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2017年诺贝尔化学奖得主:埋头做了50年的实验,时间:2020-03-24 17:42 浏览次数:

2017年的诺贝尔化学奖刚刚公布了,授予三名美欧科学家,这一次获奖的可科研项目堪称是绝对冷门,其技术名称为低温电子显微镜,也有人称为冷冻电镜,或者低温电镜。这玩意目前世界上最前沿的研究依然是欧美,可以说甩开世界几条街都不是问题。为什么这么说,主要是因为低温电镜太牛了,可以迅速让被观测物体冷冻起来,这样可以最好保持住被观测物体的状态,与传统的电子显微镜相比,放到电子显微镜中的物体都是没有生命迹象的。

那么要观察大量生命分子的图像,就要使用低温电镜技术,使生物分子即使在真空中都可以保持自然形状。举个例子,在过去几年内,科学家通过低温电镜技术观察了细胞对抗生素耐药的全过程,以及Zika病毒表面的各种精细化结构,并且形成三维图像,让我们更好地了解到生物分子的各个方面。

低温电镜的优势还体现在不会对样品造成破坏,传统的电子显微镜辐射可导致生物样本精细结构损伤,这方面同样也可以举个例子。1984年,欧洲分子生物学实验室的科学家使用Dubochet成功研发的冷冻技术迅速将腺病毒样本达到冷冻状态,如果使用电子显微镜,那么80至300KV的电子能量足够导致共价键发生断裂,这就值得腺病毒样本受到辐射损坏,这就阻碍了对腺病毒精细结构的研究。

而低温电镜可以解决这个问题,让样本快速冷冻起来,然后放入低温电镜中,通过一系列复杂的透镜系统、探测器等将散射信号处理后形成图像,就是我们得到的样本精细化结构。整个冷冻过程在数个毫秒内完成,连水分子都还没来得及明白过来,就被固定住了。这种方法得到的冷不是晶体,而是无定型状态,如果用电镜观察,那就是全透明的。

而今年诺贝尔化学奖给了Richard Henderson,英国剑桥MRC分子生物学实验室的科学家,教授,他当选必然是实至名归。许多人总认为为什么诺贝尔奖给的都是西方科学家,如果你知道Richard Henderson的事迹,就明白了。Richard Henderson在1945年出生,38岁的时候当选了英国皇家学会的院士,在他整个生涯中,几乎都在做实验,注意,这一点很难得,因为我们国内高校的专家自己很少做实验,都给研究生、博士去做,然后自己挂第一作者,个别有良心的会自觉挂通讯作者。

Richard Henderson一直都是自己做实验,所以文章都是自己挂第一作者,而且还是连第二作者、通讯作者都没有,都是他自己独家的。到了1984年,当时冷冻电镜还处于受精卵状态,连个人形都没有,主流技术是X射线晶体学,德国科学家米歇尔就是利用X射线晶体学完成了对膜蛋白原子模型的成像,于是获得了1988年的诺贝尔奖。

Richard Henderson当时也没有动摇对冷冻电镜的研究,认为这项技术才是诗和远方,于是继续研究冷冻电镜。这段时期的Richard Henderson有点傻,纯粹以科研为目的,不跟风、不灌水,出的文章不已发论文为目的,还拒绝在自己博士后文章上署名。就是这样一个怪咖,被诺贝尔奖盯上了。可以说冷冻电镜技术在过去几年内的发展超过了过去数十年发展之和,Richard Henderson的功劳是很大的。中国的另一个诺贝尔奖得主屠呦呦也大概是这样的人物,可以总结一下,诺贝尔奖的关注有两个点,第一点是具有极强科技变革的领军人物,此类人物一般都很低调,而且很另类,大家都蜂拥而上的时候,他却在一边看你们热闹,自己搞自己的一套,这类人智商和情商都更高一些,是站在一定高度上看问题。第二点是具有突破性意义的科学发现,比如引力波,这个发现具有极大的革命性,获奖那就是板上钉钉了,至于谁拿奖,就看哪个实验室最先发现了。

最后说一下,冷冻电镜这个玩意很贵,动不动就是几百万美元,相当于人民币大几千万一台,国内有,都是进口的。如果你学过仪器分析,就是偏化学类的那种,你应该知道买国外的仪器都很贵的,不仅买的时候贵,基本都是百万人民币起步,而是后续的配件费用才叫一个高。