她歷經(jīng)坎坷，終成酶的“導(dǎo)師”

蘇更林

隨著2018年諾貝爾化學(xué)獎的揭曉，一個傳奇女性科學(xué)家的名字迅速走進(jìn)了公眾視野—弗朗西斯·阿諾德，她是一個科學(xué)上的勝利者，無數(shù)的光環(huán)令全世界矚目，然而，她的人生經(jīng)歷了太多不幸。從一個天馬行空的小女孩，到駕馭進(jìn)化力量的科學(xué)大家，阿諾德到底走過了怎樣的人生歷程？

天馬行空的女孩

阿諾德1956年生于美國，在賓夕法尼亞州匹茲堡的郊區(qū)長大。阿諾德的家庭背景不錯，她的父親是核物理學(xué)家，兄弟們也都是科學(xué)家。在一個自由寬松的家庭氛圍中，阿諾德可以根據(jù)自己的興趣做任何事情，因此從小就養(yǎng)成了獨立的性格。在上高中的時候，阿諾德就是一個叛逆少年，十幾歲的時候就跑到華盛頓參加反越戰(zhàn)游行。她也曾有過經(jīng)濟(jì)困難的時候，為了解決房租和生活費的問題，她干脆在一家出租車公司開起了出租車，甚至還到一家俱樂部當(dāng)上了雞尾酒服務(wù)員。

阿諾德在少年時期對人生并沒有特別的規(guī)劃，只是一個天馬行空的女孩，高中時收到的逃課通告就有一大沓。雖然學(xué)習(xí)成績受到一定影響，但她仍想進(jìn)入一所好的大學(xué)繼續(xù)學(xué)習(xí)。她申報了普林斯頓大學(xué)的機械和航空航天工程專業(yè)，據(jù)說是當(dāng)時班里唯一的女生。1979年大學(xué)畢業(yè)后，阿諾德在一家核電站部件制造企業(yè)工作了一段時間。

改變從化學(xué)開始

阿諾德此前的人生軌跡似乎與化學(xué)并沒有太大的關(guān)系，用阿諾德自己的話來說，她的設(shè)想并不是當(dāng)一名科學(xué)家，而是成為一名外交官，或者某個跨國公司的CEO。

20世紀(jì)70年代，石油危機以及三里島核事故的發(fā)生引發(fā)了她的思考。20世紀(jì)80年代，生物燃料的發(fā)展，使她對可再生能源產(chǎn)生了濃厚興趣。阿諾德選擇到加州伯克利大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)工程，這是改變她人生軌跡的一次重要選擇。1985年，她獲得化學(xué)工程博士學(xué)位。1986年，她轉(zhuǎn)至加州理工學(xué)院繼續(xù)進(jìn)行博士后研究，后來留校任教。

阿諾德的研究側(cè)重于蛋白質(zhì)的定向進(jìn)化及其在替代能源、化學(xué)和醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，阿諾德在生物技術(shù)和工程方面取得了數(shù)十項專利和多項專業(yè)榮譽，并且獲得了國家技術(shù)和創(chuàng)新獎?wù)隆Ｈ欢谝粋€由男人主導(dǎo)的工程領(lǐng)域，阿諾德的工作并沒有受到太多的重視。

有人質(zhì)疑阿諾德搞的不是科學(xué)，還有人指責(zé)她傲慢自大。阿諾德根本不在乎這些，她仍然堅定地走自己的路。她說：“我不是科學(xué)家，也不是紳士，所以他們的說法不會困擾我……要說我傲慢，我從來都不否認(rèn)，但我從不懷疑我所做事情的有用性和重要性！”

自信已經(jīng)成為她性格中的一部分，這對于保持她在科學(xué)研究中的獨立性和創(chuàng)造性是至關(guān)重要的。

把悲傷留給歷史

科學(xué)家也是一個平凡人，她的成就也離不開家庭的支持。對于阿諾德來說，在她職業(yè)生涯走向輝煌的時候，接連不斷的家庭變故無疑對她是個沉重的打擊。

2001年，她的第一任丈夫詹姆斯·貝利（生化工程師）因癌癥去世，兩人育有一子。

阿諾德是一個工作狂，在加州理工學(xué)院的27年里，她只休過一次假。2005年，她與家人一起到澳大利亞、馬達(dá)加斯加等地休假。休假回來后，阿諾德被診斷出罹患乳腺癌。她勇敢地接受了抗癌治療并最終康復(fù)。是她的樂觀態(tài)度，增強了她戰(zhàn)勝疾病的信心。

2010年，她的第二任丈夫蘭格（宇宙學(xué)家）自殺身亡，兩人育有兩子。作為一個單親媽媽，她不僅要照顧三個孩子，而且還要進(jìn)行創(chuàng)造性的工作。

2016年，厄運再次降臨到她的頭上。她的一個兒子在一場事故中意外身亡，這對她的打擊實在是太大了。

2017年在加州理工學(xué)院的一次公開演講中，她在提到自己的人生波折時曾幾度哽咽。她曾這樣安慰自己：“總有比你更糟糕的人。我感謝每天都能做自己喜歡的事情。”是的，穿行在逆境之中，要懂得把悲傷留給歷史，過好每一天，做好每一件事情。

試管里的“進(jìn)化論”

進(jìn)化創(chuàng)造了地球上最為復(fù)雜和美麗的世界，其中生物酶扮演了極其重要的角色。而生物酶是一種極為特殊的高效催化劑，其化學(xué)本質(zhì)是具有催化活性的蛋白質(zhì)或核酸。

自然界的氮循環(huán)離不開固氮酶的催化作用，它能以極其溫和的方式把分子氮還原為氨，并且在整個過程中都是對環(huán)境友好的。而工業(yè)上合成氨需要在高溫高壓條件下才能實現(xiàn)這樣的過程，并且需要消耗大量的能源，同時產(chǎn)生大量的污染物。

我們需要向大自然學(xué)習(xí)，從進(jìn)化中獲得靈感，進(jìn)而來改進(jìn)我們的工業(yè)生產(chǎn)方法。1990年前后，阿諾德認(rèn)為應(yīng)當(dāng)模擬自然的進(jìn)化過程，來獲得人類所需要的酶。用進(jìn)化的力量來造福人類，這是阿諾德不懈努力的方向。

自然界中蘊藏有極其豐富的酶資源，但有些酶并不能令我們滿意。阿諾德作為“定向進(jìn)化”的先驅(qū)，在馴化酶的研究中做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。所謂“定向進(jìn)化”，就是在試管中模仿達(dá)爾文“進(jìn)化論”的過程，從而改良或創(chuàng)造新的酶類蛋白質(zhì)。

對蛋白質(zhì)進(jìn)行有目標(biāo)的進(jìn)化選擇，在自然界可能需要數(shù)千年的時間，而在試管里只需要幾個小時的時間就夠了。然而，要獲得符合我們意愿的生物酶，并不是一件容易的事情。阿諾德曾說：“我不在乎999999次的實驗有沒有作用，我只想找到100萬次里面成功的那一次。”

阿諾德在自然進(jìn)化的啟示下，在試管中通過“定向進(jìn)化”繁殖出了更好的生物酶。利用這些酶可以生產(chǎn)生物燃料、環(huán)保塑料、藥物以及其他特殊化學(xué)品，從而利用進(jìn)化的力量來解決人類的生態(tài)問題。

阿諾德說過：“定向進(jìn)化讓我們能夠重寫生命密碼，特別是用它來解決人類的問題。”同時，“我希望我的獲獎將凸顯一個事實，女性可以把科學(xué)做得很好，并且同樣可以為世界做出貢獻(xiàn)”！