《财经》记者 李虎军 于达维 刘京京　　总第222期　出版日期：2008-10-10 

http://magazine.caijing.com.cn/20081010/77730.shtml

看上去并不太起眼的荧光，开创了生物学以及医学领域的“美丽新世界”；对称性破缺或许是不完美的，但对于其内在的规律的认知和追求，却体现着最为完美的科学精神和内涵；科学家们成功找到了引发宫颈癌和艾滋病的致命病毒，虽然距离彻底赢得这场战争依旧遥远

　　全球经济寒流劲吹，一年一度的诺贝尔奖颁奖季节仍然如期而至。
　　进入第108个年头的这一奖项，仍然和去年一样，维持了每份1000万瑞典克朗的奖金总额。只不过由于汇率变动，若折合成美元，从154万美元小幅下降到142万美元。
　　与往年一样，今年率先颁发的也是自然科学方面的三个奖项：
　　——生理学或医学奖授予病毒领域的新发现，这些成就使得人类在认识乃至征服宫颈癌和艾滋病方面迈出了重要步伐；
　　——物理学奖授予对称性破缺的研究，它让我们认识到宇宙并不完美；
　　——化学奖聚焦于绿色荧光蛋白（GFP）的发现和进展，这种蛋白早已在全世界得到广泛的应用，尤其是在生物学和医学领域。出生于美国的钱永健教授，也成为继李远哲之后第二位摘取诺贝尔奖化学奖的华人。

化学奖：分子“侦探”
钱永健和他的同行
　　北京时间10月8日下午5时45分，2008年度诺贝尔化学奖在瑞典斯德哥尔摩发布公告，下村修（Osamu Shimomura）、马丁查尔菲（Martin Chalfie）和钱永健（Roger Y. Tsien）因为在绿色荧光蛋白（GFP）的发现和进展，分享了本年度这一奖项。
　　今年56岁的钱永健是“中国导弹之父”钱学森的堂侄，任教于美国加州大学圣地亚哥分校；80岁的下村修已经从美国海洋生物实验室退休；61岁的查尔菲则是美国哥伦比亚大学生物科学系主任。
　　关于荧光蛋白的传奇，要追溯到上个世纪50年代。
　　1955年，27岁的下村修在日本名古屋大学读研究生时，被导师介绍给另外一个实验室的教授做助理，这位教授让他研究一种海萤被弄湿时为何会发光。
　　这其实不是一项容易的任务，因为之前一个美国研究小组花了很长时间却一无所获。结果，下村修竟然不辱使命，发现这是一种蛋白质在起作用。名古屋大学破例给他颁发了博士学位。
　　此后，下村修到美国普林斯顿大学弗兰克约翰森（Frank Johnson）实验室做博士后，着手系统研究水母发光的秘密。1962年，两人成功分离纯化出水母中的发光蛋白水母素，并且报告了一种在紫外线下发出绿色荧光的蛋白质。这种蛋白质后来被称为绿色荧光蛋白（GFP）。
