「基因剪刀」發明者獲得諾貝爾化學獎,華裔科學家張鋒無緣該獎項

儘管現在瑞典温度已經降到 10℃,但它依然在此刻成為全世界的「熱點」。

因疫情延期的諾貝爾頒獎典禮姍姍來遲,各類別的諾貝爾獎也依次揭曉,現在,諾貝爾自然科學界只剩下一個懸念了——化學獎。

就在剛剛,2020 年諾貝爾化學獎公佈了

埃馬紐埃爾·卡彭蒂耶 (Emmanuelle Charpentier) 和詹妮弗·杜德納(Jennifer a . Doudna)被授予 2020 年諾貝爾化學獎,因為她們開發出了一種全新的基因組編輯方法


值得一提的是,歷史上僅有 5 名女性獲得過諾貝爾化學獎,居里夫人就是其中一員。

今年兩位獲獎者,也是歷史上第 6、7 位獲得諾貝爾化學獎的女性。

她們的發明,意義有多重大?

也許你沒有聽説過兩位科學家,但你一定聽過這一常年引起巨大爭議的科學領域——基因編輯。

卡彭蒂耶和杜德納正是發現了基因技術中最強大的工具之一:CRISPR/Cas9 基因剪刀。


通過這些技術和工具,人們就能極其精確地修改動物、植物和微生物的 DNA。

現在,CRISPR/Cas9 基因剪刀已經徹底改變分子生命科學,為植物育種帶來了新的可能性。

同時,它也為新的癌症療法做出了貢獻,還有可能使人類治癒遺傳疾病的夢想成為現實。

華裔科學家張鋒其實也對 CRISPR 的發展和應用做出過重要貢獻,但是因為卡彭蒂耶和杜德納是 CRISPR 的奠基者,而諾貝爾可能更傾向於頒給新技術領域的開創者,所以鋒峰也就難獲諾貝爾獎了。

回到兩位獲獎科學家身上, 卡彭蒂耶是一名知名微生物學家,現在就職於德國柏林馬克斯·普朗克的病原學研究室,杜德納則是美國生物學家,在加州大學伯克利分校擔任化學和分子生物學與細胞生物學教授。

可以説,卡彭蒂耶就是科學家中的「灰姑娘」。


▲圖片來自:L’Express

在同事眼中她看起來「又黑又瘦又小」,但是卻剛強謙虛、志向遠大。

卡彭蒂耶從小就立志要做點什麼來推動醫學發展,在過去 20 幾年裏,她去過 5 個不同國家,在 9 個不同大學工作過。

她不斷建立新的實驗室,不斷從零開始,在 45 歲之前,她甚至都沒有經費長期僱用一個技術員。

▲ 圖片來自:Jean Pierre Lavergne

卡彭蒂耶的博士生導師巴斯德研究所的教授庫爾瓦蘭認為「她是那樣的足智多謀,以至於可以在荒島上建立一個實驗室」。

功夫不負苦心人,在一次針對化膿性鏈球菌的研究中,卡彭蒂耶發現了一種未知的分子 tracrRNA。

化膿性鏈球菌是對人類造成最大傷害的細菌之一,而卡彭蒂耶通過 tracrRNA 切割病毒的 DNA 攻破了細菌。
她在 2011 年發表了關於基因編輯的新發現,同年,卡彭蒂耶與資深生物化學家杜德納開始合作。

▲ 圖片來自:El Español

在一個劃時代的實驗中,她們對基因剪刀 (CRISPR) 進行了重新編程,首先讓基因剪刀以天然形式識別病毒中的 DNA,她們則能對其進行控制,然後在預定位置切割任何 DNA 分子,重寫生命密碼。


在過去,人們若要發現生命的內部運作原理,就必須得修飾細胞中的基因,但這是一項耗時、困難、幾乎不可能的工作。

現在,她們可以在幾周內就更改生物的生命週期。

諾貝爾化學委員會主席克拉斯·古斯塔夫森説道:

