诺贝尔奖的启示

生物化学报告

题目：谈诺贝尔奖启示

姓名：蔺雅洁

班级序号： 031104-02 学号： 20101000888

谈诺贝尔奖启示

诺贝尔奖作为评价世界级一流科学家学术成就的最高标准, 作为科学家的最高荣誉, 而倍受世人瞩目；同时通过授予那些在科学上取得重要成就的个人以无上的荣誉而制造了一个又一个偶像, 引无数来者竞相仿效, 致使诺贝尔奖百年辉煌、经久不衰。王安石在《游褒禅山记》中说:“古人之观于天地、山川、草木、虫鱼、鸟兽, 往往有得,以其求思之深而无不在也。”自古以来, 要成就大事的人, 无一不是“求思之深而无不在也”的，获得诺贝尔奖的人也是如此，他们的作品或成就, 往往具有高度的思想性, 有着科学严谨的理性美。从爱因斯坦的相对论, 到帕慕克充满严谨逻辑的《我的名字叫红》, 无一不是其中的代表。

通过了解生物化学方面诺贝尔奖的实例，我得到一下几点体会：

一、拥有足够的勇气让想象变成现实

布洛贝尔( Gunter Blobel) 和萨巴提尼( David Sabatini) 于1971 年提出的极为大胆的“信号假说”是对自此之前的实验生物学的研究方式的一种偏离。它纯粹是一种猜测, 是想象和直觉的产物。这种执着的追求招致了众多的批评, 因为在这个时代, 越来越多的细胞生物学家已习惯于心安理得地从事由假说所推动的科学以及忙于对付由乙醇—亚硝基脲所处理过的大鼠肝脏和酵母培养物，布洛贝尔竟然不知天高地厚地在缺乏任何数据的情况下，提出这样一个猜测性的观点，这对许多人来说简直是傲慢到了极点。

在确切有利的实验证据姗姗来迟前的许多年间，他执着地坚信自己的理论也招来了辛辣的批评，宣称已经否证了他的假说的论文源源不断地出现，这些作者均怀有一种幸灾乐祸同时又有点自命不凡的神情，而他的论文以及意见却被无数次地拒绝。然而最终证明他是正确的, 甚至在设想的细节上, 这就使那些诋毁他、怀疑他的人们更加苦恼和不知所措。

但这并不意味着布洛贝尔的才能和贡献仅仅是理论上的，相反，他有一种不屈不挠的决心要以实验来证实其假说中的所有预言，无论这将会遇到多少困难。他激励一代又一代的学生和博士后研究应用生物化学, 甚至遗传学的知识，去验证他和萨巴提尼起初信手画出的图表是否正确。具讽刺意味的是，转运通道上被发现的第一个成分，信号识别颗粒( SRP)，恰恰是唯一一个其特性超出了最初模型预料的物质：一个可溶性的信号肽识别复合体阻止细胞质中的初生多肽链的进一步转译，它作为一个接合体而起作用，使得核糖体同粗糙内质网上与膜相关的转运机制相结合。

真正令人惊讶的是布洛贝尔和他的同事们在四分之一个世纪中所做的实验屡次证实了最初的信号假说中的基本概念。70 年代末和80 年代初，他在传播信号假说时所遇到的异乎寻常的阻碍。尽管怀疑和不信任总是一再让他感到生气和失望，然而不可思议的是，在那段枯燥的时期，有时关键性的实验突破甚至要持续数年的时间, 正是这种情绪为布洛贝尔提供了关键的动力。“就像长矛刺向风车”，布洛贝尔如此绘声绘色地描述他对于那些批评家和反对派的回击，正是这种论点鼓舞他继续前进，毫无疑问，当时的这种辩解现在反而使他感到倍增乐趣。

布洛贝尔所获得的诺贝尔奖是如此的当之无愧，以至提醒我们在成功获得对自然界综合全面的理解中，保持不同的科学探索风格是多么重要。他的理论诞生于想象力和直觉的飞跃，而不像其他某些伟大的科学成就那样来自于冷冰冰的数

