「基因剪刀」发明者获得诺贝尔化学奖,华裔科学家张锋无缘该奖项

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10-07 20:12

尽管现在瑞典温度已经降到 10℃,但它依然在此刻成为全世界的「热点」。

因疫情延期的诺贝尔颁奖典礼姗姗来迟,各类别的诺贝尔奖也依次揭晓,现在,诺贝尔自然科学界只剩下一个悬念了——化学奖。

就在刚刚,2020 年诺贝尔化学奖公布了

埃马纽埃尔·卡彭蒂耶 (Emmanuelle Charpentier) 和詹妮弗·杜德纳(Jennifer a . Doudna)被授予 2020 年诺贝尔化学奖,因为她们开发出了一种全新的基因组编辑方法

值得一提的是,历史上仅有 5 名女性获得过诺贝尔化学奖,居里夫人就是其中一员。

今年两位获奖者,也是历史上第 6、7 位获得诺贝尔化学奖的女性。

她们的发明,意义有多重大?

也许你没有听说过两位科学家,但你一定听过这一常年引起巨大争议的科学领域——基因编辑。

卡彭蒂耶和杜德纳正是发现了基因技术中最强大的工具之一:CRISPR/Cas9 基因剪刀。

通过这些技术和工具,人们就能极其精确地修改动物、植物和微生物的 DNA。

现在,CRISPR/Cas9 基因剪刀已经彻底改变分子生命科学,为植物育种带来了新的可能性。

同时,它也为新的癌症疗法做出了贡献,还有可能使人类治愈遗传疾病的梦想成为现实。

华裔科学家张锋其实也对 CRISPR 的发展和应用做出过重要贡献,但是因为卡彭蒂耶和杜德纳是 CRISPR 的奠基者,而诺贝尔可能更倾向于颁给新技术领域的开创者,所以张锋也就难获诺贝尔奖了。

回到两位获奖科学家身上, 卡彭蒂耶是一名知名微生物学家,现在就职于德国柏林马克斯·普朗克的病原学研究室,杜德纳则是美国生物学家,在加州大学伯克利分校担任化学和分子生物学与细胞生物学教授。

可以说,卡彭蒂耶就是科学家中的「灰姑娘」。

▲图片来自:L’Express

在同事眼中她看起来「又黑又瘦又小」,但是却刚强谦虚、志向远大。

卡彭蒂耶从小就立志要做点什么来推动医学发展,在过去 20 几年里,她去过 5 个不同国家,在 9 个不同大学工作过。

她不断建立新的实验室,不断从零开始,在 45 岁之前,她甚至都没有经费长期雇用一个技术员。

▲ 图片来自:Jean Pierre Lavergne

卡彭蒂耶的博士生导师巴斯德研究所的教授库尔瓦兰认为「她是那样的足智多谋,以至于可以在荒岛上建立一个实验室」。

功夫不负苦心人,在一次针对化脓性链球菌的研究中,卡彭蒂耶发现了一种未知的分子 tracrRNA。

化脓性链球菌是对人类造成最大伤害的细菌之一,而卡彭蒂耶通过 tracrRNA 切割病毒的 DNA 攻破了细菌。

她在 2011 年发表了关于基因编辑的新发现,同年,卡彭蒂耶与资深生物化学家杜德纳开始合作。

▲ 图片来自:El Español

在一个划时代的实验中,她们对基因剪刀 (CRISPR) 进行了重新编程,首先让基因剪刀以天然形式识别病毒中的 DNA,她们则能对其进行控制,然后在预定位置切割任何 DNA 分子,重写生命密码。

在过去,人们若要发现生命的内部运作原理,就必须得修饰细胞中的基因,但这是一项耗时、困难、几乎不可能的工作。

现在,她们可以在几周内就更改生物的生命周期。

诺贝尔化学委员会主席克拉斯·古斯塔夫森说道:

