用進化的力量解決化學問題——解讀2018年諾貝爾化學獎成果

2020-12-01 光明網

　　新華社斯德哥爾摩１０月３日電科普：用進化的力量解決化學問題——解讀２０１８年諾貝爾化學獎成果

　　新華社記者 張家偉　付一鳴

　　地球的生命經過長期進化最終獲得強大的適應力，散布於各種嚴酷環境，包括熱溫泉、深海以及沙漠等。如果能夠藉助進化的力量，我們在化工、醫學等眾多領域中遇到的難題也就迎刃而解。

　　美國科學家弗朗西絲·阿諾德、喬治·史密斯以及英國科學家格雷戈裡·溫特正是基於相同理念，在實驗室模擬自然進化，通過不同途徑釋放進化的力量，獲得了矚目成果，他們也因此被授予２０１８年諾貝爾化學獎。

　　在全球發展清潔能源的過程中，成本與高效、清潔一直存在矛盾，傳統的方法已很難適應發展，需要研究人員找到新方法來實現這一目標。阿諾德並沒有把希望寄托在傳統化學方法上，而是將目光投向了酶。酶是由活細胞產生的、對其底物具有高度特異性和高度催化效能的蛋白質或ＲＮＡ，是一類重要的生物催化劑。

　　中國教育部長江學者特聘教授、華南理工大學生物科學與工程學院院長林章凜曾在阿諾德的實驗室擔任博士後。他接受新華社記者採訪時說，阿諾德的巨大原創性貢獻在於，改變原先人類希望理性設計生物分子的想法，提出在實驗室中模擬自然界的自然進化，通過隨機突變、隨機雜交，再加以適當規模的篩選或者選擇，來進化出新的生物分子。

　　「這對於生物化學界來說，是一種哲學和方法學的巨大貢獻。」林章凜說。

　　阿諾德在１９９３年完成了首個酶的定向演化實驗，首次實現了她的理論。經過多年發展，阿諾德的實驗室生成的酶已經能夠催化那些自然界中都不存在的化學反應，從而製造出全新材料。她的這些「量身定製」酶如今已是包括藥物在內許多材料製作的重要工具，它在生產過程中能避免產生許多汙染環境的副產物。

　　與阿諾德分享今年諾貝爾化學獎的史密斯則研發了一種名為噬菌體展示的新技術。他利用了一種能感染細菌的病毒噬菌體，將外源蛋白或多肽的ＤＮＡ序列插入到噬菌體外殼蛋白結構基因的適當位置，使外源基因隨外殼蛋白的表達而表達，同時，外源蛋白隨噬菌體的重新組裝而展示到噬菌體表面。這種技術可應用於研究與蛋白質相互作用的配體，以及進行蛋白質演化等。

　　溫特將史密斯的這項技術用於抗體的定向演化，以便提升它們在疾病治療方面的一些特性。基於這種新技術開發的藥物已在２００２年獲得相關批准，可用於類風溼性關節炎等疾病的治療。

　　諾貝爾化學獎評選委員會成員彼得·紹姆福伊接受新華社記者採訪時說，基於史密斯和溫特研究成果開發出的全新抗體能夠有效用於人體，如今許多暢銷藥品問世都有他們的功勞。

[責編：楊煜]