字计算，形式逻辑的推理，或是绝妙地抓住了一次偶然的机会。像他这样解决一个如此复杂的问题，最初又没有借助于任何系统的研究，很难想象用其它方法怎么能够成功。这是一种在生物学中正日趋式微的风格, 这不仅因为基因组时代的到来预示着人们必须利用大量的数据以及探索的动力不再来自于科学中的假说。也许它还是如此的罕见，因为这种研究风格需要一种惊人的精神上的勇气：情愿去追求一个可能是正确也可能是不正确的观点。在科学上没有人会因为证明自己心爱的假说是错误的而得到称赞，即使在推进我们知识的过程中这经常具有不可估量的价值。尤其是当进化已经产生的精致的和与直觉相悖的生物学机制正在频频嘲弄人们的想象力时，通过系统地获得数据来推动我们的科学研究显得更加稳妥，且可以在极大程度上减缓压力。

布洛贝尔获得诺贝尔奖的经历告诉我们：有时仅仅通过深刻的思考就可以解决艰难的问题，如果一个人有足够勇气的话，它能鼓舞下一代的年轻生物学家有勇气去效仿。

二、兴趣和好奇心: 创新的重要来源

诺贝尔奖是一种蕴涵着高创造性劳动的奖项。中科院院士陈竺说：“诺贝尔奖的核心就是创新，能获诺贝尔奖的成果都是有创意的，并且是带有普遍意义的创意。”诺贝尔奖获得者这种极具特色的创新品质以及创新精神的来源值得我们思考和借鉴。

爱因斯坦曾经说过, 科学的殿堂里有三种人, 一种人是把科学作为谋生的职业, 一种人是把科学作为智力的游戏, 还有一种人把科学作为自己的“宗教”, 他们兢兢业业地、废寝忘食地寻找科学现象背后的规律, 发现自然的和谐, 从中得到无穷的乐趣。我们缺少第三种科学家。

诺贝尔奖得主的选题多是根据兴趣, 兴趣是科学研究的重要动力, 用爱因斯坦的说法就是“神奇的好奇心”。另外, 那些获奖者的选题往往都是在有重大突破的领域, 正好和兴趣吻合。研究者要有丰富的想象力。创新的工作是不可能演绎出来的, 它是一种飞跃、一种超越, 超越就是想象, 想象可以超越一切。爱因斯坦说:“想象力比知识更重要, 因为知识是有限的, 而想象力概括着世界上的一切, 推动着进步, 并且是知识进化的源泉。严格地说, 想象力是科学研究中的实在因素”。

因此, 对科学探索而言, 需要两个很重要的“自由”: 第一个是内在的自由, 他们的心灵是绝对自由的, 要有无限的想象空间, 要能够幻想,不能有任何先入为主的偏见。内在的自由要求我们的教育、管理体制支持。第二个是外在自由, 包括考核、评价机制等。

科学发展到了今天, 几乎在所有的领域, 按照常规的思路, 要获得新的突破和创新已非常困难; 于是, 非常规的思路, 所谓的“奇思异想”就显得非常重要。而好奇心和兴趣, 正是产生这些“奇思异想”的基础。科学正是在这种对常识的不断突破中发展的。科学不能仅仅从已知事物的规律中延伸和演绎出来, 而需要思维的跳跃, 需要大胆的创造, 需要高度的想象。这正是科学研究最本质的特点。

三、做别人没有想到的事

一个人一生能够获得一次诺贝尔奖，可以说已经很幸运了，因为获得诺贝尔奖的人实在太少了，一生能 2 次获得诺贝尔奖的人更可谓凤毛麟角。迄今为止全世界仅有4 位2 次获诺贝尔奖的人，他们是荣获1903 年诺贝尔物理学奖和

1911年诺贝尔化学奖的法国物理学家和化学家居里夫人；荣获1954 年诺贝尔化学奖和1962 年诺贝尔和平奖的美国化学家鲍林；荣获1956 年和1972年诺贝尔物理学奖的美国物理学家巴丁；还有一个就是英国生物化学家弗雷德里克·桑格，凭借对胰岛素测序和核酸的碱基排列顺序的研究，桑格于1958 和1980 年2 次获得诺贝尔化学奖。

