細胞核重新編程、操縱單個量子系統、G蛋白偶聯受體……在簡單的新聞描述中,這些專業術語讓人很難理解。新科諾獎得主研究的到底是什么?跟普通大眾又有什么關聯呢?記者采訪了中國學者,他們用盡可能通俗的語言,對此一一進行了解讀。
10月8日,英國和日本科學家共同分享了2012年諾貝爾生理學或醫學獎。79歲的約翰·戈登爵士,50歲的山中伸彌,相差40多年時間,他們的工作共同發現“成熟細胞能夠通過再編程而具有多能性”。諾貝爾獎委員會認為,他們精彩的成果完全顛覆了人們對發育的傳統觀念。
北京華大基因研究中心醫學事業部主任甄二真告訴記者,兩位科學家的研究目的,是探討能否讓成熟的組織細胞,再逆分化成比較原始的,也就是不成熟的細胞。兩位教授通過不同的方法,成功地實現了這一目的,并且再將這些不成熟的細胞,又誘導培育了不同的成熟細胞。戈登于上世紀50年代,將成熟的青蛙腸細胞,成功地誘導發育成不成熟的細胞,也就是說,讓成熟的青蛙細胞逆轉發育成一個蝌蚪。這使他成為這個領域的奠基人。
甄二真說,傳統發育觀念認為生物從出生到死亡是不可逆的過程,中國俗話對這個過程描述為“生老病死”,說的是這個過程誰也不能改變,不會發生“返老還童”的事情。而這兩個科學家的研究,從細胞水平和基因水平證實生物是可以“逆生長”的,發育的程序控制是可以人為重新啟動或改變的。從理論上說,這個成就證實,生物學意義上的“返老還童”在未來是可以實現的。
另外,研究還使器官捐獻短缺的問題在理論上可能得到解決。當技術進步到可以利用逆轉發育得來的多能干細胞,發育成完整的心臟,皮膚等器官的時候,器官移植所需的器官可以通過人為手段獲得。
“不過,目前處于基礎理論和技術研究的早期階段,進入醫學理論和技術研究并且實際應用于醫學還尚需時日。”甄二真說。
約翰·戈登和山中伸彌的獲獎可謂是眾望所歸,記者發現在北京大學生命科學院教授饒毅2002年寫的《二十一項值得獲諾貝爾生理或醫學獎的工作及科學家》中就有二人的名字。“約翰·戈登是60年代第一個用成體細胞核成功克隆動物——蛙的科學家,日本科學家山中伸彌發明誘導多能干細胞的方法。”饒毅這樣評價兩位的貢獻。
10月9日, 2012年諾貝爾物理學獎揭曉了獲獎名單,法國和美國的科學家共同獲得此項殊榮。諾獎評委之所以垂青他們,是因為他們提出了突破性的實驗性方法,使捕獲整個量子體系成為可能。
這兩位科學家研究的對象,是“量子粒子”,這是個什么玩意兒?中國科學院院士、理論物理研究所研究員孫昌璞告訴記者,在量子世界中,有兩種基本粒子——光子和原子,光子形成光或電磁波,原子構成物質。在宏觀的現實世界中,我們看到的東西都是連續的,而進入微觀的量子世界中,我們看到的卻是另外一番景象。
舉個例子,一束光看上去好像是連續的,其實它是由一個個光子組成的,這些光子飄忽不定,且呈現出許多讓人無法理解、不可思議的神奇特性。比如,一個人不可能同時出現在兩個地方,而光子就能做到這點;人也不可以穿墻而過,而量子世界中的粒子就可以做到。
在科幻電影中,我們常常能看到這樣的橋段:外星人在一個地方神秘消失,然后又在另外一個地方瞬間出現;或者機密文件放入某個特殊裝置后突然消失,并瞬間出現在另一個特定裝置中。目前,中國的量子研究人員取得突破,在沒有光纖電纜或其他中介的情況下,成功用少量光子,將一個質子發送出去,使其穿越一個湖泊,到達近百公里之外的地方。這可能使“超時空穿越”的神奇場景變為現實。
不過,要想深入了解粒子的這些神奇特性,首先就要捕獲單個粒子。以往科學家一直認為,單個粒子很難從周圍環境中隔離觀測,一旦它們與外界發生交互,通常會失去神秘的量子性質。“而兩位科學家,正是在這個方面有了重大突破。” 孫昌璞說,他們各自設計的觀測方法,在讓粒子保留神奇特性的情況下,不僅能對其進行觀察,而且還能操控它。
孫昌璞說,兩位科學家的研究,看似離我們普通大眾很遙遠,但其實目前已應用到全球定位系統(GPS)等科技上;研究還對我們未來研制超高精度的鐘表,做出了很大的貢獻,這也許能用于未來的星際旅行。
此外,兩位科學家的研究還打開了量子計算機之門。與傳統電腦相比,量子計算機的速度是令人咋舌的,傳統電腦用100萬年才能解決的事,量子計算機幾分鐘就能搞定。“傳統電腦改變了我們的生活,量子計算機一旦研制成功,我們的生活將再次發生改變。” 孫昌璞說。
10月10日,兩名美國科學家因進一步揭示了G蛋白偶聯受體的內在工作機制,分享了2012年諾貝爾化學獎。
