巴西和其他主要参与者引领南美科学

尽管许多国家存在无数问题,但智利、哥伦比亚、巴西和阿根廷仍然存在卓越的科研中心

在足球王国说这句话可能显得有点异端,但巴西的科学至少在资金方面胜过了世界杯。巴西政府和企业每年在科学、技术和创新方面的投资约为270亿美元,远超足球赛事的费用,后者约为150亿美元。

自从上一代独裁统治的黑暗时期以来,巴西和南美洲许多其他国家的科学已经取得了长足的进步。在阿根廷,2000年至2010年间,科学博士的数量增加了近十倍;秘鲁科学家在同一时期发表的文章数量增加了两倍;大多数国家的科学资助也在攀升。

如果南美科学希望赶上其他大陆,仍有很长的路要走。通过许多衡量标准(如投资、专利和教育),那里的国家落后于其他国内生产总值(GDP)水平相似的国家。阿根廷和巴西等国正面临迫在眉睫的不稳定,最近的抗议活动反映了深刻的社会和经济分歧——这些问题困扰着南美洲的大部分地区。但在担忧之中,科学领域也存在许多亮点。《自然》杂志在此重点介绍该地区一些杰出的研究人员和机构。


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智利:上升轨迹 作者:米凯莱·卡坦扎罗

马里奥·哈穆伊1982年在智利完成大学学位时,他是该国唯一有兴趣攻读天文学研究生学位的人。现在,每年有超过25名智利学生加入此类项目,哈穆伊在圣地亚哥领导着千禧年天体物理研究所,该研究所拥有95名学生和教职员工。

在哈穆伊的职业生涯中,智利已成为国际天文学领域的主要参与者,这在很大程度上归功于该国高地拥有的非凡望远镜。圣地亚哥智利天主教大学的天文学家丹特·米尼蒂说:“由于人力资源的增加以及我们拥有世界上最干净的天空这一事实,天体物理学已成为智利科学的前沿。”

尽管智利在2011年(有数据的最新年份)仅将其国内生产总值的0.44%用于科学研究,但天体物理学的资金一直在稳步增长,从2006年的200万美元增长到2010年的680万美元。在同一时期,教职职位数量几乎翻了一番。在过去的十年中,该国在天文学方面的出版物增加了四倍以上。

工作的质量也有所提高。智利在空间科学领域的每篇论文被引用次数方面名列前茅,它的一些科学家也取得了重要发现。在1990年代初,哈穆伊做出了关键贡献,帮助其他人测量了宇宙加速膨胀,并在2011年获得了诺贝尔奖。米尼蒂是位于智利北部欧洲空间组织帕拉纳天文台的VISTA红外巡天望远镜的领导者之一,该望远镜创建了一个包含银河系中心部分8400多万颗恒星的目录。

自1964年以来,智利的天空一直吸引着国际望远镜。到2020年,欧洲特大型望远镜预计将完工,预计该国将拥有全球大型光学和红外望远镜70%的观测表面。

根据合同,智利天文学家可以在该国安装的每个望远镜上获得10%的观测时间。但一些天文学家表示,考虑到该国为运行望远镜的组织提供了多少支持,这太少了。

智利资助机构CONICYT的天文学项目主管莫妮卡·鲁比奥说:“该国为国际财团提供了巨大的优势,从完全免税到外交地位:现在是智利以更积极的方式参与的时候了。”

鲁比奥说,智利科学家的共同愿望不仅仅是使用天文台,还要通过当地的公司和工程师来建造它们。鲁比奥正在进行的另一项计划是开发阿塔卡玛天文公园,这是一个36,347公顷的保护区,围绕着阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列,CONICYT计划利用它来吸引来自巴西和美国的未来望远镜,或许还有来自中国、韩国和泰国的望远镜。

但是许多天文学家担心智利的科学治理。自何塞·米格尔·阿吉莱拉八个月前辞职以来,CONICYT一直没有主任,而该国新总统米歇尔·巴切莱特已经冻结了设立科学部的计划(参见《自然》杂志 507, 412–413;2014)。米尼蒂说:“对于智利天文学来说,这是一个好时机,但是保持这种势头需要政府更持续的支持。”


