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10月3日瑞典當地時間中午(北京時間17:45),被調侃為諾貝爾「理科綜合獎」的化學獎終於宣布!
2018年諾貝爾化學獎頒給了生物化學領域,分別授予:
美國科學家弗朗西斯·阿諾德(Frances H. Arnold)獲得一半化學獎,以表彰她實現了酶的定向進化;
美國科學家喬治·史密斯(George P. Smith)和英國科學家格雷戈裡·溫特爾(Gregory P. Winter)分享另一半,以表彰他們實現了多肽和抗體的噬菌體展示技術。
今年諾貝爾化學獎得主的主要貢獻是進化控制,以及使用進化變化和選擇的相同原理,開發設計解決人類化學問題的蛋白質。
加上今年的頒獎,1901年以來,諾貝爾化學獎總共授予110次,頒發給了181個獲獎者,不過,Frederick Sanger在1958年和1980年被授予兩次,所以實際上共有180人獲得諾貝爾化學獎。
諾貝爾化學獎主要頒發給6個化學領域,分別是有機化學、無機化學、生物化學、分析化學、物理化學、理論化學。不過這一學科也被不少科學家調侃為「理科綜合獎」,因為物理、生物、生物物理、生物化學甚至農學等領域的研究成果都獲得過化學獎。
事實上,諾貝爾獎的創立者瑞典人阿爾弗雷德·諾貝爾就是一名化學家,曾發明硝化甘油炸藥。按照他的遺囑,諾貝爾化學獎旨在頒給化學方面有重要發現和取得重大成果的人。
據統計,獲得諾貝爾化學獎次數最多的前5國家依次是美國、德國、英國、法國和日本,其中,美國以74名諾貝爾化學獎得主遙遙領先。
進化的控制!美英兩國三位科學家獲獎
弗朗西斯·阿諾德(Frances Arnold)
據「知識分子」整理,弗朗西斯·阿諾德(Frances Arnold)1956年出生於美國匹茲堡,現為加州理工學院教授。她首次進行了酶的定向進化,這些酶是催化化學反應的蛋白質。通過定向進化產生的酶被用於製造從生物燃料到藥物的所有產品。
定向進化還可以讓產品製造更環保,包括藥品、生物燃料甚至牛仔褲的製造。這些酶對環境無害,並通常可替代有毒化學物質。
2017年以來,阿諾德及其同事正在使用定向進化來使細菌產生矽碳鍵。在這之前,只有化學家做出過矽碳鍵。研究表明,細菌可以迅速適應新環境,生產出新的化學類型。更重要的是,該發現能以更環保的方式製造具有矽—碳鍵的產品:從潤滑劑到藥品。
阿諾德曾在接受採訪時表示,「進化是世界上最強大的工程方法,我們應該利用它來尋找解決問題的新的生物解決方案。」。
喬治·史密斯(George P. Smith)
喬治·史密斯(George P. Smith),1941年出生於美國諾沃克。1970年於哈佛大學獲博士學位。密蘇裡大學榮休教授。
他開發了一種稱為噬菌體展示的方法,其中噬菌體——一種感染細菌的病毒——可用於進化新蛋白質。
噬菌體展示是研究蛋白質-蛋白質,蛋白質-肽和蛋白質-DNA相互作用的實驗室技術,它使用噬菌體(感染細菌的病毒)將蛋白質與編碼它們的遺傳信息聯繫起來。在該技術中,將編碼目的蛋白質的基因插入噬菌體外殼蛋白基因中,使噬菌體在其外部「展示」蛋白質,同時在其內部含有蛋白質基因,導致基因型和表型之間的聯繫。然後可以針對其他蛋白質,肽或DNA序列篩選這些展示噬菌體,以檢測展示的蛋白質與那些其他分子之間的相互作用。通過這種方式,可以在稱為體外選擇的過程中篩選和擴增大的蛋白質文庫,這類似於自然選擇。
格雷格·保羅·溫特 ( Gregory Paul Winter)
格雷格·保羅·溫特 ( Gregory Paul Winter),英國的生物化學家,1951年出生於萊徹斯特,現為MRC分子生物學研究所所長。1973年畢業於劍橋大學三一學院,1976年獲得劍橋大學博士學位,曾獲得MRC Millennium Medal,Royal Medal,Knight 稱號等榮譽。
溫特的主要研究重點是遺傳和蛋白質工程。在他的早期研究中,Greg有個有趣的想法,所有的抗體都具有相同基本結構,而結構中只有很小的變化使它們對靶標具有特異性。他開創了人源化抗體的技術,從而為癌症、類風溼性關節炎和多發性硬化症等疾病提供治療性抗體。
溫特使用噬菌體展示來進行抗體的進化,目標是產生新的抗體藥。第一個基於這種方法獲得的抗體adalimumab,於2002年批准用於類風溼性關節炎,牛皮癬和炎症性腸疾病。從那以後,使用噬菌體展示產生的抗體被用來中和毒素,治療自身免疫疾病和轉移性癌症。
數說諾貝爾化學獎
180人獲獎
1901年至2017年期間,諾貝爾化學獎總共授予109次,頒發給了178個獲獎者,不過,Frederick Sanger在1958年和1980年被授予諾貝爾化學獎兩次。為此,共有177人獲得諾貝爾化學獎。
加上今年的三人,共有180人獲得諾貝爾化學獎。
六大領域
諾貝爾化學獎主要頒發給6個化學領域,分別是有機化學、無機化學、生物化學、分析化學、物理化學、理論化學。其中生物化學佔了最多,尤其是方法學,如蛋白質測序技術,DNA測序技術,PCR,點突變技術等。
此外非常基礎的原創性研究也很受諾獎的青睞,比如重氫的發現,光合作用,重核的裂變等。
圖表統計數據截至2017年,來源:iNature
35歲、85歲
據iNature統計,諾貝爾化學獎獲得者的平均年齡是58.4歲。最年輕的獲獎者只有35歲,是巴黎大學的Frédéric Joliot,因為合成了新的放射性元素而獲獎。
有趣的是,他還是居裡夫人的女婿,同她的妻子Irène Curie在1935年一起獲得諾貝爾化學獎,故對於居裡夫人一家,總共獲得5塊諾貝爾獎章(居裡夫人2次,女兒1次,女婿1次,丈夫1次)。
年齡最高的是85歲,John B. Fenn,2002年因為開發生物大分子的鑑定和結構分析方法而獲獎。
圖表統計數據截至2017年,來源:iNature
5位女性獲獎者
截至2018年,通過檢索諾貝爾化學獎性別,有五位女性獲得諾貝爾化學獎。分別是:
Marie Curie(居裡夫人)因為發現鐳和Po元素,於1911年獲獎;
Irène Curie(居裡夫人女兒)因為合成了新的放射性元素而獲獎,於1935年獲獎;
Dorothy Hodgkin,因為使用X射線技術確定重要生化物質的結構,於1964年火獲獎;
Ada Yonath,因為闡述了核糖體的結構與功能,於2009年獲獎;
2018年,Frances H. Arnold,因為實現了酶的定向進化而獲獎。
美國74位得主
據統計,獲得諾貝爾化學獎次數最多的前5名依次是美國,德國,英國,法國和日本。
加上2018年的兩位得主,美國已有74位諾貝爾化學獎獲得者。
圖表統計數據截至2017年,來源:iNature