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北京時(shí)間10月4日傍晚消息，2017年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?wù)浇視?，瑞典皇家科學(xué)院宣布將本年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予瑞士科學(xué)家Jacques Dubochet,美國科學(xué)家 Joachim Frank和英國科學(xué)家Richard Henderson，獎(jiǎng)勵(lì)他們發(fā)展冷凍電子顯微鏡技術(shù)對(duì)溶液中的生物分子進(jìn)行高分辨率結(jié)構(gòu)測(cè)定所做出的貢獻(xiàn)。

有意思的是，今年諾爾貝化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了生物領(lǐng)域，而獲獎(jiǎng)?wù)邊s是物理學(xué)家（多數(shù)都有物理學(xué)背景）。雖然諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)常被稱為“諾貝爾理綜獎(jiǎng)”，但今年的獲獎(jiǎng)結(jié)果再次揭示物理、化學(xué)、生物等理科領(lǐng)域科研方向日益鮮明的跨學(xué)科或?qū)W科綜合的特征。

觀教君想起近日參加人大附中“新教學(xué)講堂”講座時(shí)，中科院物理所所長(zhǎng)、中國物理學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)方忠所分享的觀點(diǎn)——隨著科學(xué)的發(fā)展，物理、化學(xué)、生物等不同學(xué)科的邊界越來越小，研究的都是“物質(zhì)的道理”。

來看看三位科學(xué)大咖都是誰？

雅克·杜邦內(nèi)特（Jacques Dubochet），1942年出生于瑞士Aigle地區(qū)，1973年，取得瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)和巴塞爾大學(xué)博士學(xué)位，目前是瑞士洛桑大學(xué)生物物理學(xué)名譽(yù)教授。

約阿希姆·弗蘭克（Joachim Frank），1940年出生于德國Siegen地區(qū)，1970年，取得德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位，目前是美國哥倫比亞大學(xué)生物化學(xué)、分子生物物理學(xué)和生物科學(xué)教授。

理查德·亨德森（Richard Henderson），1945年出生于蘇格蘭愛丁堡，1969年取得英國劍橋大學(xué)博士學(xué)位，目前是英國劍橋大學(xué)MRC分子生物實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。

業(yè)內(nèi)人士分析，此次諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)又頒給生物領(lǐng)域，不得不讓人聯(lián)想到它的俗名“諾貝爾理綜獎(jiǎng)”。自1901年首次頒獎(jiǎng)以來，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)被多次頒發(fā)給生物、生物化學(xué)、生物物理、物理等領(lǐng)域，可謂是“不務(wù)正業(yè)”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年至2016年，在已頒發(fā)的15個(gè)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)中，與生物相關(guān)的化學(xué)獎(jiǎng)達(dá)10次之多。

關(guān)于2017年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)在科學(xué)研究領(lǐng)域的價(jià)值，新浪科技今天刊文對(duì)于“用于生物分子研究的冷凍電鏡技術(shù)”進(jìn)行了解讀：

我們或許即將獲得有關(guān)生命復(fù)雜機(jī)制在原子層面分辨率的詳細(xì)圖像。2017年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予雅克·杜邦內(nèi)特、約阿希姆·弗蘭克以及理查德·亨德森，他們開發(fā)了冷凍電鏡技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)簡(jiǎn)化并大大提升了生物分子成像的質(zhì)量，從而將生物化學(xué)領(lǐng)域帶入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。

圖像是理解的關(guān)鍵。科學(xué)上的突破常常源自對(duì)于人類肉眼不可見的物體實(shí)現(xiàn)成功的可視化。然而，我們關(guān)于生物化學(xué)方面的地圖卻長(zhǎng)期以來一直充斥著大片的空白，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)有的技術(shù)在對(duì)生物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)成像時(shí)遭遇嚴(yán)重困難。冷凍電鏡技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一切。研究人員現(xiàn)在可以將運(yùn)動(dòng)著的生物分子進(jìn)行冷凍并將他們前所未見的過程機(jī)制進(jìn)行成像，這不僅對(duì)于生命化學(xué)過程基本機(jī)制的理解，對(duì)于制藥等領(lǐng)域也都是至關(guān)重要的。

電子顯微鏡長(zhǎng)期以來一直被認(rèn)為只適用于對(duì)“死的物質(zhì)”，或者說靜止的物質(zhì)進(jìn)行成像，因?yàn)閺?qiáng)大的電子束流會(huì)破壞脆弱的生物材料。但在1990年，理查德·亨德森成功地使用電子顯微鏡得到了原子層面分辨率的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)圖像。這一成就證明了這項(xiàng)技術(shù)的巨大潛力。

約阿希姆·弗蘭克讓這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步實(shí)用化。在1975年到1986年期間，他開發(fā)了一套圖像處理方法，能夠?qū)﹄娮语@微鏡獲得的模糊二維圖像進(jìn)行分析并產(chǎn)生精細(xì)的三維圖像。

雅克·杜邦內(nèi)特將水加入了電子顯微鏡。在1980年代早期，杜邦內(nèi)特成功實(shí)現(xiàn)了“水的玻璃化”——通過快速降溫，他讓水在保持液態(tài)的前提下在生物樣本周圍迅速固態(tài)化，從而讓生物分子能夠在真空腔內(nèi)保持其自然狀態(tài)下的形態(tài)。

在這些基礎(chǔ)之上，電子顯微鏡的各種結(jié)構(gòu)部件都經(jīng)過了優(yōu)化設(shè)計(jì)，終于在2013年，科學(xué)家們實(shí)現(xiàn)了符合指標(biāo)的原子層面分辨率。現(xiàn)在，科學(xué)家們使用冷凍電鏡技術(shù)分析生物分子三維結(jié)構(gòu)已經(jīng)是一種常規(guī)做法。在過去的數(shù)年間，生物科學(xué)論文中到處都是這樣的圖像——從研究導(dǎo)致抗藥性的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，到寨卡病毒的外觀圖像。生物化學(xué)正迎來一次大爆發(fā)，迎接光輝的未來。