諾貝爾化學獎揭曉：兩位獲獎者均為女科學家

諾貝爾獎的創立者瑞典人阿爾弗雷德•諾貝爾本人就是一名化學家，曾發明硝化甘油炸藥。按照他的遺囑，諾貝爾化學獎頒發給在化學方面做出重要發現和取得重大成果的人士。

據諾貝爾獎官網最新消息，北京時間10月7日17時45分，瑞典皇家科學院在斯德哥爾摩宣布，2020年諾貝爾化學獎「花落」法國生物化學家埃瑪紐埃爾·卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）和美國化學家珍妮弗·杜德納（Jennifer A. Doudna），以表彰這兩位女性科學家「發現了基因編輯技術中最有力的工具之一：CRISPR /cas9基因剪刀」，她們將分享1000萬瑞典克朗（約760萬元人民幣）的獎金。

諾貝爾委員會在官方頒獎詞中表示：「藉助這些技術，研究人員可以非常精準地改變動物、植物、和微生物的DNA。CRISPR /cas9基因剪刀徹底改變了分子生命科學，為植物育種帶來了新機遇，有望催生創新性癌症療法，並可能使治癒遺傳性疾病這一人類夢想美夢成真。」

獲獎成果

CRISPR/Cas9技術的作用原理：①第一步，構建嚮導RNA，該RNA的其中一段序列與目標DNA相匹配；②第二步，將嚮導RNA附著在可將DNA雙鏈切斷的Cas9酶上；③第三步，將Cas9與嚮導RNA引入到目標細胞中，嚮導RNA會找到與其匹配的DNA序列（即靶DNA）；④第四步，Cas9酶將DNA雙鏈從某個位點切斷，從而使基因失活，或者一個新的DNA片段可以在切口處插入。(圖片來源：MRS Bulletin)

這兩位女科學家發現的是基因技術最銳利的工具之一：CRISPR/Cas9基因剪刀。利用這些技術，研究人員可以極其精確地改變動物、植物和微生物的DNA。這項技術對生命科學產生了革命性的影響，正在為新的癌症療法做出貢獻，並可能使治癒遺傳疾病的夢想成為現實。

如果研究人員想要了解生命的內部運作，他們需要修改細胞中的基因。這曾經是一項耗時、困難甚至不可能完成的工作。利用CRISPR/Cas9基因剪刀，現在可以在幾周的時間內改變生命密碼。

「基因工具有著巨大的力量，它影響著我們所有人。它不僅徹底改變了基礎科學，而且產生了新作物，並將導致突破性的新型醫學療法。」諾貝爾化學委員會主席古斯塔夫松（Claes Gustafsson）說。

就像在科學上經常發生的那樣，這些基因剪刀的發現是出乎意料的。在卡彭蒂耶對化膿性鏈球菌(對人類危害最大的細菌之一)的研究中，她發現了一種之前未知的分子——tracrRNA。她的研究表明，tracrRNA是細菌古老免疫系統CRISPR/Cas的一部分，它可以通過裂解病毒的DNA來解除病毒的武器。

卡彭蒂耶在2011年發表了她的發現。同年，她開始與杜德納合作。後者是一位經驗豐富的生物化學家，對RNA有著豐富的知識。她們一起成功地在試管中再造了細菌的基因剪刀，並簡化了剪刀的分子組成，使其更容易使用。

在一個劃時代的實驗中，她們對基因剪刀重新編程。在其自然形態下，剪刀可以從病毒中識別DNA。卡彭蒂耶和杜德納證明了它們是可以被控制的，因此它們可以在一個預定的位置切斷任何DNA分子。而在DNA被切斷的地方，就很容易改寫生命密碼。

自從她們在2012年發現CRISPR/Cas9基因剪刀後，它們的應用就開始勢不可擋。這種工具促成了基礎研究中的許多重要發現，植物研究人員已經能夠培育出耐黴、害蟲和乾旱的作物。在醫學方面，新型癌症療法的臨床試驗正在進行，能夠治癒遺傳疾病的夢想即將實現。這些基因剪刀把生命科學帶入了一個新時代，從很多方面來說，正在給人類帶來極大的福祉。

除了用於開發基因治療、細胞療法，CRISPR還具有研究基因功能、篩選新靶點、「生產」多能幹細胞以及用於核酸檢測等多種用途。究竟這一被譽為「基因魔剪「的新型基因編輯工具還能帶來多少驚喜，讓我們拭目以待。

獲獎人簡介：

卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）

1968年出生於法國朱維西。1995年從法國巴黎巴斯德研究所獲得博士學位。目前任職於德國馬普病原體科學研究所。

杜德納（Jennifer A. Doudna）

1964年出生於美國華盛頓特區。1989年從美國哈佛醫學院獲得博士學位。目前任職於美國加州大學伯克利分校和美國霍華德·休斯醫學研究所。

化學改變生活

諾貝爾獎作為一種特殊的榮譽，是給科學家多年辛苦鑽研的巨大肯定。諾貝爾化學獎雖然聽上去「高冷」，但實際上它離我們並不遠，很多研究成果都在悄然改變著日常生活。

基本事實：

以下是有關諾貝爾物理學獎的一些基本數據：

• 1901至2019年間，共授出111個諾貝爾化學獎（除下列年份：1916, 1917, 1919, 1924, 1933, 1940, 1941 and 1942）。
• 63個化學獎由一位獲獎者獨享，23個獎由兩位獲獎者分享，25個獎由三位獲獎者分享。
• 弗雷德裡克·桑格（Frederick Sanger）是唯一榮獲超過一次諾貝爾化學獎的科學家（1958年和1980年）；瑪麗·居裡（Marie Curie）也兩次獲得諾貝爾獎（1903年物理學獎和1911年化學獎），不過並非全部獲得化學獎。