相關焦點

  • 科普:用進化的力量解決化學問題——解讀2018年諾貝爾化學獎成果
    新華社斯德哥爾摩１０月３日電科普：用進化的力量解決化學問題——解讀２０１８年諾貝爾化學獎成果新華社記者張家偉　付一鳴地球的生命經過長期進化最終獲得強大的適應力，散布於各種嚴酷環境，包括熱溫泉、深海以及沙漠等
  • 諾貝爾化學獎:他們進用了進化的力量
    浙江24小時——錢江晚報記者 章咪佳 通訊員 朱心宇瑞典斯德哥爾摩當地時間10月3日中午11時46分（北京時間17時46分），瑞典皇家科學院秘書長宣布：2018年諾貝爾化學學獎化學獎一半頒給美國科學家弗朗西斯·阿諾德（
  • 解讀2018年諾貝爾化學獎 操縱微觀世界進化能力的突破
    新華網上海12月9日電（蘆俊文） 8日，由上海科學技術協會主辦，上海市科普作家協會、新華網「科普中國—科技前沿大師談」、上海科協大講壇管理辦公室共同承辦的「解讀2018年諾貝爾化學獎——操縱微觀世界進化能力的突破」活動在滬開講。
  • 進化的力量:2018諾貝爾化學獎聚焦「蛋白質」
    北京時間10月3日下午，瑞典皇家科學院宣布，將2018年諾貝爾化學獎授予美國加州理工學院的弗朗西斯·阿諾德、美國密蘇裡大學的喬治·史密斯以及英國劍橋MRC分子生物學實驗室的格雷戈裡；1911年化學獎）；萊納斯·鮑林（1954年化學獎；1962年和平獎；唯一一位兩次都是單人獲獎的獲獎者）；弗雷德裡克·桑格（1958、1980兩次獲化學獎）
  • 2018諾貝爾化學獎的道可道與非常道
    女性獲此獎項非常少見，這次的阿諾德就給人們帶來了驚喜，她也是諾貝爾化學獎歷史上的第五位女性得主，這是諾貝爾獎歷史上的一種突破。但2018年的諾貝爾化學獎更大的意義在於，充分體現了化學學科或其他學科的「道」與「非常道」。　　化學學科的主要內容當然是在分子、原子層次上研究物質的組成、性質、結構與變化規律。
  • 三位美英科學家分享2018諾貝爾化學獎 一半獎金給她
    新華社記者 葉平凡 攝新華社斯德哥爾摩10月3日電（記者張家偉　付一鳴）瑞典皇家科學院3日宣布，將2018年諾貝爾化學獎授予美國科學家弗朗西絲·阿諾德和喬治·史密斯以及英國科學家格雷戈裡·溫特，以表彰他們在酶的定向演化以及用於多肽和抗體的噬菌體展示技術方面取得的成果。
  • 美英三位科學家分享2018年諾貝爾化學獎
    10月3日，瑞典皇家科學院決定將2018年諾貝爾化學獎的一半授予弗朗西斯·阿諾德（Frances H. Arnold），另一半同時授予喬治·史密斯（George P. Smith）和格雷戈裡·溫特（Gregory P. Winter）爵士。
  • 2018年諾貝爾化學獎深度解讀!
    2018年10月3日 訊 /生物谷BIOON/ --北京時間10月3日下午17：30，2018年諾貝爾化學獎揭曉，來自美國加州理工學院的研究者弗朗西絲我們生活在一個建立強大驅動力的星球上，即進化，自從第一粒生命種子在大約37億年前開始出現，地球上幾乎每一個縫隙中都會存在適應環境的有機體，比如地衣可以生活在光禿禿的山坡上，古細菌會生活在溫泉之中，有鱗的爬行動物會生活在沙漠，水母會在深海中發光等等。在學校裡，我們會在生物學課本上了解這些生物，地球上的生命之所以存在是因為進化常常會解決多種複雜的化學問題。
  • 美英兩國三位科學家共享2018諾貝爾化學獎
    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。
  • 駕馭演化的力量!2018諾貝爾化學獎該怎麼解讀?
    2018年的諾貝爾化學獎授予Frances H.Winter爵士，以表彰他們成功駕馭演化的力量，造福人類。▲今年的諾貝爾化學獎得主（圖片來源：參考資料[1]）自生命於37億年前誕生以來，熱泉、深海、沙漠，地球上的每一個角落都被不同的生物所填滿。而這一切離不開演化的巨大力量。
  • 美英三位化學家獲2018諾貝爾化學獎 被譽能駕馭進化
