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諾獎往事丨諾獎科學家如何推動人類文明的進步與發展

10月
10
2018

2018年10月10日09時 今日科學 科學出版社

科學出版社

2018年

諾貝爾生理學或醫學獎授予:

以表彰他們

「通過抑制免疫負調節機制,發現了新的癌症治療方法。」

將不可能變為可能,抗擊癌症的先驅榮獲諾獎!

向諾獎獲得者致敬!

今天,讓我們一起回顧諾獎往事,看看這些偉大科學家們的辛勤研究與探索,是如何推動人類文明的進步與發展的!

生物學學科體系形成和完善的時間是 19 世紀末到 20

世紀中葉。從時間上看,諾貝爾獎幾乎是伴隨生物學體系的形成與發展同行的。現代生命科學的很多重要成就,包括理論、方法和技術等獲得過諾貝爾獎,其中主要是諾貝爾生理學或醫學獎,也有許多成就獲得了諾貝爾化學獎,還有一些可應用於生物學的技術獲得了諾貝爾物理學獎。有一些重要的生物學理論在諾貝爾獎之前就已經建立,如達爾文的進化論、施萊登和施萬的細胞學說、孟德爾的分離規律和自由組合規律、貝爾納的內環境理論等。這些學說和理論為

20 世紀生物學體系的完善和 21 世紀生命科學的大發展奠定了基礎,成為生命科學鮮花盛開的沃土。當然,諾貝爾獎的獲獎工作不可能全面和真實地反映生物學或生命科學在這 100 餘年的發展全貌,但這些獲獎工作大多具有很好的代表性和權威性。因此,借用諾貝爾獎的獲獎工作展現生命科學的發展仍不失為一個較好的選擇。

截至2018 年,諾貝爾生理學或醫學獎共頒發了109 屆,共有216

位獲獎者。一些學者一般將諾貝爾生理學或醫學獎(部分與生命科學相關的工作獲得了諾貝爾化學獎)的頒獎歷史分為三個階段。第一階段(1901~1928)以應用醫學方面的成就為主,其中傳染病的研究占有突出地位,近半數的獲獎者都是在這一領域。第二階段(1929~1957)以維生素和抗生素的發現為標誌,代表了現代醫學的重大突破,嚴重威脅人類健康的疾病基本上得到了有效的控制;第二階段的另一特點是基礎研究已和應用研究平分秋色。第三階段(1958~)以基因和基因的功能研究為主的分子生物學、免疫學和神經科學等為代表的基礎研究已占據主導地位。

首屆諾貝爾生理學或醫學獎頒給了德國的貝林(Emil Adolf von Behring, 1854~1917),貝林因為血清治療白喉的工作獲得 1901 年諾貝爾生理學或醫學獎。貝林當時的名氣並不太大,用血清治療白喉的工作在當時的生物學領域顯得並不是很突出,相對於另外兩個自然科學獎的獲獎者倫琴(Wilhelm Conrad Röntgen, 1845~1923)和范特霍夫(Jacobus

Henricus van』t Hoff,1852~1911),貝林名氣小一 些(圖 1)。倫琴因發現了 X 射線獲得首屆諾貝爾物理學獎,有關X射線的研究 貫穿了整個諾貝爾獎的百年史。荷蘭的范特霍夫因發現化學動力學規則和滲透壓規律獲得了首屆諾貝爾化學獎。

目前諾貝爾生理學或醫學獎最年輕的獲獎者是加拿大人班廷(Frederick Banting,1891~1941)。班廷因為發現胰島素獲得了 1923 年的諾貝爾生理學或醫學獎,他當時只有 32 歲。但班廷並不是諾貝爾三大自然科學獎中最年輕的獲獎者,最年輕的諾貝爾三大自然科學獎獲獎者是英國的洛倫茨·布拉格(William Lawrence

Bragg,1890~1971),也常被稱為小布拉格,他和他的父親布拉格(William Bragg,1862~1942)因 X 射線分析晶體結構的研究獲得了 1915 年的諾貝爾物理學獎。洛倫茨·布拉格獲獎的時候只有 25 歲(圖 2)。

圖 1 倫琴(A)、范特霍夫(B)和貝林(C)

(引自https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1901/rontgen-facts.html;https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1901/hoff-facts.html;https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1901/behring-facts.html)

圖2 布拉格父子

(引自 https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1915/)

小布拉格在 1938~1953 年任卡文迪什實驗室主任。英國劍橋大學的物理系稱為卡文迪什實驗室,這個實驗室赫赫有名,有很多學者獲得過諾貝爾物理學獎和諾貝爾化學獎。小布拉格任卡文迪什實驗室主任時,創建了劍橋大學分子生物學實驗室,這個實驗室有 14 人次獲得諾貝爾獎,其中桑格獲得了兩次諾貝爾獎。此外,還有 12

名曾在這個實驗室工作過的訪問學者獲得了諾貝爾獎。這個實驗室可謂是一個傳奇的實驗室,在這個實驗室有很多傳奇的故事。劍橋大學分子生物學實驗室的沃森(James Watson,1928~)和克里克,由於他們解析了 DNA 雙螺旋結構,兩人和威爾金斯(Maurice Wilkins,1916~2004)分享了 1962 年的諾貝爾生理學或醫學獎。沃森的博士後導師和克里克的博士生導師——肯德魯(John

Kendrew,1917~1997)和佩魯茨(Max Perutz,1914~2002),由於血紅蛋白和肌紅蛋白結構的研究獲得了這一年的諾貝爾化學獎。來自同一個實驗室的師徒四人同時獲獎,在諾貝爾獎歷史上是一個奇蹟。有關 DNA 雙螺旋結構的解析被認為是生命科學史上最偉大的發現。