桑格从小到大，在学校里得过的唯一奖励就是“全勤奖”，从来没有显示出过人的才华来。与沃森、柯瑞克等善于言辞的科学家不同，桑格非常腼腆，不善言谈，不喜欢表现自己；他也不擅长工作上的沟通与合作，长期默默无闻，有几位助手因为耐不住寂寞离他而去。桑格认为，项目少反而使自己免受干扰，也不必分心面对多种选择，可以一心一意的把所能做的唯一研究课题进行到底。1949 年，桑格开发了测定胰岛素2条肽链氨基末端序列的技术，他的有关胰岛素氨基酸序列的研究工作，受到科学界的关注，使人们重新燃起对胰岛素研究的兴趣。1951 年，他获得了英国皇家化学学会颁发的柯德－摩根奖章和奖金。从1951 年起，他成了英国医学研究委员会的外围成员。

桑格经过多年的研究，终于找到一种试剂，名为“2，4-二硝基氟苯”（FDNB, 后人以他的名字将其命名为桑格试剂），给蛋白质一端的氨基酸着色、切割，然后用纸色层分离法分离测定氨基酸，测定胰岛素的分子结构。后来，此试剂被广泛应用于确定标记氨基酸氮端、蛋白质大分子内各氨基酸分子的连接顺序。他应用逐段递增的方法，经过了近10 年的艰苦努力，于1953 年测定了胰岛素的一级结构，这是人类历史上第1 次完整地搞清一个蛋白质大分子中氨基酸的顺序，桑格用同一方法还相继测定了其他4 种胰岛素结构。

桑格不仅创造性地发明了测定蛋白质中氨基酸顺序的方法，而且他对胰岛素结构的研究还为人工合成胰岛素开辟了道路，桑格这一成果对准确地研究蛋白质的结构和功能之间的关系及人工合成蛋白质有着重要的意义。1954 年，他被选为英国皇家学会会员，成为剑桥大学国王学院的教授。1955 年，桑格公开发表了胰岛素的全序列，因此于1958 年首次获得诺贝尔化学奖。

诺贝尔奖给桑格带来了巨大的荣誉，一连串的头衔和职务接踵而至，这让他感到很不习惯。心情渐趋平静之后，他辞去了伴随诺贝尔化学奖而来的一系列任命，尽力不让行政职务束缚自己手脚。每当举行学术会议，大家兴致勃勃地谈论核酸，桑格总是静静地坐在一边，耐心地倾听，最后他才谈几句蛋白质研究。起初，桑格对大家热烈谈论的核酸并不感兴趣。但在工作中，他在测序蛋白质的时候有时也自然涉及到DNA 测序的问题，他就开始寻找测序比DNA更小的RNA 的方法。久而久之，桑格对核酸的兴趣越来越大，并且终于决定将DNA 分子中核苷酸的排列顺序和RNA 分子中碱基排列顺序作为自己的下一个研究目标。

1966 年，正当桑格小组测定RNA 碱基排列顺序的课题接近大功告成之际，却传来了印度裔美国生化学家H·霍拉纳首先完成了tRNA 碱基排列顺序的测定工作，并且，霍拉纳后来因此项研究成果荣获了1968 年诺贝尔生理学与医学奖。这意味着桑格从事了多年的研究工作即使取得成功也已落后，桑格的一些助手不免有些垂头丧气。但桑格本人，仍然很有信心，认为自己所采用的测定方法与众不同，更先进更有效，可以成为一种有用的新技术。对此，桑格说：“我喜欢做别人没有想到的事，而不是和别人竞争谁先完成预定的计划；我偏爱把精力集中在实验研究上，而不是取得最终结果”。

1975 年，桑格发明了测定RNA 碱基排列顺序的“酶解图谱法”，与同事建立了DNA 序列分析的快速、直读技术，即“加、减”法。用这种较快的DNA

测序的“双脱氧核糖核酸”技术，他于1977年成功地测定了一种噬菌体Фχ174 的全部DNA序列5 386 个核苷酸的排列顺序。1978 年，他又建立了更为简便、快速、准确测定DNA 序列的“链末端终止法”，用很少的DNA 或RNA，就能比较容易地测定出其核苷酸的排列顺序。桑格完成了人线粒体DNA 的16 338 个碱基的序列分析，以及噬菌体的4.85 万个碱基。这一工作为人工合成RNA、人工合成DNA 和人类基因组自动测序奠定了基础，为分子生物学研究开辟了广阔的前景。桑格与2 个美国化学家吉尔伯特和伯格共同获得了1980 年诺贝尔化学奖。

