1965年9月17日：人工合成結(jié)晶牛胰島素成功的那一刻

1965年9月17日，中國(guó)科學(xué)家首次用人工方法合成了結(jié)晶牛胰島素，標(biāo)志著人類在探索生命的征程中邁出了關(guān)鍵性的一步，開啟了人工合成蛋白質(zhì)的時(shí)代。

合成胰島素難題

在生活中，我們常常聽說，有些糖尿病患者需要注射胰島素，這是因?yàn)橐扰K分泌的胰島素具有降血糖和調(diào)節(jié)體內(nèi)糖代謝的功能。1889年，德國(guó)的敏柯夫斯基首次發(fā)現(xiàn)了胰臟和糖尿病的關(guān)聯(lián)，后來，有很多科學(xué)家對(duì)胰臟展開了研究，想弄清楚胰臟分泌的神秘物質(zhì)到底是什么。30多年后，加拿大醫(yī)生班廷給出了答案，他于1921年首次成功提取胰島素，并成功地應(yīng)用于臨床治療，獲得了1923年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

接下來，科學(xué)家面臨的問題是能否人工合成胰島素。胰島素是一種蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生物體的主要功能物質(zhì)。從微觀層面看，蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的，想要人工合成胰島素必須知道它的氨基酸序列。20 世紀(jì) 50 年代，英國(guó)化學(xué)家桑格闡明了胰島素分子的氨基酸序列，獲得了1958年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。但是，合成具有生物活性的蛋白質(zhì)的難度非常大，很多國(guó)際上的權(quán)威認(rèn)為，人工合成胰島素短時(shí)間內(nèi)很難做到。

不可能完成的任務(wù)

1956年，中央政府提出了1956～1967年的《12年科技發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃》，同年，周恩來總理也提出：“向科學(xué)進(jìn)軍?！碑?dāng)時(shí)，社會(huì)各界民眾以極大的熱情投入到了祖國(guó)的建設(shè)中，科學(xué)家們也受到了極大鼓舞。1958年8月，中國(guó)科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所的科研人員提出研究“人工合成牛胰島素”。1959年，該項(xiàng)目獲得了國(guó)家重大科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目立項(xiàng)。

20世紀(jì)50年代，人工合成蛋白質(zhì)是生物化學(xué)界絕對(duì)的前沿和熱點(diǎn)，然而中國(guó)的科學(xué)家所處的環(huán)境極其困難。這一難度奇高、國(guó)際上還從未有人開始研究的基礎(chǔ)科學(xué)項(xiàng)目，起初設(shè)定的完成期限為20年，然而，參與項(xiàng)目的科學(xué)家決定把日期縮短為5年，他們希望用實(shí)力證明中國(guó)人的科研能力。

當(dāng)時(shí)，中國(guó)科學(xué)家在蛋白質(zhì)合成方面的經(jīng)驗(yàn)非常少，一切都是從零開始。時(shí)任中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)研究所所長(zhǎng)的王應(yīng)睞曾留學(xué)英國(guó)劍橋大學(xué)，是著名的生物化學(xué)家，在他的努力下，鄒承魯、曹天欽、鈕經(jīng)義等杰出人才加入了此次研究。但困難依然超出想象，這些科學(xué)家都沒有研究過蛋白質(zhì)合成，國(guó)內(nèi)也極為缺乏生物化學(xué)方面的人才。另外，實(shí)驗(yàn)所需的原材料也是一大難題，胰島素配套的17種氨基酸都需要進(jìn)口。就在項(xiàng)目開始的前一年，中蘇關(guān)系走向惡化，歐美國(guó)家對(duì)新中國(guó)也實(shí)行了技術(shù)封鎖，進(jìn)口到合成牛胰島素所必需的氨基酸也成為一大問題。

