用物理学家的才思推动生物化学革命——记２０１７年诺贝尔化学奖获得者

见人所未见的世界，一直是科学探索的一个目标。但如何去见呢？理论在先，还是工具改进在先？比如量子理论，是典型的概念带来实践和认知革命，而工具改进是否也会带来类似革命？２０１７年诺贝尔化学奖对这一问题做了一个交待。

 

【中美创新时报北京１０月４日电】（记者杨骏 李骥志 张家伟）见人所未见的世界，一直是科学探索的一个目标。但如何去见呢？理论在先，还是工具改进在先？

比如量子理论，是典型的概念带来实践和认知革命，而工具改进是否也会带来类似革命？２０１７年诺贝尔化学奖对这一问题做了一个交待。

英国科学家理查德·亨德森、美国科学家约阿希姆·弗兰克以及瑞士科学家雅克·杜博歇因为在冷冻显微术领域的贡献而获诺奖。

消息宣布后，不少科学界人士善意地调侃说，三个搞物理工作的“工匠”得了个化学奖。科学界利用三人不断改进的技术，得以高分辨率测定溶液中的生物分子结构，而又不破坏其形态，这一突破对生物化学产生了革命性影响。

正如化学奖评选委员会成员彼得·布热津斯基所说，今年的化学奖是跨学科研究的一个典型，技术在科学发现中正发挥越来越重要的作用。

 “电镜鼻祖”——亨德森

“我一直觉得如果你做一些有趣的事情并且把它做好了，那么在某个阶段你就会因为做你喜欢的事情而获得很好的回报。”英国剑桥大学的分子生物学家亨德森几年前的预言今天应验了。

亨德森生于１９４５年，作为电子显微镜领域的开创者之一，他也是个生物物理学家，以一个物理学家的特有眼光看待生物化学领域，或许总能获得别样的思路。“我把从事的研究当成了一项吸引人的爱好，因为从来不会重复，总有新东西。”

把研究当爱好，就仿佛孩子爱玩并好奇周围一切一样，让亨德森在上世纪９０年代才思泉涌，改进了传统电子显微镜，取得了原子级分辨率的图像。人们因此得以看到极其微观层面的世界。

研究不是亨德森唯一的爱好，他日常喜欢遛狗、划皮划艇、喝点葡萄酒，与孙子一起踢足球，还一直是个电影迷。

“我很幸运获得了这么好的教育，同时又有时间去从事其他活动。”亨德森说，他和几个朋友经常花很多时间在一起收集并维修一些老爷车，他们曾开着一辆１９４８年的老爷车游遍了苏格兰。

 “跨界奇才”——弗兰克

７７岁的德裔美国科学家弗兰克如今是哥伦比亚大学生命科学系教授。他的主要贡献是在上世纪７０、８０年代开发了一种图像合成算法，能将电子显微镜模糊的二维图像合成清晰的三维图像。

弗兰克物理学背景深厚，说他是物理学家也不为过。在德国的大学里，他研究的是熔点下的金的电子衍射，读博士时，接触了Ｘ射线晶体学，并师从德国著名的电子显微学家霍佩博士，并由此接触到了电子显微镜。

１９７０年弗兰克在德国慕尼黑理工大学获得博士学位后，获得了资助前往美国最好的几个实验室游学两年，其中包括美国航天局的喷气推进实验室。而在喷气推进实验室工作期间，他选择去学习图像处理技术。当时的他，怎么也不会想到他的这些功课日后会与化学有关联。

此后，弗兰克在英国剑桥大学从事电子光学研究。几年后又定居美国，从事一些与电子显微镜相关的公共卫生研究。丰富的“跨界”学术经历对他的成长很有帮助。

弗兰克发展了一系列成像算法并编写软件，实现无需结晶的蛋白质三维结构解析技术。尤其在核糖体三维重构方面有一系列的重要开创性工作，可惜当年解析核糖体结构而获诺贝尔奖的科学家不包括他。现在他在冷冻显微术领域获诺贝尔奖，实至名归。

 “科学哲人”——杜博歇

如果说，亨德森和弗兰克在基本理论实践和重构算法方面有贡献，７５岁的瑞士洛桑大学荣誉教授雅克·杜博歇则在样本制作方面有开创性贡献。

上世纪８０年代，杜博歇发明了迅速将液体水冷冻成玻璃态以使生物分子保持自然形态的技术。通俗地说，生物细胞内的水一旦冷冻就会结冰，而这些冰晶会破坏细胞内各种物质的原有形态。让这些水变成玻璃态，就能让细胞内的各种分子保持原样，供电子显微镜观察。

杜博歇做出开创新研究之后，随着冷台技术的开发，低温冷冻电子显微技术才正式推广开来。２０１５年，这一成果已被同行认为是“诺奖级”。

杜博歇不仅是一位科学家，还堪称“哲人”。退休后，他在博客上经常写一些富有哲思的短文。他还广泛关注社会问题，提倡科学家要有社会责任感，成为“公民科学家”。他在一篇题为《教科学家成为公民》的文章中写道：“成为一名好科学家很难，成为一个好公民更难”，“成为一名好的公民生物学家需要一点哲学和历史，加上一些经济学和法律知识”。（据新华社）