　　20世纪70年代，下村修又进一步解读了绿色荧光蛋白的奥秘：含有可以吸收和释放光线的化学基团。不过，下村修和约翰森所作出的杰出研究发现一度被人忽视。1990年，约翰森在82岁时去世。下村修在普林斯顿工作时也长期没有独立实验室，只能依附于其他教授。
　　下村修在从事绿色荧光蛋白研究时，并未意识到这类生物荧光分子的应用前景。但在1988年，查尔菲在哥伦比亚的某个学术研讨会上第一次听说了绿色荧光蛋白，意识到如果将绿色荧光蛋白作为生物示踪分子的话，利用这种闪闪发光的蛋白质，或许就能观察线虫细胞的活动。
　　后来，查尔菲听说伍兹霍尔海洋研究所的普腊石（Douglas Prasher）正在克隆绿色荧光蛋白的基因；几年后，普腊石派研究生将克隆出的基因送到查尔菲实验室并参与研究。1994年，普腊石等人发表论文，终于成功地展示出绿色荧光蛋白的应用：线虫体内的神经元发出了绿色的荧光。
　　钱永健及其同事，则极大地扩展了绿色荧光蛋白的应用。他进一步阐明了荧光蛋白的发光原理，并且发明出各种颜色的、发光强度更高的荧光蛋白，同时为这些发明申请了专利。在钱永健实验室从事博士后研究的舒校坤博士对《财经》记者表示，钱永健可能是全美国拥有专利最多的科学家之一。
　　钱永健非常喜欢这些色彩斑斓的荧光蛋白。据伊利诺依大学香槟分校王英晓博士介绍，钱永健和实验室同事曾经讨论如何称呼不同颜色的荧光蛋白，最后决定用草莓、橙子等不同颜色的水果来命名。
　　如今，荧光蛋白已经在全世界得到广泛应用。钱永健对媒体表示：“我们的工作常常被描述为开发和训练分子侦探……这些分子进入细胞或组织，然后向我们汇报里面的情形，发生了怎样的生物化学活动，而细胞仍然可以存活。”
　　在此之前，常常需要杀死生物或细胞才能进行相关研究。北京大学生命科学学院院长、教授饶毅撰文称，以荧光蛋白为主要支柱之一的现代成像技术，帮助科学家在活的细胞中观察和研究这些过程，从而使一部分“死物学”变成“生物学”。
　　据《财经》记者了解，钱永健在得知获诺贝尔奖的消息后，当天仍和往常一样骑自行车到实验室上班，下午还在系里参加了每周一次的教授例会。当然，与往常不一样的是，他这天要暂时搁下手里的工作，出席学校组织的新闻发布会和庆祝会，并且接听各路记者打来的电话。
　　不过，最令钱永健牵挂的仍然是科学研究。钱永健有一个习惯，圣诞节时去实验室，并且亲自动手做实验；因为在这个时间，他可以不受打扰地安心工作。
如今，钱永健开始专注于癌症研究。他的父亲和博士导师都死于癌症。而他心爱的荧光蛋白，也将继续发挥作用，因为借助这种荧光探针可望检测癌细胞。

