科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)突破 從“小眾”走向“大眾”

017年諾貝爾大獎(jiǎng)三大理科獎(jiǎng)項(xiàng)分別獎(jiǎng)給了在控制晝夜節(jié)律的生物鐘、引力波和冷凍電鏡技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)者和重要突破者。

科學(xué)發(fā)現(xiàn)開啟了人類認(rèn)知新世界的大門，而技術(shù)突破則幫助人類更好地去認(rèn)知新世界。這也是諾貝爾獎(jiǎng)為何能從專業(yè)領(lǐng)域的“小眾”突破阻礙走進(jìn)“大眾”的注意力視野。

這些理論和技術(shù)，將在未來改變?nèi)藗兊纳睢?/p>

晝夜節(jié)律的生物鐘

今年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young三位美國人。諾貝爾大會(huì)認(rèn)為，三位科學(xué)家的研究幫助人類認(rèn)識(shí)了人體內(nèi)的生物鐘機(jī)制，并且闡明了它如何運(yùn)作，他們的發(fā)現(xiàn)能夠解釋植物、動(dòng)物和人類等地球上的生命是如何通過適應(yīng)生物鐘的節(jié)奏來與地球的進(jìn)化同步的。

三位科學(xué)家通過對(duì)果蠅研究發(fā)現(xiàn)，果蠅體內(nèi)的一組特定的控制白天生物鐘節(jié)律的基因當(dāng)中含有一種蛋白，會(huì)在晚上聚積在細(xì)胞內(nèi)，到了白天就會(huì)分解。同樣的機(jī)制，他們又辨識(shí)了其他的一些基因，揭示了細(xì)胞內(nèi)部自我維持的生物鐘的管理機(jī)制。

不僅如此，人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到，生物鐘會(huì)影響人類的疾病以及藥物治療。雖然還有待證實(shí)，一些藥物需要在特定的時(shí)間內(nèi)服用效果最佳，這都是受到晝夜節(jié)律的影響。

中科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員胡榮貴表示：“晝夜節(jié)律是非常基礎(chǔ)而且意義重大的研究成果，與睡眠紊亂、自閉癥、代謝疾病、腫瘤等多種疾病都密切相關(guān)，雖然目前還沒有直接的靶向藥物?！?/p>

“看清”分子機(jī)制

瑞士生物物理學(xué)家雅克·迪波什（Jacques Dubochet）、德裔美籍生物物理學(xué)家約阿基姆·弗蘭克（Joachim Frank）及蘇格蘭分子生物學(xué)家和生物物理學(xué)家理查德·亨德森（Richard Henderson）獲得2017年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的理由是：研發(fā)了冷凍電鏡，簡(jiǎn)化了生物細(xì)胞的成像過程，提高了成像質(zhì)量。冷凍電鏡的分辨率能夠達(dá)到分子級(jí)別，同時(shí)能夠保持生物分子的自然狀態(tài)。

2013年初，冷凍電鏡技術(shù)取得突破。用施一公的話來說：“以前的照相機(jī)技術(shù)不行，照片非常模糊，有層霜。2013年，這層霜去掉了。這時(shí)候，我們的研究開始突飛猛進(jìn)?！?/p>

去年7月，中國科學(xué)院院士、著名結(jié)構(gòu)生物學(xué)家施一公教授研究組在Science雜志就剪接體的結(jié)構(gòu)與機(jī)理研究發(fā)表兩篇長(zhǎng)文，研究報(bào)道了釀酒酵母剪接體激活和剪接反應(yīng)催化過程中兩個(gè)重要狀態(tài)的剪接體復(fù)合物近原子分辨率的三維結(jié)構(gòu)，闡明了剪接體的激活和催化機(jī)制，從而進(jìn)一步揭示了前體信使RNA剪接反應(yīng)的分子機(jī)理。

另一種方式觀察宇宙

在今年的諾貝爾所有獎(jiǎng)項(xiàng)中，呼聲最高的是物理獎(jiǎng)的獲得者——引力波發(fā)現(xiàn)者Ligo團(tuán)隊(duì)。美國麻省理工學(xué)院教授韋斯、加州理工學(xué)院教授巴里什（Barry C. Barish）和索恩（Kip S. Thorne）三位科學(xué)家因?qū)Πl(fā)現(xiàn)引力波貢獻(xiàn)突出獲獎(jiǎng)。

引力波經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，終于成為了一個(gè)“大科學(xué)”項(xiàng)目，這與1000多名科研人員的共同努力分不開。引力波作為一項(xiàng)純基礎(chǔ)研究，為認(rèn)識(shí)宇宙打開一扇新的窗戶。愛因斯坦在1916年提出了引力波的概念。起初，引力波曾遭到了物理學(xué)家的質(zhì)疑。從理論的角度看，引力波的存在仰仗的是時(shí)空與其他物理實(shí)體之間的微妙差異。此外，通過實(shí)驗(yàn)探測(cè)引力波是極為困難的。

成功探測(cè)到引力波，意味著人類掌握了一種全新的探索宇宙奧秘的方法。此前，人們用電磁波作為“千里眼”，欣賞美麗的宇宙；而引力波探測(cè)器則像是“順風(fēng)耳”，人們用它來傾聽波瀾壯闊的宇宙。