• 在總共183位獲獎科學家中，僅有5位女性獲獎者，她們是瑪麗·居裡（Marie Curie, 1911年）、伊雷娜·約裡奧-居裡（Irène Joliot-Curie，瑪麗的女兒，1935年）、多羅西·克勞福特·霍奇金（Dorothy Crowfoot Hodgkin，1964年）、阿達·尤納斯（Ada Yonath，2009年）和弗朗西絲·阿諾德（Frances H. Arnold，2018年）。
• 最年輕的諾貝爾化學獎得主為弗裡德裡克·約裡奧（Frédéric Joliot），他與妻子一起榮獲1935年諾貝爾獎時年僅35歲。
• 最年長的諾貝爾化學獎得主是約翰·古迪納夫（John B. Goodenough），他於2019年獲獎時已達97歲高齡。古迪納夫也是最年長的諾貝爾獎獲得者。
• 夫妻獲獎者：伊雷娜·約裡奧-居裡和丈夫弗裡德裡克·約裡奧（1935年共同獲獎）。
• 母女獲獎者：瑪麗·居裡（1911年）與女兒/女婿伊雷娜·約裡奧-居裡/弗裡德裡克·約裡奧（1935年）。

從以往諾貝爾化學獎得主的名單可以看出，不少獲獎者的獲獎成就並非出自傳統的化學研究，而是涉及生物學、物理學等多重學科，因此諾貝爾化學獎也被調侃為「理科綜合獎」。1908年，英國物理學家盧瑟福因「對元素蛻變以及放射化學的研究」，榮獲諾貝爾化學獎。他風趣地調侃道：「這是我一生中絕妙的一次玩笑！」

特別緣分——居裡家族成諾獎「專業戶」

在歷史的漫漫長河中，不少科學家一直渴望以自己的科研成果獲得諾貝爾獎殊榮，但很多人一生都沒有等到這種機會，其中化學獎最大的遺珠之一，要數俄化學家門捷列夫了。

1869年，門捷列夫制定出元素周期表，它是宇宙的基本規律之一，也為人類認識自然提供了一把刻度精準的尺子。

1906年，門捷列夫獲得諾貝爾化學獎提名。但由於一部分評委認為「難以評價元素周期表在理論上由誰發現」，門捷列夫以一票之差，輸給了製備出單質氟的法國化學家莫瓦桑。第二年，門捷列夫就因病逝世了。

相比於門捷列夫的遺憾，命運似乎格外眷顧居裡夫人。她不僅兩度摘得桂冠，其家人也多次登上諾獎的領獎臺。

1903年，居裡夫婦因對放射性的研究，共同獲得諾貝爾物理學獎。8年後，她再把化學獎收入囊中，由此成為世界上第一個兩獲諾貝爾獎的科學家。

居裡家族的「夫妻檔」不止有一對。1935年，居裡夫人的長女伊雷娜和丈夫因合成新的放射性核素，共同獲得了諾貝爾化學獎。

不同於母親和姐姐投身科研工作，居裡夫人的小女兒艾芙•居裡是一名音樂教育家和人物傳記作家。1954年，她嫁給了美國外交官亨利•拉波易斯，後者於1965年代表聯合國兒童基金會獲得諾貝爾和平獎。

見微知著——這些諾獎成果已改變生活

化學離人們的生活有多遠？有科學家認為，一切都是由化學元素構成的。儘管世界上存在無數種物質，但從微觀領域看，無非是100餘種元素的不同排列方式。

因此，諾貝爾化學獎雖然看上去「高大上」，但其研究成果並不「高冷」，有許多惠及人們生活的發現。

每到夜晚，五顏六色的霓虹燈就會點亮城市。霓虹燈是靠充入玻璃管內的低壓惰性氣體，在高壓電場下冷陰極輝光放電而發光。1904年，拉姆賽因發現6種惰性氣體，並確定它們在元素周期表中的位置獲得諾貝爾化學獎。

心臟、大腦、骨骼——這些都可以通過核磁共振成像觀察到細節部分，從而可以幫助醫生做出檢測腫瘤的診斷。這種診斷方法是建立在高解析度核磁共振光譜的基礎上。恩斯特因在核磁共振成像方面的巨大貢獻，獲得了1991年的諾貝爾化學獎。

科學家對人體生命的探索不曾停止。DNA(脫氧核糖核酸)可組成遺傳指令，是由微小的工廠核糖體「生產」出來的。每一個核糖體都會生產出上千個不同形式和功能的各種物質，三位科學家因發現這個工廠的結構，獲得了2009年諾貝爾化學獎。

煎荷包蛋時為什麼不會粘鍋？雨衣為什麼能防水？光合作用是如何產生？是什麼破壞了臭氧層……這些問題都能在化學獎得主的研究成果中找到答案，科學家的發現，讓人們對世界的看法有了根本改變。

參考資料：

https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2020/summary/

https://www.nobelprize.org/prizes/facts/facts-on-the-nobel-prize-in-chemistry/

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/10/446553.shtm