物理学奖：钟情对称
　　北京时间10月7日下午5时45分，斯德哥尔摩当地时间上午9时45分，三名来自日本的物理学家由于在对称性破缺上的突破性研究获得2008年度诺贝尔物理奖。
　　他们是：来自美国芝加哥大学费米实验室的南部阳一郎（Yoichiro Nambu）、日本筑波高能加速器研究所的小林诚（Makoto Kobayashi）以及京都大学理论物理研究所的益川敏英（Toshihide Maskawa）。
　　为了这个时刻，他们已经整整等待了30多年。
　　“自然的法则应该是对称的，但是我们的宇宙并不完美，实际上正是因为对称性的破缺，才有了我们的宇宙、星系、地球，还有我们。”诺贝尔物理奖评审委员会在评审公报中说，“我们都是对称性破缺的孩子。”
　　在物理学家们看来，世界应该是对称的；这种对称性，又可以细分为镜像对称（P对称）、电荷对称（C对称）以及时间对称（T对称）。对称性不仅仅具有美学价值。利用对称性，可以大大简化很多复杂的计算过程，且对称性在表述微观粒子的过程中起着关键的作用。
　　首先挑战对称性的，是华裔科学家李政道和杨振宁。1956年，当时分别只有30岁和34岁的李政道和杨振宁提出，在弱相互作用中宇称（P对称）不守恒。他们的理论，很快被另一位华裔科学家吴健雄用在实验中证实。次年，李、杨二人为此获得诺贝尔物理学奖。
　　诺贝尔评审委员会当时曾经有一个形象的比喻：这就相当于你站在斯德哥尔摩中央车站门口，发现从车站出来的人大多数都是向左走，而不是向两边走。
　　不过，这时候物理学家们还是相信，镜像对称（P）与电荷对称（C）两者不是同时破坏的，所以从整体上看对称性还是完整的。但是他们的这个幻想不久也被击碎了。1964年，詹姆斯克罗宁（James Cronin）和瓦尔费奇（Val Fitch）在美国布鲁克海文国家实验室的AGS加速器上，发现电荷共轭和宇称组合对称性（CP）在中性K介子衰变中被破坏。
　　这一发现，挑战了整个标准模型的基础。虽然成为最大的“麻烦制造者”，他们二人因为此项发现，在1980年获得当年的诺贝尔物理奖。
　　这必须有个解释，否则自上个世纪60年代建立起来的整个标准模型就要坍塌。这时候两个来自日本京都大学的年轻人小林诚和益川敏英,用一个3×3矩阵解决了这个问题，并维护了标准模型的尊严。
　　他们认为，K介子由一个夸克和一个反夸克构成，两个夸克之间还在不断交换身份，让k介子像一个翻转的硬币一样，在不断变成反k介子再变回来。而之所以CP破缺发生，他们预测，应该存在第三种、或者更多类别的夸克参与到K介子衰变中来。
1973年，他们提出了粒子物理标准模型中著名的CKM矩阵，预言夸克至少应有六种，并提出CP破缺的一种理论解释，至今这篇论文的引用率已接近5000次。
　　小林和益川提出存在六种夸克时，人们刚刚发现了三种夸克；到了1994年，另外三种夸克也先后被发现。而2001年，随着中性B介子衰变CP破缺被发现，小林和益川的预言基本被证实。
　　而对称性自发破缺的设想，则是1960年由南部阳一郎首先提出的。中国科学技术大学教授李淼对《财经》记者说，由于超导现象是对称性自发破缺造成的，当时在这个领域做研究的南部就把超导中的现象引入到了粒子物理中。
　　诺贝尔奖评审委员用垂直旋转着的一支铅笔来作比喻：当铅笔在高速旋转的时候，对称性是完美的。但是当旋转速度渐渐慢下来，铅笔将难以保持平衡而倒下来，这就是对称性的自发破缺，而这种状态是比高速旋转能级更低、更加稳定的状态。
　　在李淼看来，不对称历史上只是技术地阻碍了粒子物理的研究，后来人们发现很多不对称性其实是对称性破缺的结果后，又反过来帮助了粒子物理的研究。如果没有对称性破缺，就无法解释弱作用和电磁作用其实是统一的。
　　和刚刚提出设想旋即就被证明，然后就获奖的李政道和杨振宁相比，南部、小林和益川的等待显然要漫长了许多。现年64岁的小林就坦言，这么长时间过去了，本来已经不抱多大希望了，所以他得知获奖消息后非常吃惊。
　　相比另外两个获奖者，他还算是年轻的，因为益川已经68岁，而南部更是已经87岁高龄。

