从物理到生物：文奇如何靠“核糖体”逆袭得诺贝尔奖？

来源：互联网 2024-11-12 00:19:24 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们

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二十世纪八十年代，生物学经历着如20世纪初期的物理学那般翻天覆地的变化。但这一切，跟文奇·拉马克里希南还没有半毛钱关系。1975年，在物理学研究上没有一点建树决定转攻生物学的他，先后被耶鲁大学、加州理工大学拒之门外。文奇陷入了得靠老婆养活的窘迫境地。

好在天无绝人之路，1976年，加州大学圣迭戈分校接受了文奇的申请，愿意收他做生物学的博士生，并且提供奖学金。于是文奇带着老婆、孩子以及丈母娘，搭上了朋友从俄亥俄驶往加州的顺风车。

来加州的第二年，文奇在《科学美国人》上读到了一篇关于核糖体的文章，文中描述了利用中子散射技术确定核糖体不同蛋白质的位置。物理学家都知道这种技术，但很少有人将其用于生物学研究。文奇意识到了其中的关窍，觉得这或许将是他的机会。刚好，这篇文章的其中一位作者唐·恩格尔曼是文奇的老熟人，此前曾对他抛出过橄榄枝。文奇写信给唐，表示愿意在他手底下做事，但唐回信告诉文奇，他现在没有博士后的位子了。转而将文奇推荐给了彼得·摩尔。

1978年秋，文奇驱车前往耶鲁大学，在彼得·摩尔麾下开启了他关于核糖体的研究。当时，科学界已经大体清楚核糖体的功能并且知道它是由大小两个亚基构成。因此，当文奇告诉别人他正在研究核糖体时，经常有人用有些怜悯的语气问他：“那不是已经研究完了吗？”

但文奇清楚，核糖体就像汽车一样，尽管知道驾驶员手握方向盘、脚踩油门就能将其开走。但对于汽车的实际运行过程，即核糖体合成蛋白质以及读取信使RNA（messenger RNA）的过程，大家还不甚了解。

因此，文奇在彼得·摩尔手下的主攻方向就是弄清核糖体中50种蛋白质的具体位置。三年后，问起找到了一半以上的蛋白质位置，但此时，他的博士后阶段即将结束，唐将文奇介绍去了橡树岭国家实验室。

1982年2月，文奇带着家人前往田纳西，搬进了他们掏空家底购置在实验室附近的新家。但正式进入实验室工作后，文奇才发现

他在这儿只是个打下手的，职责是与生物学同僚们协助物理学家进行中子散射实验，而不是自己开展研究。因此，文奇刚进实验室就产生了离开的念头，但他的家人十分喜欢橡树岭美丽的花园和田园般的生活。文奇也只能收起自己的抱负，在实验室苦苦支撑。幸运的是，布鲁克海文国家实验室开发了中子的生物研究应用文奇被邀请去那边工作，实验室还保证会给文奇提供独立的场地和技术人员。

于是，文奇一家以跳楼价卖掉了自己才住了1年零3个月的新房子，于1983年，搬去了长岛。搬到长岛后，虽然文奇虽然时不时还会进行核糖体实验，但他发现，他和该领域的生物学家们都没有在破解核糖体的工作中取得任何实质性进展。文奇的生物学研究似乎同十年前的物理学研究一样，陷入了困境。

从二十世纪八十年代开始艾达·尤纳斯就尝试在核糖体研究上寻求突破。1991年，艾达完成了对亚基晶体的重大改进。理论上来说，科学家首次得到了可以解析核糖体整个亚基原子结构的晶体图谱。同年8月，韦恩·亨德里克森利用钬（huǒ）原子解析蛋白质结构时，得到的图像好到壮观。文奇了解到钬和镧（lán）系元素在特定波长下具有更大的异常散射，能够更好地还原蛋白质结构。

而他，知道很多镧系元素原子会在十几个地方与核糖体结合。文奇知道，他找到了解析核糖体亚基，甚至是整个核糖体结构的方法。

1995年，文奇离开布鲁克海文，来到犹他大学。此时，整个核糖体研究领域开始人满为患，不但有在此领域耕耘十数年的艾达，甚至文奇的导师彼得·摩尔也携手汤姆·斯泰兹加入了进来。此时的核糖体研究主要集中在名为50S的亚基上。于是文奇动起了小心思，决定不扎堆追热点，他打算在30s亚基赛道上悄悄努力然后惊艳所有人。

正当文奇忙着在犹他大学组建团队，着手开展研究时，他受邀参加了一场在瑞典举行的核糖体研究会议。会上，彼得和艾达分别展示了自己在50s亚基上的最新研究，文奇倍感轻松，因为他只是50s亚基竞赛的旁观者。直到艾达展示了她在30s亚基上的最新成果，文奇简直不敢相信自己的眼睛。不曾想，自己以为的“悄悄努力”竟然变成了跟学界大牛之间正面交锋的“噩耗”。会议的后续内容，文奇完全没听进去。会后，他还被拉去跟包括艾达在内的几位学者一起在湖边漫步。

从瑞典回到犹他大学没多久，文奇接到了艾达的电话。艾达听说了文奇也在研究30s亚基，她告诉文奇，她的研究已经遥遥领先了，她可以识别出文奇解析出结构的蛋白质。

文奇觉得天都塌了，如果艾达说的属实，那她的确是遥遥领先了。

正当文奇考虑是否要放弃研究时，文奇的同事告诉他，如果艾达真的遥遥领先，那她干嘛还给你打电话？

同事的冷静分析，让文奇重拾信心，文奇下定决心要在30s亚基研究中，开垦出属于自己的一片天地。1999年4月，文奇上任英国剑桥医学研究理事会，分子生物学实验室小组的领导，全力研究30S亚基。文奇很快确认了30S亚基的轮廓及其特征形状。他们看到了30s亚基中约三分之一的分子结构、蛋白质和信使RNA相互连接的复杂结构。

突破来的正式时候。6月，在哥本哈根举行的核糖体会议上

文奇报告了自己小组的成果以及研究方法。演讲结束后，全场沉默，随之而来的，是激烈而嘈杂的讨论。看到面无表情的艾达时，文奇意识到，自己追赶上来了。而且，领先她一个身位。

接下来的经年累月中，文奇、艾达、汤姆·斯泰兹以及其他在该领域的科学家，在相互竞争中，共同推动着核糖体研究的进步。

2009年10月，文奇、艾达和汤姆共享当年的诺贝尔化学奖，

以表彰他们在核糖体结构和功能方面研究的贡献。

如果细菌的核糖体功能得到抑制，那么细菌就无法存活。在医学上，人们正是利用抗生素来抑制细菌的核糖体从而治疗疾病，帮助减轻人类的病痛进而拯救生命，这就是文奇等人研究的重要意义。

2015年9月，文奇当选英国皇家学会会长。如今，这位72岁高龄的结构生物学家依然十分活跃。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品作者：湖南科学技术出版社

审核：李蓓湖南科学技术出版社科普出版事业部副编审

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