霍爾等3名美國科學家獲生理學或醫學諾獎:發現生物鐘機制

2021-01-09 澎湃新聞
霍爾等3名美國科學家獲生理學或醫學諾獎:發現生物鐘機制

澎湃新聞記者 王盈穎

2017-10-02 17:37 來源:澎湃新聞

北京時間10月2日17時30分許,瑞典卡羅琳斯卡醫學院在斯德哥爾摩宣布,將2017年諾貝爾生理學或醫學獎授予美國遺傳學家傑弗裡·霍爾(Jeffrey C. Hall), 麥可·羅斯巴什(Michael Rosbash)以及麥可·楊(Michael W. Young),以表彰他們發現控制晝夜節律的分子機制。控制晝夜節律的分子機制,換而言之,即生物鐘的分子機制。

諾貝爾評獎委員會表示,包括人類在內的許多生物都有內在的生物鐘,但其中原理人類卻一直無法破解。獲獎者以果蠅為對象,分離出能夠控制晝夜節律的基因,並在分子層面揭示了相關蛋白質的工作機制。

諾貝爾生理學或醫學獎評選委員會秘書託馬斯·佩爾曼說,當他給羅斯巴什打電話告知獲獎消息時,對方的第一反應是:「你是在開玩笑嗎?」

他們將獲得金質獎章、證書,並分享900萬瑞典克朗(約合人民幣740萬元)的獎金。值得注意的是,

這三位獲獎者在2013年還共享了邵逸夫獎的生命科學與醫學獎

截至2017年,諾貝爾生理學或醫學獎共頒發108次,其中有39次是授予單個科學家。曾獲此殊榮的女科學家共計12位。

2015年,憑藉在青蒿素上所做貢獻,藥學家屠呦呦成為第一位摘得該獎的中國科學家。

三名美國「40後」遺傳學家

傑弗裡·霍爾(Jeffrey C. Hall)

,1945年生於美國紐約,美國遺傳學家。他於1971年獲得美國西雅圖華盛頓大學遺傳學博士學位,於1974年成為布蘭代斯大學教員。於2013年獲得邵逸夫生命科學及醫學獎。1984年他和麥可·羅斯巴什的研究小組克隆了果蠅的周期基因,這個基因能夠調節果蠅的生物鐘。他們還揭示出該基因所編碼的信使核糖核酸和蛋白質含量隨晝夜節律而變化。

麥可·羅斯巴什(Michael Rosbash)

,1944年生於美國堪薩斯城,美國遺傳學家。羅斯巴什是美國布蘭代斯大學教授和霍華德·休斯醫學研究所的研究員。1984年他和傑弗裡·霍爾的研究小組克隆了果蠅的周期基因,1990年提出了生物鐘的轉錄翻譯負反饋迴路的概念。1998年,在果蠅中,他們發現了周期基因、時鐘基因。2003年,羅斯巴什當選為美國國家科學院院士。2013年獲得邵逸夫生命科學及醫學獎。

麥可·楊(Michael W Young)

,1949年生於美國邁阿密,美國遺傳學家、美國國家科學院院士。1975年獲美國德克薩斯大學奧斯汀分校博士學位,1978年起任洛克菲勒大學教員,後成為該校副校長。2013年獲得邵逸夫生命科學及醫學獎。1984年他的團隊克隆出果蠅的周期基因,這個基因能夠調節果蠅的生物鐘。他之後的研究還揭示了更多生物鐘相關基因,以及它們產物的運作情況。

站在前人肩膀上,一窺生物鐘的分子機制

地球在進行有規律的自轉和公轉,而在地球上的生物有著一個內在的生物鐘,幫助生命體適應在地球上的規律節奏。但生物鐘是怎麼工作的?三位新晉的諾貝爾生理學或醫學獎得主正是幫助人類一窺其內部機制。

生物鐘的存在,顯而易見,但是其背後的機理,卻是通過數十年漫長的探索才發現的。第一次突破,是在1971年,美國已故分子生物學家西摩·本澤(Seymour Benzer)和已故遺傳學家羅納德·克納普卡(Ronald Konopka)在果蠅身上發現一個基因,它經過變異,可以將果蠅的生物鐘調快、調慢,甚至關閉。雖然這並未解釋生物鐘如何運作,但這是踏出的關鍵一步。

沿著西摩·本澤的研究之路,霍爾、羅斯巴什、楊用三十年時間探索生物鐘奧秘,終於揭開其神秘面紗,找到了操控晝夜節律的分子機制。

他們的研究在1984年重大突破:他們發現,如果改變了果蠅體內一組特定基因,那麼果蠅的生物鐘就會發生改變。前述基因被命名為周期基因(period gene,簡稱「the per」)。這個發現向人們揭示了,天然生物鐘是由遺傳基因決定的。

在此基礎之上,霍爾和羅斯巴殊有了第二個突破。他們發現果蠅腦內周期基因的核糖核酸(mRNA)和蛋白水平呈現出晝夜節律性變動。具體來說,就是在早晨濃度較低,而夜晚濃度升高。

之後,三位科學家進一步深入研究,發現了更多與生物鐘有關的基因(9至12組),並研究出它們的產生、運作機制,了解了這些基因的mRNA及蛋白是怎樣控制晝夜節律的。這些控制果蠅晝夜節律的機制,同樣適用於其他生物,包括人類。

背景拓展:

諾貝爾獎分設物理、化學、生理學或醫學、文學、和平和經濟學六個獎項。自1901年首次頒發以來,2017年的生理學或醫學獎是諾貝爾獎各項獎項累計的第580次頒布。

其中,最年長的獲獎者是2007年獲諾貝爾經濟學獎的俄羅斯裔美國經濟學家Leonid Hurwicz,獲獎時已90歲,於2008年去世。最年輕的獲獎者是2014年獲諾貝爾和平獎的巴基斯坦女學生Malala Yousafzai,獲獎時僅17歲。

諾貝爾獎的獎金來自瑞典化學家阿爾弗雷德·貝恩哈德·諾貝爾所成立基金的利息或投資收益。隨著諾貝爾基金的收益變化,諾貝爾獎的獎金有所浮動。

2001年至2011年的單項獎金為1000萬瑞典克朗,2012年至2016年因基金收益下降,獎金下調為800萬瑞典克朗。2017年,基金財務狀況好轉,獎金改為900萬瑞典克朗。

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