在足球王國說這句話可能顯得有點異端,但巴西的科學至少在資金方面勝過了世界盃。巴西政府和企業每年在科學、技術和創新方面的投資約為270億美元,遠超足球賽事的費用,後者約為150億美元。
自從上一代獨裁統治的黑暗時期以來,巴西和南美洲許多其他國家的科學已經取得了長足的進步。在阿根廷,2000年至2010年間,科學博士的數量增加了近十倍;秘魯科學家在同一時期發表的文章數量增加了兩倍;大多數國家的科學資助也在攀升。
如果南美科學希望趕上其他大陸,仍有很長的路要走。透過許多衡量標準(如投資、專利和教育),那裡的國家落後於其他國內生產總值(GDP)水平相似的國家。阿根廷和巴西等國正面臨迫在眉睫的不穩定,最近的抗議活動反映了深刻的社會和經濟分歧——這些問題困擾著南美洲的大部分地區。但在擔憂之中,科學領域也存在許多亮點。《自然》雜誌在此重點介紹該地區一些傑出的研究人員和機構。
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智利:上升軌跡 作者:米凱萊·卡坦扎羅
馬里奧·哈穆伊1982年在智利完成大學學位時,他是該國唯一有興趣攻讀天文學研究生學位的人。現在,每年有超過25名智利學生加入此類專案,哈穆伊在聖地亞哥領導著千禧年天體物理研究所,該研究所擁有95名學生和教職員工。
在哈穆伊的職業生涯中,智利已成為國際天文學領域的主要參與者,這在很大程度上歸功於該國高地擁有的非凡望遠鏡。聖地亞哥智利天主教大學的天文學家丹特·米尼蒂說:“由於人力資源的增加以及我們擁有世界上最乾淨的天空這一事實,天體物理學已成為智利科學的前沿。”
儘管智利在2011年(有資料的最新年份)僅將其國內生產總值的0.44%用於科學研究,但天體物理學的資金一直在穩步增長,從2006年的200萬美元增長到2010年的680萬美元。在同一時期,教職職位數量幾乎翻了一番。在過去的十年中,該國在天文學方面的出版物增加了四倍以上。
工作的質量也有所提高。智利在空間科學領域的每篇論文被引用次數方面名列前茅,它的一些科學家也取得了重要發現。在1990年代初,哈穆伊做出了關鍵貢獻,幫助其他人測量了宇宙加速膨脹,並在2011年獲得了諾貝爾獎。米尼蒂是位於智利北部歐洲空間組織帕拉納天文臺的VISTA紅外巡天望遠鏡的領導者之一,該望遠鏡建立了一個包含銀河系中心部分8400多萬顆恆星的目錄。
自1964年以來,智利的天空一直吸引著國際望遠鏡。到2020年,歐洲特大型望遠鏡預計將完工,預計該國將擁有全球大型光學和紅外望遠鏡70%的觀測表面。
根據合同,智利天文學家可以在該國安裝的每個望遠鏡上獲得10%的觀測時間。但一些天文學家表示,考慮到該國為執行望遠鏡的組織提供了多少支援,這太少了。
智利資助機構CONICYT的天文學專案主管莫妮卡·魯比奧說:“該國為國際財團提供了巨大的優勢,從完全免稅到外交地位:現在是智利以更積極的方式參與的時候了。”
魯比奧說,智利科學家的共同願望不僅僅是使用天文臺,還要通過當地的公司和工程師來建造它們。魯比奧正在進行的另一項計劃是開發阿塔卡瑪天文公園,這是一個36,347公頃的保護區,圍繞著阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列,CONICYT計劃利用它來吸引來自巴西和美國的未來望遠鏡,或許還有來自中國、韓國和泰國的望遠鏡。
但是許多天文學家擔心智利的科學治理。自何塞·米格爾·阿吉萊拉八個月前辭職以來,CONICYT一直沒有主任,而該國新總統米歇爾·巴切萊特已經凍結了設立科學部的計劃(參見《自然》雜誌 507, 412–413;2014)。米尼蒂說:“對於智利天文學來說,這是一個好時機,但是保持這種勢頭需要政府更持續的支援。”
巴西:聖保羅的重磅炸彈 作者:朱莉安娜·米蘭達
