日本科學家之位置。

以下揭示的「可能性」並非deserve與否的最終判斷,亦非某種拔高或貶低,只是根據客觀條件的管窺蠡測。另姓名英稱改標全名,合先敘明。

 

(1)得主蠡測:生理學或醫學獎

背景:本年度的諾貝爾委員會(生醫)成員與去年大致相同,僅將Juleen Zierath(臨床綜合生理學)換為Nils-Göran Larsson(線粒體遺傳學),其他委員包括有:Anna Wedell(主席,醫學遺傳學)、Ole Kiehn(神經科學)、Patrik Ernfors(分子神經發育)、Christer Höög(細胞與分子生物學)、Thomas Perlmann(分子發育生物學)。交叉參考近2年的獎勵事由,可知其與輪值主席專業領域有相關性,本年度則仍由Wedell連任主席。此外,近年癌症免疫紛紛投入臨床實用,頻獲大獎,距2011年獎勵免疫學研究已有6年,亦可綜合考慮。

排除:基於不成文的「領域週期律」,可排除的人選包括:接近2014年(腦部研究)的小川誠二(Seiji Ogawa);接近2015年(療法)的遠藤章(Akira Endo)、滿屋裕明(Hiroaki Mitsuya);接近2014(神經科學)、2016年(蛋白質)的海格曼(Peter Hegemann)、德斯塞羅特(Karl Deisseroth)、博登(Edward Boyden);接近2016年(蛋白質)的森和俊(Kazutoshi Mori)可能改授化學獎。此外,CRISPR相關研究亦可能跨化學獎。

綜上,依機率高低排列,可推測2017年諾貝爾生理學或醫學獎結果如下:

  • 首選:遺傳學相關

    1. 巴藍古(Rodolphe Barrangou)、霍瓦特(Philippe Horvath)、莫吉卡(Francisco Mojica)或 石野良純(Yoshizumi Ishino)「發現與發展CRISPR」
    2. 希克斯尼斯(Virginijus Šikšnys)、杜德納(Jennifer Doudna)、卡彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)
      「有關CRISPR-Cas9基因編輯技術的革命性發現」
    3. 安博斯(Victor Ambros)、魯夫昆(Gary Bruce Ruvkun)
「發現小分子核糖核酸(miRNA)」
    4. 西達(Howard Cedar)、拉欽(Aharon Razin)、埃利斯(Charles David Allis) 
「有關基因調控與組蛋白調控的表觀遺傳學(epigenetics)研究」
  • 有可能:免疫學相關
    1. 艾利森(James P. Allison)、本庶佑(Tasuku Honjo)
「發現T細胞抑制性受體的免疫作用」

小結:儘管日本人選推斷2名,惟參考近年評選標準及個人賞歷,相對機率皆不算高。

 

(2)得主蠡測:物理學獎

背景:毫無懸念,完成「愛因斯坦最終習題」的LIGO重力波實驗必獲獎。本年度諾貝爾委員會(物理)委員背景依次為:Nils Mårtensson(代理主席,專長金屬及同步加速器輻射技術)、David Haviland(奈米結構)、Olga Botner(實驗基礎粒子物理)、Mats Larsson(分子物理)、Thors Hans Hansson(理論物理)、Gunnar Ingelman(亞原子物理)。

如前所述,始自戶塚洋二的「蝴蝶效應」後,除了相鄰年度「領域不重複」之外,物理學獎已無嚴密的「領域週期律」。

有鑑於希格斯玻色子「2012年證實、2013年授獎」的前例,重力波「2016年證實、2017年授獎」完全有可能。再加上2015年的微中子震盪屬於「天文」「粒子」2領域之交叉,時隔2年返回天文領域亦不太牽強。

排除:由於2014年南極BICEP2團隊撤回其「一度發現」的早期宇宙重力波原生B模偏振(primordial B-mode polarization),因此古斯(Alan Guth)及佐藤勝彥(Katsuhiko Sato)尚難依憑宇宙暴脹理論(inflation)獲獎。此外,多鐵性材料的十倉好紀(Yoshinori Tokura)、快閃記憶體的舛岡富士雄(Fujio Masuoka)近幾年應無懸念。鐵基超導體的細野秀雄(Hideo Hosono)機會亦不低。

綜上,可推測2017年諾貝爾物理學獎結果如下:

  • 唯一選:重力波實驗

    1. 魏斯(Rainer Weiss)、索恩(Kip Thorne)、巴利(Barry Clark Barish)
「開發並運用重力波觀測裝置LIGO觀測重力波」

小結:緬懷德瑞福(Ronald Drever)。

 

(3)得主蠡測:化學獎

背景:化學獎未必年年頒發,因其常常「化學反應」成第二醫學獎(如2008、2012、2015)或第二物理獎(如2011、2014)<=以上勿當真XD。可以說,化學獎幾無規律,是最難預測的諾貝爾獎<=這是真的ಠ_ರೃ。

