發現雄性和雌性小鼠大腦中良好親子行為的“開關”，這使馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學的分子生物學家凱瑟琳·杜拉克獲得了今年 300 萬美元的突破獎，這是科學和數學領域最豐厚的獎項。9 月 10 日還宣佈了另外三項主要的生物學獎項，以及兩項物理學獎項和一項數學獎項，同時還有一些較小的獎項。
加利福尼亞州斯坦福大學的生物學家勞倫·奧康奈爾說：“凱瑟琳·杜拉克做了出色的工作，真正改變了這一領域。” 杜拉克的團隊提供了第一個證據，表明雄性和雌性小鼠的大腦具有相同的與親子行為相關的神經迴路，只是在不同的性別中觸發方式不同。“這與幾十年來認為雄性和雌性大腦結構不同的教條相反，”奧康奈爾說。
杜拉克說，得知自己獲獎時她感到震驚。“我的大腦一片空白，然後我開始流淚，”她說，並補充說，這條路很漫長才被接受，因為其他人最初對她的工作持懷疑態度。在 1990 年代，杜拉克分離了控制小鼠性別特定社會行為的資訊素受體。未交配的雄性小鼠通常會攻擊其他雄性並殺死幼崽。但杜拉克發現，如果它們的資訊素受體被阻斷，它們會嘗試與雄性和雌性交配，並且未交配的雄性甚至會照顧幼崽。相比之下，缺乏資訊素的雌性會嘗試爬到雄性身上。
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為了闡明起作用的神經機制，杜拉克鑑定出一種稱為加蘭素的蛋白質，該蛋白質由參與親子行為的神經元表達。殺死雌性中的神經元會阻止它們的親子行為，而啟用未交配雄性中的神經元會使它們產生母性。“這就像親子行為的開關，”杜拉克說。“這真是太棒了。”她的團隊隨後使用加蘭素標記來追蹤與培養所需的動機、激素和行為變化相關的特定迴路。
奧康奈爾說，這些研究“為更好地理解人類和靈長類動物大腦的靈活性奠定了基礎”，並且有一天可能與治療產後抑鬱症等疾病有關。
意外之財日
還宣佈了另外三項 300 萬美元的生命科學獎項。西雅圖華盛頓大學的大衛·貝克因開發用於設計合成治療蛋白的 Rosetta 軟體而獲獎。他的 FoldIt 遊戲已招募了超過 250,000 名公民科學家來幫助找到最佳的蛋白質構型。就在昨天，他的團隊在《科學》雜誌上發表了一篇報告，報告了一種可能阻止 SARS-CoV-2 進入人體細胞的新型蛋白質。
香港沙田香港中文大學的 Dennis Lo 因發現母體血液中存在胎兒 DNA 而受到認可，這一發現導致開發出更安全的無創產前檢查方法來篩查唐氏綜合徵等疾病。
美國國立衛生研究院和國家神經疾病和中風研究所的 Richard J. Youle 因揭示兩種蛋白質在帕金森病中的作用而獲獎，這為治療開闢了新的途徑。
馴服隨機性
數學突破獎授予倫敦帝國學院的馬丁·海勒，以表彰他在隨機偏微分方程方面的工作，這類方程用於計算當必須考慮隨機影響時複雜系統如何演變。“我感到榮幸和幸運，”海勒說。“我根本沒想到會這樣。”
2011 年，海勒解決了一個此類難題，該難題模擬了水滴如何在餐巾紙表面擴散的方式。此後，他發表了一篇長達 180 頁的史詩論文，表明類似的概念可以用來解決該類的所有方程。英國牛津大學的數學家特里·萊昂斯說，他對海勒的獲獎感到“高興”，並指出，在海勒的研究出現之前，數學家和物理學家使用不同的方法來研究此類方程，但沒有看到這些方法如何透過一種方法統一起來。“他首次將世界的重要方面對映到一種精確的數學語言，”萊昂斯說。2014 年，海勒獲得了菲爾茲獎，這是數學界最令人垂涎的榮譽。
基礎物理學突破獎授予華盛頓大學的 Eric Adelberger、Jens Gundlach 和 Blayne Heckel，以表彰他們的超精密擺實驗，這些實驗表明，即使在低至 52 微米的尺度下，牛頓的萬有引力定律仍然成立。基礎物理學特別獎是對德克薩斯大學奧斯汀分校的理論物理學家 Steven Weinberg 一生成就的認可。Weinberg 是將電磁力與控制放射性的弱核力統一起來的框架的開發者之一。
突破獎是由俄羅斯-以色列億萬富翁尤里·米爾納於2012 年創立的，現在由他和包括 Facebook 執行長馬克·扎克伯格在內的其他網際網路企業家贊助。由於冠狀病毒大流行，今年的頒獎典禮已推遲至 2021 年 3 月 21 日。
本文經許可轉載，並於 2020 年 9 月 10 日首次發表。