2019諾貝爾獎

撰文／科學少年編輯部 繪圖／蔡嘉驊

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。.......