來自FAPESP資助專案的ZnO半導體。
圖片來源:CDFM/FAPESP
儘管巴西的面積可與歐洲相媲美,但南美洲最大國家的大部分領先研究都來自一個相當於英國大小的地區。巴西南部的聖保羅是該國26個州中最富有的一個,發表的科學文章超過巴西的一半。它取得成功的主要原因之一是聖保羅研究基金會(FAPESP),這是一個促進研究和教育的州級機構。2013年,該機構在科學資助方面投資了5.12億美元,超過了該地區許多國家。(在聯邦層面,巴西國家科學技術發展委員會在2014年為科學、技術和創新提供了約6.5億美元的預算。)
FAPESP成立於1960年,擁有聖保羅憲法保障的資金流,該憲法規定稅收收入的1%必須用於該基金會。其在促進研究和教育方面的成功啟發了巴西的其他州:除一個州外,現在所有州都有類似的機構,並且大多數機構都有與稅收掛鉤的保障資金。
FAPESP將其37%的資金用於從氣候變化到粒子物理學的各個領域的基礎研究。約10%用於基礎設施,其餘部分用於應用研究。其總預算的近三分之一用於醫學研究。
FAPESP的科學主管卡洛斯·恩裡克·德·布里託·克魯茲說:“FAPESP工作的一個不同之處在於,我們對基礎科學投入了很多資金。我們相信平衡。”
最近批准資助的大型專案是拉丁美洲長毫米波陣列射電望遠鏡,這是巴西和阿根廷之間的聯合專案,該專案將從該機構獲得1260萬美元,並從巴西科學部獲得相同數額的資金。FAPESP董事會正在考慮對巨型麥哲倫望遠鏡投資4000萬美元,這將使聖保羅的天文學家可以使用該設施,該設施計劃在智利建造。
其他國家的科學官員只能羨慕該機構的保障資金。倫敦皇家學會外事秘書兼副會長馬丁·波利亞科夫說:“FAPESP對我們來說是一個非常有趣的模式,因為聖保羅是世界上為數不多的將研究支援直接與GDP掛鉤的州之一。”
里約熱內盧聯邦大學的生物醫學科學家兼巴西科學院院士萬德利·德·索薩說,像FAPESP這樣的地區機構在巴西發揮著非常重要的作用。“即使聯邦資金變得稀缺,他們也可以使研究得以進行。”
巴西各地區之間的經濟差異巨大,這反映在地區科學預算中。FAPESP的預算是所有地區機構中最大的,但這並沒有減少聯邦政府在該州的投資,科學、技術和創新部長克萊利奧·坎波利納說。“我們希望改善其他州,但也獎勵卓越,”他說。
FAPESP的快速增長引起了聖保羅一些科學家的擔憂,他們抱怨官僚主義的增加。但是該機構的官員為自己的業績辯護,並表示他們正在努力改進其程式。
布里託·克魯茲說,這一切都是為了產出高質量的工作。“我們想要最好的專案。”
哥倫比亞:增長中心 作者:麗莎·帕爾默
在哥倫比亞,牛群在熱帶農業中心開發的非洲超級牧草品種上吃草。
圖片來源:約翰·邁爾斯/CIAT
在哥倫比亞西部的考卡山谷,佩特奎農場的一群健壯的奶牛正在咀嚼著看起來好像在那裡生長了很久的茂盛的草。但是這些植物是相對的新來者。它們是非洲超級牧草的栽培品種,由位於北部不到50公里的國際熱帶農業中心(CIAT)的研究人員培育而成,以增強營養和耐寒性。
佩特奎的奶牛曾經需要四年才能達到上市體重。現在它們只需18個月就能長胖。在整個南美洲塞拉多或熱帶稀樹草原,情況大致相同。阿根廷科學、技術和創新部農業經濟學家和科學顧問愛德華多·特里戈說,得益於CIAT和巴西國有公司巴西農業研究公司的共同努力,改良的牧草徹底改變了整個非洲大陸的熱帶飼料。“CIAT一直是南美洲塞拉多發展的關鍵參與者之一,”他說。
該哥倫比亞設施成立於1967年,是國際農業研究中心CGIAR聯盟的首批成員之一。CIAT聘用了325名科學家,年度預算為1.144億美元,由多捐助方CGIAR基金和其他國際捐助方支付。