與諾貝爾獎(jiǎng)擦肩而過

在研究最開始的幾個(gè)月，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展非常緩慢，整個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的情緒和自信心也陷入了低谷。不過，鄒承魯領(lǐng)導(dǎo)的小組很快帶來了好消息，他們把天然胰島素拆成A鏈、B鏈，再重新復(fù)合，得到了活性恢復(fù)到原活性5%～10%的產(chǎn)物。這證明胰島素的結(jié)構(gòu)信息存在于其一級(jí)結(jié)構(gòu)中。也就是說，中國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了天然胰島素的拆合，為后續(xù)研究解決了第一個(gè)關(guān)鍵問題。1960年，鄒承魯小組的年輕科學(xué)家杜雨蒼在一次科研大會(huì)上發(fā)表了“天然牛胰島素拆合研究”的研究成果，震驚了參會(huì)的所有人。這一重大研究成果足以參與諾貝爾獎(jiǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，但由于保密需要，該研究成果并沒有在國(guó)際期刊上發(fā)表。1961年，美國(guó)科學(xué)家安芬森發(fā)表了一項(xiàng)理論意義類似但相對(duì)簡(jiǎn)單的工作—氧化被還原的核糖核酸酶肽鏈復(fù)性、結(jié)晶，這一成果獲得了1972年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

初戰(zhàn)告捷，這證明中國(guó)科學(xué)家設(shè)定的研究方向是正確的。相關(guān)部門決定，給牛胰島素人工合成研究增加人手。這也使該項(xiàng)研究成為一個(gè)參與人數(shù)眾多的大型科學(xué)項(xiàng)目。據(jù)統(tǒng)計(jì)，直接參與研究的人數(shù)不少于780人。

轟動(dòng)世界的決勝瞬間

經(jīng)過一系列大型團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽式的攻堅(jiān)研究之后，最終的“決戰(zhàn)任務(wù)”還是交給了一支由20多位杰出科學(xué)家組成的精英研究團(tuán)隊(duì)。不久，好消息傳來，牛胰島素A鏈和B鏈成功合成。接下來，只要A鏈和B鏈成功連接產(chǎn)生出與天然牛胰島素相同的蛋白質(zhì)，便大功告成。這個(gè)收官之戰(zhàn)還是落在了青年科學(xué)家杜雨蒼、龔岳亭等人的肩上。爭(zhēng)分奪秒，不分晝夜，杜雨蒼在實(shí)驗(yàn)室全力以赴進(jìn)行最后的幾次模擬操作后，終于在1965年9月3日，A鏈與B鏈的人工全合成實(shí)驗(yàn)取得成功。

1965年9月17日清晨，實(shí)驗(yàn)室中的所有人都既緊張又興奮，都在翹首等待奮斗了6年多的結(jié)果揭曉。在杜雨蒼的合成物冷藏14天后，他又一次與之見面，并采集了一份樣品。高倍顯微鏡下，一個(gè)個(gè)完美的六面體結(jié)晶體晶瑩透明，像寶石一樣在溶液中閃閃發(fā)光。整個(gè)實(shí)驗(yàn)室沸騰了，激動(dòng)的心情難以言表，每個(gè)人臉上都洋溢著幸福。檢驗(yàn)成果的最后一步是需要將結(jié)晶配成劑量后，在小白鼠身上檢驗(yàn)活性。龔岳亭回憶說：“當(dāng)小白鼠開始抽筋亂跳的時(shí)候，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室在場(chǎng)的人們都開始?xì)g呼起來，情不自禁地?fù)肀c祝，那實(shí)在是一個(gè)無法用語(yǔ)言來形容的激動(dòng)時(shí)刻。”

在1966年4月舉行的華沙歐洲生化學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)議上，王應(yīng)睞、鄒承魯、龔岳亭作為華沙歐洲生化學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)議的演講者，向全世界宣讀這一重大研究成果。中國(guó)成功人工合成胰島素的新聞，成了與會(huì)科學(xué)家最關(guān)注的話題。

不久后，諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)化學(xué)組主席蒂斯尤里斯教授來到中國(guó)參觀了中科院生物化學(xué)研究所，并對(duì)在場(chǎng)的中國(guó)科學(xué)家說：“你們第一次人工合成胰島素十分令人振奮，向你們祝賀。美國(guó)、瑞士等在多肽合成方面有經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)家未能合成它，但你們?cè)跊]有這方面專長(zhǎng)人員和沒有豐富經(jīng)驗(yàn)的情況下第一次合成了它，使我很驚訝。”（杜涉）