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(diào)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(jié)構(gòu),而又不破壞其形態(tài),這一突破對生物化學產(chǎn)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?!庇鴦虼髮W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?!拔野褟氖碌难芯慨敵闪艘豁椢说膼酆?,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(jīng)?;ê芏鄷r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。
1970年弗蘭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(jīng)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(jié)晶的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)解析技術。尤其在核糖體三維重構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)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(nèi)的水一旦冷凍就會結(jié)冰,而這些冰晶會破壞細胞內(nèi)各種物質(zhì)的原有形態(tài)。讓這些水變成玻璃態(tài),就能讓細胞內(nèi)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(jīng)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(jīng)濟學和法律知識”。
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