除了在牧草方面的工作之外,CIAT還專注於培育改良的豆類、水稻和木薯品種——這些主食作物對農村貧困人口的糧食安全至關重要。CIAT總幹事魯本·埃切維里亞說:“這些作物的遺傳改良已被證明是應對飢餓和貧困的有力武器。”例如,據該中心稱,CIAT從拉丁美洲品種開發的豆類現在正在非洲養活多達3000萬人。
南美洲約70%的水稻和亞洲90%的木薯可以追溯到CIAT的育種計劃。CIAT的政策研究負責人安迪·賈維斯說:“木薯現在是亞洲澱粉生產的數十億美元產業,為小農戶提供收入。”
該中心還幫助提高了非洲大陸和其他地方的專業知識;自CIAT開放以來,已有約13,000名研究人員在那裡接受培訓。特里戈說,其設施對於在安第斯地區較貧窮的國家建立植物生理學家的能力至關重要。
阿根廷:RNA偵探 作者:阿萊蘇·巴賈克
阿爾貝託·科恩布利特:RNA先驅。
圖片來源:維拉·羅森伯格
分子生物學家阿爾貝託·科恩布利特(Alberto Kornblihtt)喜歡從宏觀的角度看待事物。“我們可能處於科學研究的邊緣,”他在布宜諾斯艾利斯的辦公室裡承認。“但這並不是一個不可能進行科學研究的地方。”事實上,他和他的可變RNA剪接研究團隊——他幫助建立的領域——已經表明,儘管政府預算緊張,而且試劑的交貨時間長達三個月,價格可能比在美國或歐洲高出三倍,但他們仍然可以進行世界一流的研究。
和科恩布利特的實驗室一樣,可變RNA剪接以創新的方式利用有限的資源。透過不同的切割和重新連線模式,一個轉錄基因可以產生多種不同的信使RNA,從而允許一個基因表達不同的蛋白質。科恩布利特在英國擔任博士後研究員時,發現了人類中最早出現這種過程的案例之一。他於1984年回到阿根廷,並組建了一個研究團隊,繼續探索這一領域。
今年對他的團隊來說是豐收的一年。科恩布利特和他的博士生埃澤奎爾·彼得裡洛(Ezequiel Petrillo)在四月份的《科學》雜誌上發表了一篇論文,探討了光如何影響植物中的可變剪接 (E. Petrillo et al. Science http://doi.org/s2d; 2014)。上個月,來自法國的博士後研究員格溫達爾·杜雅爾丹(Gwendal Dujardin)(在阿根廷實驗室中較為罕見)在《分子細胞》雜誌上發表了一項剪接研究(G. Dujardin et al. Mol. Cell 54, 683–690; 2014)。
科恩布利特說,這項工作都是一個連續體的組成部分。他認為在他出生的阿根廷進行的科學研究是始於20世紀的諾貝爾獎獲得者貝爾納多·胡賽(Bernardo Houssay)和路易斯·萊洛伊爾(Luis Leloir)的悠久傳統的一部分,他們的名字現在裝飾著這個國家的街道、博物館和大學。“他們創立的科研機構培養了一代又一代的門徒,他們繼續進行著當今的科學研究,”他說。
科恩布利特延續了這一傳統,部分是透過在布宜諾斯艾利斯大學教授分子生物學入門課程。“這門課程是許多阿根廷年輕科學家的搖籃,”他說。布宜諾斯艾利斯國立基爾梅斯大學的生物學家迭戈·戈隆貝克(Diego Golombek)說,它吸引了許多學生。“想象一下,在開學的第一天,年輕的學生們發現自己站在這個國家最著名的研究員面前,他以絕對具有感染力的熱情教授分子生物學課程,”他說。“他對新一代的生物學家產生了影響。”
剛剛離開阿根廷前往維也納醫科大學從事研究工作的彼得裡洛說,他會非常想念布宜諾斯艾利斯各地實驗室和大學的RNA研究人員緊密合作的氛圍。這些自稱RNArgentinos的人多年來組織非正式的研討會和聚會,分享想法、關注點、實驗方案和技術。
科恩布利特認識到,阿根廷科學家不可能都在自己的祖國工作,他鼓勵他的學生以博士後的身份在國外“播種世界”。但他要求他的大學生在阿根廷完成他們的博士學位。“沒有必要為了獲得博士學位而離開這個國家,”他說。“我們有一個強大的科學部門,大量的獎學金和補貼以及新的研究大樓。在阿根廷進行科學研究的結構並不是不穩定的。它有很多支柱。”