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用物理學家的才思推動生物化學革命——記2017年諾貝爾化學獎獲得者
2017-10-04 23:34:34 來源: 新華社
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(國際)(2)瑞士、美國和英國科學家分享2017年諾貝爾化學獎

  10月4日,在瑞典斯德哥爾摩,獲得2017年諾貝爾化學獎的瑞士科學家雅克·杜博歇、美國科學家約阿希姆·弗蘭克以及英國科學家理查德·亨德森(從左至右)的照片顯示在屏幕上。新華社發(石天晟 攝)

  新華社北京10月4日電 用物理學家的才思推動生物化學革命——記2017年諾貝爾化學獎獲得者

  新華社記者楊駿 李驥志 張家偉

  見人所未見的世界,一直是科學探索的一個目標。但如何去見呢?理論在先,還是工具改進在先?

  比如量子理論,是典型的概念帶來實踐和認知革命,而工具改進是否也會帶來類似革命?2017年諾貝爾化學獎對這一問題做了一個交待。

  英國科學家理查德·亨德森、美國科學家約阿希姆·弗蘭克以及瑞士科學家雅克·杜博歇因為在冷凍顯微術領域的貢獻而獲諾獎。

  消息宣布後,不少科學界人士善意地調侃説,三個搞物理工作的“工匠”得了個化學獎。科學界利用三人不斷改進的技術,得以高分辨率測定溶液中的生物分子結構,而又不破壞其形態,這一突破對生物化學産生了革命性影響。

  正如化學獎評選委員會成員彼得·布熱津斯基所説,今年的化學獎是跨學科研究的一個典型,技術在科學發現中正發揮越來越重要的作用。

  “電鏡鼻祖”——亨德森

  “我一直覺得如果你做一些有趣的事情並且把它做好了,那麼在某個階段你就會因為做你喜歡的事情而獲得很好的回報。”英國劍橋大學的分子生物學家亨德森幾年前的預言今天應驗了。

  亨德森生于1945年,作為電子顯微鏡領域的開創者之一,他也是個生物物理學家,以一個物理學家的特有眼光看待生物化學領域,或許總能獲得別樣的思路。“我把從事的研究當成了一項吸引人的愛好,因為從來不會重復,總有新東西。”

  把研究當愛好,就倣佛孩子愛玩並好奇周圍一切一樣,讓亨德森在上世紀90年代才思泉涌,改進了傳統電子顯微鏡,取得了原子級分辨率的圖像。人們因此得以看到極其微觀層面的世界。

  研究不是亨德森唯一的愛好,他日常喜歡遛狗、劃皮劃艇、喝點葡萄酒,與孫子一起踢足球,還一直是個電影迷。

  “我很幸運獲得了這麼好的教育,同時又有時間去從事其他活動。”亨德森説,他和幾個朋友經常花很多時間在一起收集並維修一些老爺車,他們曾開著一輛1948年的老爺車遊遍了蘇格蘭。

  “跨界奇才”——弗蘭克

  77歲的德裔美國科學家弗蘭克如今是哥倫比亞大學生命科學係教授。他的主要貢獻是在上世紀70、80年代開發了一種圖像合成算法,能將電子顯微鏡模糊的二維圖像合成清晰的三維圖像。

  弗蘭克物理學背景深厚,説他是物理學家也不為過。在德國的大學裏,他研究的是熔點下的金的電子衍射,讀博士時,接觸了X射線晶體學,並師從德國著名的電子顯微學家霍佩博士,並由此接觸到了電子顯微鏡。

  1970年弗蘭克在德國慕尼黑理工大學獲得博士學位後,獲得了資助前往美國最好的幾個實驗室遊學兩年,其中包括美國航天局的噴氣推進實驗室。而在噴氣推進實驗室工作期間,他選擇去學習圖像處理技術。當時的他,怎麼也不會想到他的這些功課日後會與化學有關聯。

  此後,弗蘭克在英國劍橋大學從事電子光學研究。幾年後又定居美國,從事一些與電子顯微鏡相關的公共衛生研究。豐富的“跨界”學術經歷對他的成長很有幫助。

  弗蘭克發展了一係列成像算法並編寫軟件,實現無需結晶的蛋白質三維結構解析技術。尤其在核糖體三維重構方面有一係列的重要開創性工作,可惜當年解析核糖體結構而獲諾貝爾獎的科學家不包括他。現在他在冷凍顯微術領域獲諾貝爾獎,實至名歸。

  “科學哲人”——杜博歇

  如果説,亨德森和弗蘭克在基本理論實踐和重構算法方面有貢獻,75歲的瑞士洛桑大學榮譽教授雅克·杜博歇則在樣本制作方面有開創性貢獻。

  上世紀80年代,杜博歇發明了迅速將液體水冷凍成玻璃態以使生物分子保持自然形態的技術。通俗地説,生物細胞內的水一旦冷凍就會結冰,而這些冰晶會破壞細胞內各種物質的原有形態。讓這些水變成玻璃態,就能讓細胞內的各種分子保持原樣,供電子顯微鏡觀察。

  杜博歇做出開創新研究之後,隨著冷臺技術的開發,低溫冷凍電子顯微技術才正式推廣開來。2015年,這一成果已被同行認為是“諾獎級”。

  杜博歇不僅是一位科學家,還堪稱“哲人”。退休後,他在博客上經常寫一些富有哲思的短文。他還廣泛關注社會問題,提倡科學家要有社會責任感,成為“公民科學家”。他在一篇題為《教科學家成為公民》的文章中寫道:“成為一名好科學家很難,成為一個好公民更難”,“成為一名好的公民生物學家需要一點哲學和歷史,加上一些經濟學和法律知識”。

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【糾錯】 責任編輯: 侯強
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