化學無處不在，理綜獎實至名歸：化學家解讀2020年諾獎

10月7日晚，來自清華北大的三位學者和特邀主持人張天驕一起解讀諾獎

整理 | 湯佩蘭

責編 | 葉水送

2020年諾貝爾化學獎授予了基因編輯領域的兩位先驅，她們分別是加州大學伯克利分校教授詹妮弗·杜德納（Jennifer Doudna）和德國馬普感染生物學研究所教授埃馬紐爾·夏彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier），獲獎理由是「發明了一種基因組編輯的方法」。

2020年諾貝爾化學獎獲得者

10月7日晚，《知識分子》聯合騰訊新聞對諾貝爾化學獎進行直播和解讀。北京大學化學與分子工程學院李彥教授、北京大學化學與分子工程學院呂華研究員以及清華大學教育研究院鄧耿助理研究員針對日本的諾貝爾獎現象、基因編輯技術等話題進行解讀。以下為直播的部分實錄內容。

主持人：說到諾貝爾化學獎，經常有人把化學獎叫做「諾貝爾理綜獎」，因為很多獲獎者和獲獎研究，有的跟化學相關，有的則跟我們日常熟知的化學學科沒有那麼強的關聯，比如冷凍電鏡等。怎麼理解外界的這種評價？

李彥：我覺得可以從兩個方面來看這個問題。首先，無論是獎給了冷凍電鏡還是別的檢測手段，這些手段發明了以後還是為了在分子層次上做一些觀測和研究的，而化學正是從分子層次上來理解物質世界運作的一個學科，為我們去從分子層次上來研究這個世界上的所有相關事情提供了一個手段，所以放在化學獎裡未嘗不可。

另一個方面，有這樣一個說法，「化學是中心科學」，它位於自然科學的中心，跟各個學科是相互交叉、相互融合的。另外，化學也跟人類的生存、生活和發展休戚相關，從這個角度來說，化學可以說是無所不包，把它叫做理綜也未嘗不可。

主持人：說到諾獎整體的發展狀況和速度，不得不提到中國的鄰國日本，他們曾在2000年說要在50年內拿30個諾獎，到目前為止已經拿了19個了。那麼，單純看在諾獎裡取得的成就，日本有沒有什麼值得借鑑的地方？

李彥：自本世紀以來日本接連拿諾貝爾獎。他們獲得諾貝爾獎的工作絕大多數是上個世紀70、80、90年代完成的，正好是日本的經濟騰飛的時候，有大量的經費、資源投入到科學研究當中。經過那時候的培育，現在到了收穫的季節。從這一點上來說，其實我看好中國未來的20年，差不多我們現在也是經濟騰飛的時候，現在產生的這些成果非常有可能在20年以後獲得諾貝爾獎。

主持人：諾貝爾獎跟科研環境有什麼關係，是不是我們在科技、人力、財力這些方面的投入增加，就一定能滿足諾獎級發現的產生呢？除了這些要素外，還需要具備哪些方面的條件？

鄧耿：它肯定不是簡單的經費堆積，經費堆積是必要的物質條件，但是它還不夠充分。這裡頭我們從剛才日本井噴式的發展可以看出這樣一個現象，就是它應當是有一群這個群體。

日本政府並沒有刻意培養30個將來得諾貝爾獎的rising star（科學之星），這也是無法預測的。諾貝爾獎得主有時候是（當時的）小人物、小科學家，他們從事前沿的工作，因為想得諾貝爾獎的工作，一定是創新性極強而不是跟蹤性的研究。

一個非常典型的例子，島津公司的技術員田中耕一獲得諾貝爾獎，當時大家都大驚失色。說明什麼？基礎研究並不一定來自於我們想像的一些領域，但是它一定是在整個國家經濟實力騰飛的時候，即使小的領域也有足夠的經費來源，能夠支撐科學家做出一些具有創新性的成果。日本科學家群體爆發式地獲獎也提醒我們，科學文化、科學共同體的構建的重要性，整個共同體營造出了這樣一種氛圍，大家知道在這個過程當中怎麼樣去創新，如何更好地去創新。你看歷史上也有很多國家零星地獲得諾貝爾獎，但是沒有形成科學文化的氛圍，這個國家就不可能像日本那樣，像坐火箭一樣從最後幾名升上來，這是科學文化的因素。

主持人：說到今年的諾貝爾化學獎，我們經常聽到的一個詞叫「魔剪」，如何理解「魔剪」？

呂華：為什麼會頒給化學獎，因為任何關於分子的操控都是跟化學有關的。基因編輯是在DNA層面對分子進行一系列的操作，包括剪切、刪除，甚至是添加或者替換等。我們把它叫做「魔剪」，是因為這個技術來自於一種古細菌的免疫系統，用一種叫做Cas9的蛋白（做剪刀），這種蛋白是核酸的內切酶。它比之前的基因編輯技術更優秀的地方我個人覺得，首先它更簡單和高效，之前的技術比如鋅指蛋白和TALEN顯得非常笨重，不是很好操作。現在幾乎所有的分子生物學或者是細胞生物學的實驗室都會用它，這個技術的應用非常廣泛。大概2012、2013年（這個技術剛出現時），大家就認為它一定會拿諾獎，只不過沒想到會這麼快。

主持人：關於基因編輯領域，華人科學家在國際上也很有影響力，很多網友問張鋒教授為什麼沒得獎？現在華人科學家在整個基因編輯領域取得的成績和影響力是一個什麼樣的狀況？

李彥：華人科學家在這個領域的貢獻確實非常大，張鋒教授是特別活躍的一個科學家，在這個領域有大量的工作發表，非常有影響力。但是諾貝爾獎的一個特點就是要獎給最先的發明人、初創者，這一點上來講，可能張鋒教授不在獲獎人當中也在情理之中。

主持人：目前，從整個基因編輯領域來講，可不可以認為現在以及未來一段時間仍然會非常熱門？

鄧耿：是的。基因編輯的廣泛性和適用性，有點改變我們過去對基因這件事情的認知。過去想改變某個基因會用一些非常物理學的方法，例如利用放射性同位素去照射相應的生物材料，讓基因產生隨機突變。到基因編輯的時代，預示著人類想改造哪兒就改造哪兒，當然還沒有那麼完善，但是已經接近這樣一個階段。基因就是寫在人類身體裡面的生命密碼，能編輯基因意味著人對生命的掌控程度可能已經相當高了，潛在的應用不僅僅是技術領域這麼簡單，可能將來會有很多可能的應用。但就像評委會頒獎的時候也說到這一點，要注意其中的倫理風險。

化學家歷史上也有過一些「惡名」。任何一個科技出來都是雙刃劍，這個技術怎麼樣把控，不僅僅是科學上，還需要有其他的倫理意識、道德意識。另外，用在其他生物的改造上也有可能，不一定是對人的改造，比方說以前有轉基因技術，CRISPR技術可能比轉基因技術走得更遠。對於植物、農作物、畜牧業產品，這些也可能進行相當的改造，會產生很大的經濟價值。同時它的倫理風險相對來說較小，還會幫助人類認知自然世界。呂華：從技術本身來講，我覺得還不是特別完善，還有很大的改進空間，包括準確率等。在應用方面，尤其是在醫學應用方面，我覺得現在還是比較初級，方興未艾的一個階段，今後我相信一定會有更大的發展。