巴西:圣保罗的重磅炸弹 作者:朱莉安娜·米兰达


来自FAPESP资助项目的ZnO半导体。
图片来源:CDFM/FAPESP

尽管巴西的面积可与欧洲相媲美,但南美洲最大国家的大部分领先研究都来自一个相当于英国大小的地区。巴西南部的圣保罗是该国26个州中最富有的一个,发表的科学文章超过巴西的一半。它取得成功的主要原因之一是圣保罗研究基金会(FAPESP),这是一个促进研究和教育的州级机构。2013年,该机构在科学资助方面投资了5.12亿美元,超过了该地区许多国家。(在联邦层面,巴西国家科学技术发展委员会在2014年为科学、技术和创新提供了约6.5亿美元的预算。)

FAPESP成立于1960年,拥有圣保罗宪法保障的资金流,该宪法规定税收收入的1%必须用于该基金会。其在促进研究和教育方面的成功启发了巴西的其他州:除一个州外,现在所有州都有类似的机构,并且大多数机构都有与税收挂钩的保障资金。

FAPESP将其37%的资金用于从气候变化到粒子物理学的各个领域的基础研究。约10%用于基础设施,其余部分用于应用研究。其总预算的近三分之一用于医学研究。

FAPESP的科学主管卡洛斯·恩里克·德·布里托·克鲁兹说:“FAPESP工作的一个不同之处在于,我们对基础科学投入了很多资金。我们相信平衡。”

最近批准资助的大型项目是拉丁美洲长毫米波阵列射电望远镜,这是巴西和阿根廷之间的联合项目,该项目将从该机构获得1260万美元,并从巴西科学部获得相同数额的资金。FAPESP董事会正在考虑对巨型麦哲伦望远镜投资4000万美元,这将使圣保罗的天文学家可以使用该设施,该设施计划在智利建造。

其他国家的科学官员只能羡慕该机构的保障资金。伦敦皇家学会外事秘书兼副会长马丁·波利亚科夫说:“FAPESP对我们来说是一个非常有趣的模式,因为圣保罗是世界上为数不多的将研究支持直接与GDP挂钩的州之一。”

里约热内卢联邦大学的生物医学科学家兼巴西科学院院士万德利·德·索萨说,像FAPESP这样的地区机构在巴西发挥着非常重要的作用。“即使联邦资金变得稀缺,他们也可以使研究得以进行。”

巴西各地区之间的经济差异巨大,这反映在地区科学预算中。FAPESP的预算是所有地区机构中最大的,但这并没有减少联邦政府在该州的投资,科学、技术和创新部长克莱利奥·坎波利纳说。“我们希望改善其他州,但也奖励卓越,”他说。

FAPESP的快速增长引起了圣保罗一些科学家的担忧,他们抱怨官僚主义的增加。但是该机构的官员为自己的业绩辩护,并表示他们正在努力改进其程序。

布里托·克鲁兹说,这一切都是为了产出高质量的工作。“我们想要最好的项目。”


哥伦比亚:增长中心 作者:丽莎·帕尔默


在哥伦比亚,牛群在热带农业中心开发的非洲超级牧草品种上吃草。
图片来源:约翰·迈尔斯/CIAT

在哥伦比亚西部的考卡山谷,佩特奎农场的一群健壮的奶牛正在咀嚼着看起来好像在那里生长了很久的茂盛的草。但是这些植物是相对的新来者。它们是非洲超级牧草的栽培品种,由位于北部不到50公里的国际热带农业中心(CIAT)的研究人员培育而成,以增强营养和耐寒性。

佩特奎的奶牛曾经需要四年才能达到上市体重。现在它们只需18个月就能长胖。在整个南美洲塞拉多或热带稀树草原,情况大致相同。阿根廷科学、技术和创新部农业经济学家和科学顾问爱德华多·特里戈说,得益于CIAT和巴西国有公司巴西农业研究公司的共同努力,改良的牧草彻底改变了整个非洲大陆的热带饲料。“CIAT一直是南美洲塞拉多发展的关键参与者之一,”他说。

该哥伦比亚设施成立于1967年,是国际农业研究中心CGIAR联盟的首批成员之一。CIAT聘用了325名科学家,年度预算为1.144亿美元,由多捐助方CGIAR基金和其他国际捐助方支付。

除了在牧草方面的工作之外,CIAT还专注于培育改良的豆类、水稻和木薯品种——这些主食作物对农村贫困人口的粮食安全至关重要。CIAT总干事鲁本·埃切维里亚说:“这些作物的遗传改良已被证明是应对饥饿和贫困的有力武器。”例如,据该中心称,CIAT从拉丁美洲品种开发的豆类现在正在非洲养活多达3000万人。