在諾貝爾生理學或醫學獎的歷史上一共有 12 位女性獲獎者。她們是 1947 年科里夫人(Gerty Cori,1896~1957)、1977 年耶洛(Rosalyn Yalow,1921~2011)、 1983 年麥克林托克(Barbara McClintock,1902~1992)、1986 年蒙塔奇尼(Rita Levi-Montalcini,1909~2012)(圖 3)、1988

年伊利昂(Gertrude B. Elion,1918~ 1999)、1995 年沃爾哈德(Christiane Nüsslein-Volhard,1942~)、2004 年巴克(Linda B.Buck,1947~)、2008 年西諾西(Françoise Barré-Sinoussi,1947~)(圖 4)、 2009 年布萊克本(ElizabethH.

Blackburn,1948~)和格蕾德(Carol W. Greider, 1961~)、2014 年莫澤(May-Britt Moser,1963~)、2015 年屠呦呦(Youyou Tu, 1930~)(圖 5)。

圖 3 科里夫人(A)、耶洛(B)、麥克林托克(C)和蒙塔奇尼(D)

(引自https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1947/cori-gt-facts.html;https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1977/yalow-facts.html;https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1983/mcclintock-facts.html;https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1986/levi-montalcini-facts.html)

蒙塔奇尼因發現神經生長因子獲得了 1986 年諾貝爾生理學或醫學獎,蒙塔奇尼享年 103 歲,是目前為止諾貝爾生理學或醫學獎獲獎者中最高壽的。

與蒙塔奇尼一起獲獎的還有一位合作者庫恩(Stanley Cohen,1922~),庫恩除了與蒙塔奇尼合作發現神經生長因子外,還意外地發現了表皮生長因子。動物和人在受傷的時候都會下意識地舔傷口。舔傷口有諸多好處,首先,唾液里的溶菌酶可起到殺菌的作用;其次,唾液里還有表皮生長因子可以促進傷口的癒合。庫恩的發現進一步解釋了為什麼動物在受傷後都會舔傷口。

圖 4 伊利昂(A)、沃爾哈德(B)、巴克(C)和西諾西(D)

(引自https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1988/elion-facts.html;https://www.nobelprize.org/nobel_

prizes/medicine/laureates/1995/nusslein-volhard-facts.html;https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2004/buck-facts.html;https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2008/barre-sinoussi-facts.html)

圖5 布萊克本(A)、格蕾德(B)、莫澤(C)和屠呦呦(D)

(引自 https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2009/;https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/

laureates/2014/may-britt-moser-facts.html;https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2015/)

第一位獲得諾貝爾生理學或醫學獎的亞裔是日本人利根川進(Susumu Tonegawa,1939~),利根川進因抗體多樣性的研究獲得 1987

年諾貝爾生理學或醫學獎。生命有機體可產生免疫作用,通過產生各種各樣的抗體去對應外界的抗原。為什麼生命有機體會產生各種各樣的抗體呢?抗體多樣性的機制是如何形成的呢?利根川進解析了抗體多樣性的機制。有意思的是,利根川進在解析了抗體多樣性的機制後,由免疫學轉向神經科學的研究。他在神經科學領域的研究,尤其在學習和記憶的機制方面的研究成就卓越。有學者認為利根川進在神經科學領域的研究還有可能獲得一次諾貝爾生理學或醫學獎。但從20世紀80年代以後,諾貝爾自然科學獎基本上不再給同一位科學家頒發兩次,可能是因為現今世界需要獎勵的重大發現和學者太多了。

2015 年諾貝爾生理學或醫學獎授予了中國科學家屠呦呦,因為她發現了治療瘧疾的新方法(青蒿素的發現)。屠呦呦也成為第一位來自中國大陸地區的諾貝爾生理學或醫學獎獲獎學者。

回顧歷史,正是無數科學工作者的辛勤研究和探索,推動了人類文明的進步與發展,他們的功勳將名留青史。至於是否獲得過諾貝爾獎,相比之下,就顯得不是那麼重要了。

本文摘編自張銘編著《諾獎往事:諾貝爾生理學或醫學獎史話 》一書,有刪改。

諾獎往事:諾貝爾生理學或醫學獎史話

張銘 編著

北京:科學出版 社,2018.9

ISBN 978-7-03-058670-4

責任編輯:劉 暢

內容簡介

在人類文明發展的歷程中,總有一些人用努力與智慧照亮了蒙昧中的黑暗,他們像群星一樣閃耀在歷史長河,諾貝爾獎獲得者歷來是人們最關注的那些最閃亮的星。諾獎百年,往事知多少? 本書通過專題史話的形式,以諾貝爾生理學或醫學獎的獲獎工作(包 括部分與生物學相關的諾貝爾化學獎獲獎工作)為主要案例,介紹了現代

生命科學和醫學發展中的一些重大史實、科學家的成長經歷、重大科學發現的應用、相關評述,以及現代生物學研究的一些主要的哲學思想。其目的是普及現代生物學知識,傳播科學精神和人文精神,提高科學素養。

本書可作為大學通識教育課程教材,也適合作為中小學教師的教學資料、廣大青少年的課外讀物、生物學和醫學愛好者的科普讀物。本書相關視頻可在線觀看愛課程網(http://www.icourses.cn)國家精品視頻公開課「認識生命和疾病的歷史—經典事例和啟示」和中國大學 MOOC (https://www.icourse163.org)「諾貝爾生理學或醫學獎史話」。

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