“G蛋白偶聯受體”是啥東東?諾獎評委專家這樣解釋,人們能看到咖啡、聞到咖啡的香味、品嘗到咖啡的美味,是通過眼睛、鼻子、舌頭這些感覺器官。感官細胞最特別的地方,在于一種分布在細胞膜上的特殊蛋白質,這被稱作“G蛋白偶聯受體”,而眼可視、鼻可嗅、舌可嘗,都離不開這個受體的作用。
舉個例子,我們是如何聞到香味的呢?專家解釋,咖啡飄出香味,我們的嗅覺細胞上的“G蛋白偶聯受體”收到了信號,并與氣味分子相結合,經過一系列像變魔術似的生化過程,成功將信號傳到大腦的中樞神經,告訴我們這就是香味,于是我們聞到了濃郁的咖啡香。
關于“G蛋白偶聯受體”,科普網站果殼網做了一個貼切的比喻:“如果G蛋白偶聯受體相當于鎖,那么G蛋白相當于鎖芯,配體相當于鑰匙。鑰匙得過諾貝爾獎,鎖芯得過諾貝爾獎,現在鎖也得了諾貝爾獎。”
一些跟醫藥有關的股票,均因G蛋白偶聯受體這個“鎖”得了諾獎,立刻大幅攀升甚至出現漲停,許多制藥公司也對此產生了強烈的興趣。
專家解釋,人類有很多的疾病,是由于G蛋白偶聯受體“誤傳信號”造成的,糖尿病、心臟病、腫瘤等重要疾病的發生、發展與治療,都跟G蛋白偶聯受體密切相關。因此,我們所吃的西藥當中,有相當一部分是給G蛋白偶聯受體“吃”的。每一家制藥公司都希望能分享兩位諾獎科學家的研究成果,找到下一個可以大賺特賺的超級藥物。
對于兩位美國科學家獲獎,饒毅調侃諾貝爾化學獎委員會的水平可能還不如中等偏上的研究生的水平,因為他們經常犯錯誤,不該給的他們給了、該給的他們沒給,兩種錯誤都犯過。
饒毅舉例說,2003年,不應該獎水通道的發現,因為并不足夠突出:不是第一個通道(是第幾十個通道)、也無特殊性。2006年,化學家們只重視自己懂的,而忽略了同一科學領域中偏生物、但更重要的工作。基因轉錄領域,有兩項工作的重要性毫無疑問高于解出轉錄因子的X線晶體結構:發現第一個轉錄因子(Mark Ptashne)、發現RNA多聚酶(Robert Roeder)。但諾貝爾化學獎委員會過分強調結構而忽略了轉錄領域中更重要的生物學工作。
“化學獎委員會水平有限,只知道跟蹤生物的熱點,鉀通道解完后,立即受到大家重視,化學獎委員會就知道重視,而視桿蛋白那時沒有熱起來,所以化學獎委員會就不知道自己做功課了。”饒毅說。
同時,饒毅大膽預測,對于視桿蛋白/GPCR的結構生物學研究,幾乎肯定會獲得諾貝爾獎。
2012年,一位來自山東的漢子,終于打破魔咒,圓了中國百年諾獎之夢。10月11日晚,我國著名作家莫言摘取諾貝爾文學桂冠,這標志著中國的當代文學,開始闖進西方主流社會的視野。
魯迅、老舍、林語堂、沈從文……我們曾經多次接近諾貝爾文學獎,但最終打動諾貝爾文學獎評委的,卻是有“紅色作家”之稱的莫言。紅色,指的是莫言作品的整體基調,僅標題中“紅”就用了5次:《紅蝗》、《紅高粱》、《紅樹林》、《紅耳》、《透明的紅蘿卜》,而在正文中對紅的運用頻率也非常高。
莫言為何喜歡用紅色詞?中國修辭學會會員、黃岡師范學院文學院副教授潘峰曾撰文分析,這是基于紅色的物理、生理屬性、社會文化特性和作者個性三個要素共同形成的。
法國心理學家弗艾雷在試驗中發現,紅色的視覺沖擊力也最強,容易給人的視覺神經以刺激并產生興奮感。潘峰認為,紅色這種屬性正適應于莫言小說主觀情緒的抒發,以紅色為寄托可以給讀者留下深刻印象 、引起讀者共鳴、增加作品的強烈感染力。
潘峰分析,紅色是血與火之色。血代表著生命、勇武、戰斗,火是活力、激情、力量的象征。在《透明的紅蘿卜》里,紅孩從小就失去了父母,在繼母的打罵中、饑餓和寒冷中長大,這種殘缺的生命經歷使他不同于其他兒童。而透明的紅蘿卜就寄托著小黑孩對愛的渴望, 寄托著對幸福的向往,對美好愛情的熱烈向往。作品中的“紅蘿卜”是民族的生命、力量的象征。
中國科學院心理所研究員尹文剛表示,讀者看到帶有顏色的詞語,容易產生“聯覺”的心理現象,比如“灰色星期一”,看到日期的顏色,就能領會其所要表達的意境。對于有些人來說,看到的可能不只是修辭比喻,甚至會有真實的感覺,比如看到“血淋淋”這三個字時,會感覺有紅色光暈附在字面上。
“因此,聯覺成為很多作家、詩人的創作手段。”尹文剛說,從生理學上講,紅色無論是對東方人還是西方人,都會使人血壓升高、心跳加快、肌肉變得更有彈力,一些研究也表明,面對同樣強度的顏色刺激,大腦受到紅光的影響最大。文學作品中如果大量運用紅色詞語,確實會給讀者留下深刻的印象。用紅色文化征服西方讀者