南美洲约70%的水稻和亚洲90%的木薯可以追溯到CIAT的育种计划。CIAT的政策研究负责人安迪·贾维斯说:“木薯现在是亚洲淀粉生产的数十亿美元产业,为小农户提供收入。”

该中心还帮助提高了非洲大陆和其他地方的专业知识;自CIAT开放以来,已有约13,000名研究人员在那里接受培训。特里戈说,其设施对于在安第斯地区较贫穷的国家建立植物生理学家的能力至关重要。


阿根廷:RNA侦探 作者:阿莱苏·巴贾克


阿尔贝托·科恩布利特:RNA先驱。
图片来源:维拉·罗森伯格

分子生物学家阿尔贝托·科恩布利特(Alberto Kornblihtt)喜欢从宏观的角度看待事物。“我们可能处于科学研究的边缘,”他在布宜诺斯艾利斯的办公室里承认。“但这并不是一个不可能进行科学研究的地方。”事实上,他和他的可变RNA剪接研究团队——他帮助创建的领域——已经表明,尽管政府预算紧张,而且试剂的交货时间长达三个月,价格可能比在美国或欧洲高出三倍,但他们仍然可以进行世界一流的研究。

和科恩布利特的实验室一样,可变RNA剪接以创新的方式利用有限的资源。通过不同的切割和重新连接模式,一个转录基因可以产生多种不同的信使RNA,从而允许一个基因表达不同的蛋白质。科恩布利特在英国担任博士后研究员时,发现了人类中最早出现这种过程的案例之一。他于1984年回到阿根廷,并组建了一个研究团队,继续探索这一领域。

今年对他的团队来说是丰收的一年。科恩布利特和他的博士生埃泽奎尔·彼得里洛(Ezequiel Petrillo)在四月份的《科学》杂志上发表了一篇论文,探讨了光如何影响植物中的可变剪接 (E. Petrillo et al. Science http://doi.org/s2d; 2014)。上个月,来自法国的博士后研究员格温达尔·杜雅尔丹(Gwendal Dujardin)(在阿根廷实验室中较为罕见)在《分子细胞》杂志上发表了一项剪接研究(G. Dujardin et al. Mol. Cell 54, 683–690; 2014)。

科恩布利特说,这项工作都是一个连续体的组成部分。他认为在他出生的阿根廷进行的科学研究是始于20世纪的诺贝尔奖获得者贝尔纳多·胡赛(Bernardo Houssay)和路易斯·莱洛伊尔(Luis Leloir)的悠久传统的一部分,他们的名字现在装饰着这个国家的街道、博物馆和大学。“他们创立的科研机构培养了一代又一代的门徒,他们继续进行着当今的科学研究,”他说。

科恩布利特延续了这一传统,部分是通过在布宜诺斯艾利斯大学教授分子生物学入门课程。“这门课程是许多阿根廷年轻科学家的摇篮,”他说。布宜诺斯艾利斯国立基尔梅斯大学的生物学家迭戈·戈隆贝克(Diego Golombek)说,它吸引了许多学生。“想象一下,在开学的第一天,年轻的学生们发现自己站在这个国家最著名的研究员面前,他以绝对具有感染力的热情教授分子生物学课程,”他说。“他对新一代的生物学家产生了影响。”

刚刚离开阿根廷前往维也纳医科大学从事研究工作的彼得里洛说,他会非常想念布宜诺斯艾利斯各地实验室和大学的RNA研究人员紧密合作的氛围。这些自称RNArgentinos的人多年来组织非正式的研讨会和聚会,分享想法、关注点、实验方案和技术。

科恩布利特认识到,阿根廷科学家不可能都在自己的祖国工作,他鼓励他的学生以博士后的身份在国外“播种世界”。但他要求他的大学生在阿根廷完成他们的博士学位。“没有必要为了获得博士学位而离开这个国家,”他说。“我们有一个强大的科学部门,大量的奖学金和补贴以及新的研究大楼。在阿根廷进行科学研究的结构并不是不稳定的。它有很多支柱。”

本文经《自然》杂志许可转载。该文章于2014年6月11日首次发表

Michele Catanzaro is a physicist and freelance journalist. He is based in Barcelona and writes for "Nature," El Periodico and other media.

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Lisa Palmer is the author of Hot, Hungry Planet: The Fight to Stop a Global Food Crisis in the Face of Climate Change. She is a journalist and a senior fellow at the National Socio-Environmental Synthesis Center in Annapolis, Maryland. Part of her reporting was supported by a grant from the Pulitzer Center for Crisis Reporting.

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