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些微的荧光,也照样可以映射出殿堂般的光辉
http://www.caijing.com.cn/2008-10-09/110018761.html
【《财经网》专稿/记者 李虎军】钱永健和两位同行获得诺贝尔化学奖的消息,似乎并不出人意料。
北京时间10月8日下午5时45分,2008年度诺贝尔化学奖在瑞典斯德哥尔摩发布公告,1000万瑞典克朗(约合140万美元)的奖金将由日裔下村修(Osamu Shimomura)、马丁·查尔菲(Martin Chalfie)和华裔钱永健(Roger Y. Tsien)平分,以表彰这三位美国科学家关于绿色荧光蛋白(GFP)的发现和进展。
今年56岁的钱永健系钱学森的堂侄,任教于美国加州大学圣地亚哥分校。80岁的下村修已经从美国海洋生物实验室退休,61岁的查尔菲则是美国哥伦比亚大学生物科学系主任。
本年度诺贝尔化学奖揭晓之前,多家国内媒体就报道称钱永健为热门人选,其主要依据是一家科技信息集团的预测。10月1日,汤姆森-路透旗下的这家机构公布2008年的21位汤姆森-路透引文桂冠得主的名单,钱永健的名字出现在化学类得主之中。每年,该机构都会根据研究论文被引用的频次,选出引文桂冠得主,预示他们可能成为当年或未来的诺贝尔奖得主。自2002年以来,共有12位引文桂冠得主荣获诺贝尔奖。
实际上,钱永健的研究工作早已为科学界瞩目。而且,横跨生物和化学研究领域的他,被认为既有可能获得化学奖,也有可能获得生理学或医学奖。现任北京大学生命科学学院院长的饶毅教授,在2002年的一篇题为《21项值得获诺贝尔生理学或医学奖的工作及科学家》的文章中,就列入了钱永健。
“我们都觉得,钱永健先生获奖是迟早的事情。”目前在美国伊利诺伊大学香槟分校任教的王英晓博士告诉《财经》记者。王英晓曾经在钱永健和加州大学圣地亚哥分校另一位著名华裔科学家钱煦(Shu Chien)的共同指导下完成博士后研究。
钱氏家族的传奇
钱永健的父亲钱学榘与钱学森是堂兄弟,两人均毕业于上海交通大学,并赴美国留学。对于家族的长辈钱学森,钱永健非常推崇。去年在接受《细胞生物学杂志》采访时,他特意提到,母亲和父亲的家族中有很多工程师,其中,钱学森是中国导弹项目的负责人。
1952年,钱永健出生在纽约。或许是家学渊源,他打小就对科学产生兴趣。读小学时,父母给他买了化学实验玩具,但他觉得不过瘾。后来,钱永健在学校图书馆发现一本化学书,里面讲到怎么将紫色的溶液变成绿色,他于是被化学深深吸引。读高中的时候,他家地下室已经摆满瓶瓶罐罐。兄弟俩甚至悄悄制造火药,结果不慎起火,烧到乒乓球桌。尽管出现了事故,父母并没有阻止孩子们的化学实验,钱永健也只是将实验地点搬到室外的混凝土露台。
16岁时,钱永健凭借美国科学基金会资助的一个化学项目,获得专为中学生设立的西屋科学奖。不过,钱永健在哈佛大学就读时,并不喜欢当时的化学教学方式,兴趣开始向神经科学转移。后来,他获得奖学金,将前往英国剑桥大学攻读博士,其指派的导师是理查德·阿德里安(Richard Adrian)。
当时,钱永健的大哥钱永佑(Richard Tsien)刚好从英国牛津返回。钱永佑后来在斯坦福大学任职,并且和钱永健一样成为了美国科学院院士。钱永佑告诉弟弟,阿德里安是一位研究肌肉的电生理学家。钱永健顿时愣住了,因为那时他想研究的是大脑。
不过,阿德里安给了钱永健极大的自由度,钱永健开始研究如何观察大脑的神经信号网络。1980年,钱永健发明出检测钙离子浓度的染料分子。钙离子是生物体内的重要信号分子,因此,钱永健的这一发明被广泛应用于生物体内成像技术。很长一段时期,生物学家们忽视了钙离子的化学问题,化学家不了解钙离子信号的生物意义。兼具化学和生物背景的钱永健,则在多次失败之后有所斩获。
两年后,钱永健与漂亮的姑娘温迪(Wendy Globe)成婚。
下村修的故事
当钱永健还在家里地下室初探科学殿堂时,下村修已经在生物荧光分子研究方面作出开拓性的贡献。
下村修1928年出生在日本。第二次世界大战以及原子弹的爆炸曾经给少年下村修带来过伤害。1955年,他在名古屋大学读研究生时,被导师介绍给另外一个实验室的教授做助理。这位教授让他研究一种海萤被弄湿时为何会发光。