    Arnold因為在「酶的定向進化」領域的貢獻，獲得今年諾貝爾化學獎的一半獎金。美國生物化學家George P. Smith和英國生物化學家Gregory P.Winter爵士，因為在「多肽和抗體的噬菌體展示」領域的貢獻而分享另一半獎金（本文共1927字，訂閱後可暢讀全文）北京時間2018年10月3日下午5點45分，2018年諾貝爾化學獎揭曉。
  • 美英科學家獲2018年度諾貝爾化學獎—新聞—科學網
    當地時間10月3日上午11時45分（北京時間10月3日下午5時45分）2018年度諾貝爾化學獎揭曉。今年該獎項的獲得者是美國的弗朗西絲·阿諾德（Frances H. Arnoid）、美國的喬治·史密斯（George P.
  • 諾貝爾化學獎頒出 這次又跨界了
    看起來似乎沒有關聯，但其實他們的發現卻有一個共同的特點，正如諾貝爾官網上所說「他們利用了進化的力量」，並使用相同的原理「遺傳變化和選擇」來開發解決人類化學問題的蛋白質。這位女科學家是個傳奇皇家科學院在宣布今年諾獎化學獎獲獎者後，連線了弗朗西斯·阿諾德教授，這位美國女科學家是諾獎118年歷史上第五位女性化學獎得主。
  • 重寫生命密碼的工具——解讀2020年諾貝爾化學獎成果
    重寫生命密碼的工具——解讀2020年諾貝爾化學獎成果張曉茹2020年諾貝爾化學獎7日授予兩名女科學家，以表彰她們在基因組編輯方法研究領域作出的貢獻。2012年法國科學家埃瑪紐埃勒·沙爾龐捷和美國科學家珍妮弗·道德納發表研究指出，她們開發出CRISPR/Cas9基因編輯技術。這項技術隨後成為生物醫學史上第一種可高效、精確、程序化修改人類基因組等細胞基因組的工具。這種技術以核糖核酸(RNA)做嚮導，把Cas9酶帶到相應位置，然後用這種酶切割病毒DNA。
  • 今年諾貝爾化學獎被生物學家搶走,最尷尬一幕發生在1998年
    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。 但如今的諾貝爾化學獎被不少科學家調侃為「諾貝爾理科綜合獎」，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這一獎項。 繼去年諾貝爾化學獎頒發給物理學家之後，今年這個獎又被三位生物學家搶走了。
  • 三位科學家獲得2018年諾貝爾化學獎!
    北京時間10月3日下午5點45分，2018年諾貝爾化學獎揭曉，加州理工學院科學家Frances H.
  • 定向進化憑什麼拿下2018年諾貝爾化學獎?
    10月3日，瑞典皇家科學院決定將2018年諾貝爾化學獎的一半授予弗朗西斯·阿諾德（Frances H. Arnold），另一半同時授予喬治·史密斯（George P. Smith）和格雷格·溫特（Gregory P. Winter）爵士，以獎勵他們在各自領域所作出的傑出貢獻。
  • 2018諾貝爾化學獎揭曉:進化控制摘得桂冠
    Winter）2018年諾貝爾化學獎，以表彰他們在酶進化控制研究等領域的貢獻。    弗朗西斯·阿諾德 出生於1956年，現為美國加州理工學院教授，是諾貝爾獎118年歷史上第五位女性化學獎得主。她的成果首次實現了酶的定向進化，這些酶是催化化學反應的特殊蛋白質，通過定向進化生產的酶可用於製造從生物燃料到藥物在內的多種產品。
  • 2018年諾貝爾化學獎揭曉 第5位女性獲該獎項
    新京報快訊(記者謝蓮)北京時間10月3日下午，瑞典皇家科學院宣布，將2018年諾貝爾化學獎授予美國加州理工學院的弗朗西斯·阿諾德、美國密蘇裡大學的喬治·史密斯以及英國劍橋MRC分子生物學實驗室的格雷戈裡·溫特爵士。
  • 剛剛,2018諾貝爾化學獎揭曉,女性科學家再獲諾獎
    科技日報記者 房琳琳北京時間10月3日下午5時45分左右，從瑞典皇家科學院傳來消息，2018年的諾貝爾化學獎，授予來自美國的女科學家弗朗西斯·阿諾爾德 ，和來自美國的科學喬治·史密斯以及英國劍橋MRC分子生物實驗室的格雷戈裡·溫特，以表彰他們有效利用生物進化的力量在能源和製藥領域做出的傑出貢獻，阿諾爾德將分得900