引用這種遺傳工具擁有巨大的力量,它將影響我們所有人。因為它不僅使基礎科學發生了革命性的變化,而且還將在未來製造出開創性的新療法。

這將生命科學帶入了一個新的時代。

「高深」的諾貝爾化學獎,卻改變了每個普通人的生活

除了莫言和屠呦呦,其他諾貝爾獎得主你可能都沒什麼印象。

但諾貝爾化學獎,可能是離我們日常生活最近的一個獎項了。


我們身邊的一切都是由化學元素構成的,但它一直潛伏在暗處,以至於人們都忽略了它。

百年前,阿爾弗雷德·諾貝爾立下遺囑,設立諾貝爾獎。他就是一名化學家。

他一生有 355 項專利發明,從最初的炸藥到電化學、光學、生物學、生理學等等,在他推動工業進程的多項成就中,大部分都是建立在化學知識的基礎上發展壯大。

自 1901 年以來,諾貝爾化學獎共頒發了 112 次,共有 186 人次獲得了諾貝爾化學獎。


去年獲得該獎項的約翰·古迪納夫,因開發鋰離子電池獲獎,97 歲的他成了諾貝爾獎史上年齡最高的獲獎者。

鋰電子電池從 1991 年進入市場,從此我們的生活變成了一個「可充電的世界」。諾獎官網去年表示

引用這項發明奠定了無線、無化石燃料社會的基礎,極大地推動了人類的發展。

現在,手機、筆記本電腦、電動汽車都離不開鋰電子電池了,儘管能源賽道還是一趟接力長跑,但它已經為我們打開了新世界的大門。

▲ 97 歲的約翰·古迪納夫。圖片來自:University of Texas at Austin

居里夫人曾在 1903 年獲得過諾貝爾物理學獎,她也是世界上第一個兩次獲得諾貝爾獎的人。

居里夫人 1911 年因發現放射性元素釙(Po)和鐳(Ra)獲得了諾貝爾化學獎。釙是目前最毒的物質之一,鐳也有劇毒,可引起骨瘤和白血病,她為科學理論發展和人類癌症都做出了巨大貢獻,但最終居里夫人卻因長期接觸放射性物質,不到 60 歲就患白血病與世長辭。


之後,更多造福我們生活的化學研究開始飛躍式發展。

我們在農業上經常聽到化肥,但是不知道它們誕生經歷了多麼曲折漫長的跋涉。弗裏茨·哈伯讓人類從此不再被動地依靠天然氮肥,他是第一個從空氣中製造出氨的科學家,加速了世界農業的發展。

因此,弗裏茨·哈伯也獲得了 1918 年的諾貝爾化學獎。

塑料,也無時無刻都能在我們的視線之中。但你可能不知道,塑料從工業到農業,從重工業到輕工業的發展,全都要歸功於 1950 獲得諾貝爾化學獎的德國科學家奧托·迪爾斯。

他和他的徒弟庫特·阿爾德合作發明的雙烯合成反應,曾震動了整個化學界。


化學是個非常廣泛的學科,有化學家制造半導體、製造太陽能電池;也有化學家研究材料學,試圖用新材料來做人工器官;更有化學家研究大氣,試圖阻止全球變暖的未來危機……

在過往的諾貝爾化學獎中,也可以經常看到物理學家和生物學家都屢屢出現在該獎項中,2017 年、2018 年的化學獎都被三位物理學家和生物學家獲得,因此化學獎也常被戲稱為「理綜獎」。

2017 年諾貝爾化學獎頒給冷凍電鏡的三位開創者後,《知識分子》曾評論説

引用這是一個發給了物理學家的諾貝爾化學獎,獎勵他們幫助了生物學家!

當年清華大學化學博士鄧耿也做過一個統計,諾貝爾化學獎給到二級學科「高分子和生物化學」的比例,達到了 1/3。

化學、生物、物理一直水乳交融,不過化學可以説是「海納百川」了。


美國斯坦福大學結構生物學教授羅傑·科恩伯格認為:化學是所有科學的女王(queen of all sciences)。

今年也不例外,雖然是化學獎,但卡彭蒂耶和杜德納在生命科學上的突破,將為我們未來的疾病治癒帶來更多探索空間。

科學本來就無界。當代科學正朝着交叉融合的方向發展,這也恰好證明了化學的包容之處。

我們身處的世界中,大量的複雜化學反應正在發生,我們日益更好的生活,背後可能也是化學家們苦苦探索,付出一生才能得到的回報。

今年諾貝爾獎頒給了什麼研究成果,明年可能就不會有人再提起,但研究它們的科學家,值得被每個人銘記在心。


資料來源:愛範兒(ifanr)

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