言歸正傳,2016、2017年度的諾貝爾委員會(化學)陣容相同,與2015年的差別在Sven Lidin(無機)與Jan-ErlingBäckvall(有機)被取代為Peter Brzezinski(生化)與Johan Åqvist(理論),其他委員包括有:Sara Snogerup Linse(主席,物化)、Claes Gustafsson(醫學生化)、Olof Ramström(有機與化工)、Gunnar von Heijne(理論)。此外,近10年的獎勵領域為依次為:分析(2007)、生化(2008)、生化(2009)、有機(2010)、無機(2011)、生化(2012)、理論(2013)、物化(2014)、生化(2015)、有機(2016)。

睽諸往例,生化領域具有壓倒性優勢,直接碾過「領域週期律」更不在話下。本世紀有機領域約為5年一次,惟此前曾有2000、2001年連續獎勵的前例,且去年授予較冷門的旁枝(超分子),今年仍有「連莊」的可能(尤其是與生化交叉)。物化領域在最近46年內只得6次,頻率不定(長則21年的1971、1992;短則3年的1996、1999)且在最近(2007、2014)皆有獎勵,惟熱門人選呼聲極高,故也可納入考慮。

排除:許多人選或因競爭者眾(超過3人)、或因為時過早、或因前景未明,本年度可先不考慮,其包括:岸義人(Yoshito Kishi)與K·C·尼古勞(K.C. Nicolaou)等4人、向山光昭(Teruaki Mukaiyama)等4人、山本尚(Hisashi Yamamoto)、岡武史(Takeshi Oka)、神谷信夫(Nobuo Kamiya)及沈建仁(Jian-Ren Shen)。另福山透(Toru Fukuyama)、玉尾皓平(Kohei Tamao)、薗頭健吉(Kenkichi Sonogashira)時機已過亦無可能。儘管CRISPR-Cas9呼聲極高,但基於以下理由,筆者並不支持其今年獲獎:

  1. 前前後後deserve者遠超過3人,非2到3次諾貝爾獎(醫學及化學)不足以囊括,建議比照2010年化學獎處理(先等有人上天堂)。
  2. 尚須更多臨床證明「正面貢獻」之潛力(諾貝爾最強調的”for the greatest benefit to mankind”)。
  3. DNA雙螺旋歷時9年獲獎、iPS細胞歷時6年獲獎,CRISPR的突破方屆5年,不急於一時授獎。
  4. 2015年剛獎勵過DNA修復,2017年獎勵DNA編輯顯得急躁。但可先授予CRISPR的早期發現與機理研究。

綜上,依機率高低排列,可推測2017年諾貝爾化學獎結果如下:

  • 首選:生化

    1. 森和俊(Kazutoshi Mori)、瓦爾特(Peter Walter)「發現內質網未折疊蛋白反應(unfolded protein response)」
    2. 藤嶋昭(Akira Fujishima) 
「人工光合作用,因其發現二氧化鈦的光催化性質和超親水特性(Honda-Fujishima effect)」
    3. 巴藍古(Rodolphe Barrangou)、霍瓦特(Philippe Horvath)、莫吉卡(Francisco Mojica)或 石野良純(Yoshizumi Ishino)
「發現與發展CRISPR」
  • 次選:有機
    1. 中西香爾(Kojii Nakanishi)、布瑞斯羅夫(Ronald Breslow)、艾申莫瑟(Albert Eschenmoser)
「對生物有機化學、化學仿生學,特別是構造生物研究的奠基性貢獻」
    2. 老馬(Krzysztof Matyjaszewski)、澤本光男(Mitsuo Sawamoto)、王錦山(Jin-Shan Wang)
      「發現原子轉移自由基聚合(ATRP)」
  • 有可能:物化
    1. 古迪納夫(John B. Goodenough)、惠廷漢(M. Stanley Whittingham)、吉野彰(Akira Yoshino)
      「發明鋰電池(LIB)」

 

 

小結:平田義正(Yoshimasa Hirata)不愧是與Robert B. Woodward(1965年化學獎得主)同時發表河豚毒素化學構造的一代大師,除了早早馳名國際的岸義人、中西香爾之外,野依良治與下村脩(Osamu Shimonmura)也都出自「平田學派」,誠可謂東方少見的學術豪門!

 

結語

就在上週,由山中伸彌(Sinya Yamanaka)親上火線,京都大學iPS細胞研究所(CiRA)網頁公示了「需要社會捐款支持」的嚴峻訊息。即令是諾貝爾獎得主的實驗室都有「教職員逾9成皆非正職雇用」之狀況,可見日本科研資金緊縮的廣泛影響。可以斷言,若今年落空,日後挑戰「四連勝」獲獎的機會將十分渺茫。日本國立大學法人化、日本政府削減/重組科研資金的利弊得失,亦可堪我國警惕借鑑。

本文草就於「開獎」前,想必疏漏、不備難以避免,尚請讀者諒察。