这种遗传工具拥有巨大的力量,它将影响我们所有人。因为它不仅使基础科学发生了革命性的变化,而且还将在未来制造出开创性的新疗法。

这将生命科学带入了一个新的时代。

「高深」的诺贝尔化学奖,却改变了每个普通人的生活

除了莫言和屠呦呦,其他诺贝尔奖得主你可能都没什么印象。

但诺贝尔化学奖,可能是离我们日常生活最近的一个奖项了。

我们身边的一切都是由化学元素构成的,但它一直潜伏在暗处,以至于人们都忽略了它。

百年前,阿尔弗雷德·诺贝尔立下遗嘱,设立诺贝尔奖。他就是一名化学家。

他一生有 355 项专利发明,从最初的炸药到电化学、光学、生物学、生理学等等,在他推动工业进程的多项成就中,大部分都是建立在化学知识的基础上发展壮大。

自 1901 年以来,诺贝尔化学奖共颁发了 112 次,共有 186 人次获得了诺贝尔化学奖。

去年获得该奖项的约翰·古迪纳夫,因开发锂离子电池获奖,97 岁的他成了诺贝尔奖史上年龄最高的获奖者。

锂电子电池从 1991 年进入市场,从此我们的生活变成了一个「可充电的世界」。诺奖官网去年表示

这项发明奠定了无线、无化石燃料社会的基础,极大地推动了人类的发展。

现在,手机、笔记本电脑、电动汽车都离不开锂电子电池了,尽管能源赛道还是一趟接力长跑,但它已经为我们打开了新世界的大门。

▲ 97 岁的约翰·古迪纳夫。图片来自:University of Texas at Austin

居里夫人曾在 1903 年获得过诺贝尔物理学奖,她也是世界上第一个两次获得诺贝尔奖的人。

居里夫人 1911 年因发现放射性元素钋(Po)和镭(Ra)获得了诺贝尔化学奖。钋是目前最毒的物质之一,镭也有剧毒,可引起骨瘤和白血病,她为科学理论发展和人类癌症都做出了巨大贡献,但最终居里夫人却因长期接触放射性物质,不到 60 岁就患白血病与世长辞。

之后,更多造福我们生活的化学研究开始飞跃式发展。

我们在农业上经常听到化肥,但是不知道它们诞生经历了多么曲折漫长的跋涉。弗里茨·哈伯让人类从此不再被动地依靠天然氮肥,他是第一个从空气中制造出氨的科学家,加速了世界农业的发展。

因此,弗里茨·哈伯也获得了 1918 年的诺贝尔化学奖。

塑料,也无时无刻都能在我们的视线之中。但你可能不知道,塑料从工业到农业,从重工业到轻工业的发展,全都要归功于 1950 获得诺贝尔化学奖的德国科学家奥托·迪尔斯。

他和他的徒弟库特·阿尔德合作发明的双烯合成反应,曾震动了整个化学界。

化学是个非常广泛的学科,有化学家制造半导体、制造太阳能电池;也有化学家研究材料学,试图用新材料来做人工器官;更有化学家研究大气,试图阻止全球变暖的未来危机……

在过往的诺贝尔化学奖中,也可以经常看到物理学家和生物学家都屡屡出现在该奖项中,2017 年、2018 年的化学奖都被三位物理学家和生物学家获得,因此化学奖也常被戏称为「理综奖」。

2017 年诺贝尔化学奖颁给冷冻电镜的三位开创者后,《知识分子》曾评论说

这是一个发给了物理学家的诺贝尔化学奖,奖励他们帮助了生物学家!

当年清华大学化学博士邓耿也做过一个统计,诺贝尔化学奖给到二级学科「高分子和生物化学」的比例,达到了 1/3。

化学、生物、物理一直水乳交融,不过化学可以说是「海纳百川」了。

美国斯坦福大学结构生物学教授罗杰·科恩伯格认为:化学是所有科学的女王(queen of all sciences)。

今年也不例外,虽然是化学奖,但卡彭蒂耶和杜德纳在生命科学上的突破,将为我们未来的疾病治愈带来更多探索空间。

科学本来就无界。当代科学正朝着交叉融合的方向发展,这也恰好证明了化学的包容之处。

我们身处的世界中,大量的复杂化学反应正在发生,我们日益更好的生活,背后可能也是化学家们苦苦探索,付出一生才能得到的回报。

今年诺贝尔奖颁给了什么研究成果,明年可能就不会有人再提起,但研究它们的科学家,值得被每个人铭记在心。

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