現在想要看一張清晰的螢光圖片已經不是多難的事
1955年，Davenport和Nicol發現水母可以發綠光，但不知其因。20世紀60年代，一位日本科學家從美國西岸打撈了大量發光水母，帶回位於華盛頓州的實驗室進行研究。這些水母在受到外界的驚擾時會發出綠色的螢光。經過諸多的實驗，他終於搞清楚了這種水母的特殊發光原理。原來，在這種水母的體內有一種叫水母素的物質，在與鈣離子結合時會發出藍光，而這道藍光未經人所見就已被一種蛋白質吸收，改發綠色的螢光。這種捕獲藍光並發出綠光的蛋白質，就是綠色螢光蛋白（Green fluorescent protein，簡稱GFP），這名科學家就是下村修。
1962年，下村修和約翰森等在《細胞和比較生理學雜誌》上報導，他們分離純化了水母中發光蛋白水母素。據說下村修用水母提取發光蛋白時，有天下班要回家了，他把產物倒進水池裡，臨出門前關燈後，依依不捨地回頭看了一眼水池，結果見水池閃閃發光。因為水池也接受養魚缸的水，他懷疑是魚缸成分影響水母素，不久他就確定鈣離子增強水母素髮光。1963年，他們在《科學》雜誌報導鈣和水母素髮光的關係。其後Ridgway和Ashley 提出可以用水母素來檢測鈣濃度，創造了檢測鈣的新方法。鈣離子是生物體內的重要信號分子，水母素成為第一個有空間分辨能力的鈣檢測方法，是目前仍用的方法之一。在1962 年下村修和約翰森在那篇純化水母素的文章中，有個註腳，說還發現了另一種蛋白，它在陽光下呈綠色、鎢絲下呈黃色、紫外光下發強烈綠色。其後他們仔細研究了其發光特性。1974年，他們純化到了這個蛋白，當時稱綠色蛋白、以後稱綠色螢光蛋白GFP。Morin和Hastings提出水母素和GFP之間可以發生能量轉移。水母素在鈣刺激下發光，其能量可轉移到GFP，刺激GFP發光。這是物理化學中知道的螢光共振能量轉移(FRET）在生物中的發現。
大約二十年後，還在英國劍橋大學做博士後工作的馬丁·查爾菲博士偶然注意到了下村修的工作。當時馬丁·查爾菲正在研究一種名為秀麗隱杆線蟲的小型模式動物的神經元發育情況。這種小蠕蟲僅有1.5mm長，通體透明，是觀察神經細胞發育及遷徙的絕佳模式動物。但馬丁·查爾菲在顯微鏡下跟蹤神經細胞發育情況時，他發現在層層疊疊的細胞組織中跟蹤神經細胞的標記情況仍具有一定困難。在得知綠色螢光蛋白的性質後，他意識到自己或許可以將綠色螢光蛋白表達在秀麗隱杆線蟲的神經細胞中，並以此標記需要觀察的細胞，使它們在層層疊疊的透明組織中「脫穎而出」。從1992—1994年的2年間，他一直致力於在體外克隆綠色螢光蛋白的編碼基因，並先後將其成功表達在了原核模式生物大腸桿菌及秀麗隱杆線蟲中，並最終獲得了帶有綠色螢光蛋白標記的神經元的轉基因秀麗隱杆線蟲。在螢光顯微鏡下，這些線蟲經藍色激發光照射後會發射出綠色的螢光，清晰地展示了神經細胞的位置及結構，
1994年，華裔美國科學家錢永健（RogerYonchien Tsien）開始改造GFP，有多項發現。世界上用的大多數是錢永健實驗室改造後的變種，有的螢光更強，有的黃色、藍色，有的可激活、可變色。
2008年下村修、馬丁·查爾菲及錢永健三人因為他們做出的巨大貢獻共同獲得了當年諾貝爾化學獎。
華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室的楊弋、朱麟勇等教授歷經7年合作研究，在螢光RNA及活細胞RNA成像領域獲突破性進展。他們原創的系列高性能螢光RNA，在國際上首次實現了不同種類RNA在動物細胞內的螢光標記與無背景成像。11月5日，該成果以封面論文形式發表於《自然—生物技術》。
圖為《自然—生物技術》11月期封面圖片
相關論文信息：https://www.nature.com/articles/s41587-019-0249-1
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