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

　　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(fā)（石天晟 攝）

　　新華社北京１０月４日電?

　　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。

　　消息宣布后，不少科學界人士善意地調侃說，三個搞物理工作的“工匠”得了個化學獎?？茖W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(tài)，這一突破對生物化學產生了革命性影響。

　　正如化學獎評選委員會成員彼得·布熱津斯基所說，今年的化學獎是跨學科研究的一個典型，技術在科學發(fā)現(xiàn)中正發(fā)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并且把它做好了，那么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(chuàng)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?！?/p>

　　把研究當愛好，就仿佛孩子愛玩并好奇周圍一切一樣，讓亨德森在上世紀９０年代才思泉涌，改進了傳統(tǒng)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。

　　“我很幸運獲得了這么好的教育，同時又有時間去從事其他活動?！焙嗟律f，他和幾個朋友經常花很多時間在一起收集并維修一些老爺車，他們曾開著一輛１９４８年的老爺車游遍了蘇格蘭。

　　“跨界奇才”——弗蘭克

　?。罚窔q的德裔美國科學家弗蘭克如今是哥倫比亞大學生命科學系教授。他的主要貢獻是在上世紀７０、８０年代開發(fā)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，說他是物理學家也不為過。在德國的大學里，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，并師從德國著名的電子顯微學家霍佩博士，并由此接觸到了電子顯微鏡。

　?。保梗罚澳旮ヌm克在德國慕尼黑理工大學獲得博士學位后，獲得了資助前往美國最好的幾個實驗室游學兩年，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，怎么也不會想到他的這些功課日后會與化學有關聯(lián)。

　　此后，弗蘭克在英國劍橋大學從事電子光學研究。幾年后又定居美國，從事一些與電子顯微鏡相關的公共衛(wèi)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(fā)展了一系列成像算法并編寫軟件，實現(xiàn)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系列的重要開創(chuàng)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?，F(xiàn)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

　　如果說，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(chuàng)性貢獻。

　　上世紀８０年代，杜博歇發(fā)明了迅速將液體水冷凍成玻璃態(tài)以使生物分子保持自然形態(tài)的技術。通俗地說，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(tài)。讓這些水變成玻璃態(tài)，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(chuàng)新研究之后，隨著冷臺技術的開發(fā)，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”。退休后，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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