这其实是难以完成的任务。一个美国研究小组投入了很长时间,也没有什么收获。而那位教授之所以将课题交给下村修,原因之一在于下村修并非博士生,没有完成博士论文的压力。结果,下村修竟然不辱使命,发现这是一种蛋白质在起作用。名古屋大学也破例给他颁发了博士学位。
此后,下村修到美国普林斯顿大学弗兰克·约翰森(Frank Johnson)实验室做博士后,着手研究水母发光的秘密。1962年,两人成功分离纯化出水母中的发光蛋白水母素,并且报告了一种在紫外线下发出绿色荧光的蛋白质。这种蛋白质后来被称为绿色荧光蛋白(GFP)。20世纪70年代,下村修又进一步解读了绿色荧光蛋白的奥秘:含有可以吸收和释放光线的化学基团。
不过,下村修和约翰森所作出的杰出研究发现一度被人忽视。1990年,约翰森在82岁时去世。而下村修也据说在普林斯顿工作时长期没有独立实验室,只能依附于其他教授。
GFP的应用
下村修在从事绿色荧光蛋白研究时,并未意识到这类生物荧光分子的应用前景。
1988年,查尔菲在哥伦比亚的某个学术研讨会上第一次听说了绿色荧光蛋白,当即很感兴趣。他觉得,绿色荧光蛋白可以做为生物示踪分子,例如,利用这种闪闪发光的蛋白质,来观察线虫细胞的活动。
后来,查尔菲听说伍兹霍尔海洋研究所的普腊石(Douglas Prasher)正在克隆绿色荧光蛋白的基因。几年后,普腊石派研究生将克隆出的基因送到查尔菲实验室并参与研究。1994年,普腊石等人发表论文,成功地展示出绿色荧光蛋白的应用:线虫体内的神经元发出了绿色的荧光。
钱永健及其同事,则扩展了绿色荧光蛋白的应用。他进一步阐明了荧光蛋白的发光原理,并且发明出各种颜色的、发光强度更高的荧光蛋白,同时为这些发明申请了专利。在钱永健实验室从事博士后研究的舒校坤博士对《财经》记者说,钱永健可能是全美国拥有专利最多的科学家之一。
钱永健非常喜欢这些色彩斑斓的荧光蛋白。据伊利诺依大学香槟分校王英晓博士介绍,钱永健和实验室同事曾经讨论如何称呼不同颜色的荧光蛋白,最后决定用草莓、橙子等不同颜色的水果来命名。
如今,荧光蛋白已经在全世界得到广泛应用。钱永健对媒体表示:“我们的工作常常被描述为开发和训练分子侦探……这些分子进入细胞或组织,然后向我们汇报里面的情形,发生了怎样的生物化学活动,而细胞仍然可以存活。”
在此之前,常常需要杀死生物或细胞才能进行相关研究。饶毅撰文称,以荧光蛋白为主要支柱之一的现代成像技术,帮助科学家在活的细胞中观察和研究这些过程,从而使一部分“死物学”变成“生物学”。
诺贝尔奖的品质
据舒校坤博士介绍,钱永健在得知获诺贝尔奖的消息后,和往常一样骑自行车到实验室上班,下午还在系里参加了每周一次的教授例会。当然,与往常不一样的是,他这天要暂时搁下手里的工作,出席学校组织的新闻发布会和庆祝会,并且接听各路记者打来的电话。
最令钱永健牵挂的仍然是科学研究。钱永健有一个习惯,圣诞节时去实验室,并且亲自动手做实验。这个时间,他可以不受打扰地安心工作。去年圣诞节,舒校坤就在实验室碰到了钱永健。
在剑桥大学时,博士导师阿德里安给了钱永健充分的研究空间。自立门户以后,钱永健同样给自己的学生和博士后很大的自由。舒校坤说,他们可以做自己感兴趣的研究,钱永健并不干涉,只是在困难出现时发表意见。
钱永健还喜欢与人合作,各取所长。例如,钱永健的强项是设计荧光探针观察活细胞里面的变化,他多年的同事钱煦则拥有力学刺激的生理反应等方面的研究优势。于是,王英晓在两位教授的共同指导下,用视频捕捉到了力学刺激下活细胞分子内的化学信号。
如今,钱永健开始专注于癌症研究。钱永健接受媒体采访时说,父亲和博士导师都死于癌症,这是他研究癌症的一个重要原因。而他心爱的荧光蛋白,也可能继续发挥作用,比如借助这种荧光探针来检测癌细胞。
王英晓博士说,钱永健对科学感兴趣,而且非常专注,数十年如一日地下来,自然有所成就。显然,这也是下村修、查尔菲以及许多杰出科学家的共同品质。■
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GMT+8, 2024-8-20 07:25
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