生理学或医学奖：病毒之战的
阶段性“馈赠”
　　北京时间10月6日下午5点30分，2008年诺贝尔生理学或医学奖在斯德哥尔摩的卡罗林斯卡医学院揭晓，三位来自德国和法国的科学家分享了这一奖项。
　　德国癌症研究中心的哈拉尔德楚尔豪森（Harald zur Hausen）因为最早发现人类乳头瘤病毒（HPV）导致女性宫颈癌，而得一半奖金；法国巴斯德研究所的弗朗索瓦丝?巴尔—西诺西（Barré-Sinoussi）与法国世界艾滋病研究和预防基金会主席吕克蒙塔尼（Luc Montagnier）因为共同发现了艾滋病的致病病毒HIV，则分享了另外一半奖金。
　　目前，对于全世界女性而言，宫颈癌是仅次于乳腺癌的第二大多发癌症。
　　早在19世纪40年代，一位意大利医生注意到，患宫颈癌的妇女大多数为已婚者，在修女中几乎无人罹患这种疾病。他据此提出：女性的性生活状况和宫颈癌的发生有关。但在很长的一段时间内，性行为为什么会传播宫颈癌，却仍然是个谜。
　　这个谜的谜底首先被豪森揭开：真正导致宫颈癌发生的，是一种在性行为中传播的名为HPV的病毒。
　　当时最大的困难是，由于HPV难以在细胞中培养，因此通过传统方法很难找到它与宫颈癌之间的关系。但豪森提出，HPV的遗传物质DNA能以非增殖状态存在于肿瘤中，因此进行病毒DNA的特异性检测，就可以在宫颈癌肿瘤中找到HPV。此外他还发现，只有某些特定类型的HPV（HPV16型、HPV18型）才比较容易引发宫颈癌。
　　中国医学科学院肿瘤医院副院长、肿瘤内科主任石远凯教授告诉《财经》记者，豪森的发现具有划时代的意义，它确定了病毒的慢性感染是导致癌症的原因之一。今天，能够有效降低宫颈癌发病率的疫苗得以问世并投入使用，也得益于豪森的研究和发现。
　　“以前我们认为宫颈癌不可预防，要到晚期才能发现并治疗。但豪森的研究改变了这一点，让我们知道，癌症是可以预防的。”他解释说。
　　1983年，豪森接受了德国癌症研究中心主席职位。现在，他仍然是该中心的荣誉教授和研究主任。
　　与HPV不同，HIV的发现虽然整个过程要更快一些，但也更为曲折。
　　艾滋病最早起源于非洲。1981年6月5日，美国亚特兰大疾病控制中心在《发病率与死亡率周刊》上介绍了几个艾滋病患者的病史，这是世界上有关艾滋病的最早正式记载。随后，该病被全面报道。
　　艾滋病立刻引起了法国巴斯德研究所一些研究人员的注意，其中就包括了时任巴斯德研究所逆转录酶病毒所主任的巴尔—西诺西和时任肿瘤学部主任的蒙塔尼。
　　1982年底，以蒙塔尼为首，包括巴尔—西诺西和另一名研究人员罗森巴姆在内的三人研究小组开始了艾滋病的研究。他们从艾滋病患者的淋巴结处获得了一些组织并进行体外培养。1983年，他们从中分离得到一种新的逆转录病毒，将其命名为淋巴结病（艾滋病患者的淋巴结会不断变大）相关病毒（LAV）。研究小组随后还迅速发明了LAV抗体检测方法，以便迅速测定血清中的病毒数量。
　　1986年，LAV被正式改名为HIV。同年，蒙塔尼等人又发现了一种新的HIV，于是，两个病毒被分别称为HIV-1和HIV-2。
　　“就在艾滋病刚刚被发现的几年之后，其致命病毒HIV就被锁定了，这对人类来说有着重要的意义。”卫生部艾滋病专家咨询委员会委员、北京佑安医院感染科主任吴昊在接受《财经》记者采访时表示。
　　因为在HIV发现之前，艾滋病已经在美国逐渐蔓延开来。但由于不知道该病的病因是什么，人们自然难以检测、预防、治疗它；病毒也可以随着卖血而迅速传播开来。而HIV和其检测方法的发现，迅速改变了这一切。
　　“如果HIV晚发现几年，今天的艾滋病患者也许要多上百倍。”他对《财经》记者坦言。
　　当然，人类对抗艾滋病的目标并不仅仅是发现病毒，如何治疗它，并研究出疫苗预防它，是人们目前最关心的话题。在刚分离出HIV之时，巴尔—西诺西曾以为，HIV疫苗很快就能面世。但直到今天，HIV疫苗仍然是个未被攻克的难关。
　　“因为HIV很容易变异，人体产生的抗体又极不稳定，使得疫苗研究还需要进一步地突破。”吴昊指出。■

        本刊记者林靖对此文亦有贡献

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