2008年诺贝尔化学奖获得者下村修谈及自己为何走上科学之路时说：“我做研究不是为了应用或其他任何利益，只是想弄明白为什么会发光。”这与桑格所说的：“我喜欢做别人没有想到的事，而不是和别人竞争谁先完成预定的计划；我偏爱把精力集中在实验研究上，而不是取得最终结果”。有异曲同工之处，桑格两度获得诺贝尔奖的成功经历让我了解到科学研究不是专注于研究的结果和成就，最重要的是在研究过程中不断思考，不断去实践别人想不到的研究方案、方法，拓宽自己的思路，专注于自己的兴趣爱好，尽管没有取得预期的成就，思考和不断改进的过程就是一个提升自己的过程。

四、爱好代替功利，合作代替竞争

彼得·阿格雷，科学家。1949年生于美国明尼苏达州小城诺斯菲尔德，1974年在巴尔的摩约翰斯·霍普金斯大学医学院获医学博士，现为该学院生物化学教授和医学教授。2004年来到杜克大学，担任医学院副院长。由于发现了细胞膜水通道，在2003年获得诺贝尔化学奖。

他说：“科学工作就是去冒险历险。当有一天深夜，你非常兴奋的想回到实验室去，不是因为：天哪，我就要有8篇论文了，我可以击败我的竞争对手升教授了！”而是因为那样做本身就是你的爱好。“

水通道蛋白是一个非同寻常的发现；因为水通道是水进出细胞的关键，许多生理过程涉及体液的流动，例如出汗、排尿、发炎红肿以及流泪等等。水通道蛋白的功能使我们在炎热的夏天浓缩尿液而不致发生脱水，也能让我们在饥饿时把储存在脂肪组织的水释放出来。2003年12月，诺贝尔奖化学委员会主席本特·诺登这样评价：阿格雷的发现与生命有密不可分的关系，水通道蛋白是一个决定性的发现，它为人类打开一个新的领域，去研究细菌、哺乳动物和植物水通道的生物学、生理学和遗传学。

多少年来，科学家们一直在寻找水通道。阿格雷在研究一个无关的课题中偶然发现了它，并且阐明了它的工作机理。

80年代末，当时还是霍普金斯大学一个血液病专家的阿格雷研究孕妇体内的Rh排斥性。有一天，他和他的同事分离到他们所需要的Rh蛋白，同时又发现了一些“杂蛋白”。这种“杂蛋白”非常丰富，分布广泛，也见于人类肾脏和植物，于是他想探个究竟。对于许多人来说，也许会放弃这个无关发现。然而，他的洞察力使他大大拓展了他预先所设定的目标。

仅仅发现还是不够的，阿格雷还想知道它是如何工作的。当时许多人不相信有水通道蛋白存在，因为没有人能分离到它。也有少数科学家认为，水通道蛋白是存在的，但不知如何着手。“有一个好想法真是太美妙了，但你必须用实验证实它”。阿格雷在北卡罗来纳大学的朋友，约翰·派克教授提醒他那可能是一个与水相关的蛋白。阿格雷和他的同事，霍普金斯的生理学和儿科教授威廉.格基

诺教授做了一个巧妙的实验。1991年，他们克隆到该蛋白质的DNA，并把相应的RNA注射到青蛙卵内。有10个注射了互补RNA的蛙卵能产生这种蛋白质，并具有水通透性。在纯水中，发生肿胀破裂。而对照组不能肿胀。他们还设计了其它许多实验证明，该蛋白只能让水通过。迄今有10多个水通道蛋白发现，它们存在于血液、肾脏、大脑。

阿格雷阐明水通道蛋白的工作原理后，他没有把他的实验室扩张到有几十个科学家的大型实验室，或者申请一个“重大项目”以便在小白鼠模型中逐个地敲除水通道蛋白基因，进行系列研究。他没有成为一个“超级竞争者”，也不去把他的工作神秘化。相反，他常常提醒他的同事专注做实验，不必担心同行做相同的实验发生的恶性竞争。他说，他的实验室是属于世界的。

他说事情发展的巧合变得非常有趣，每个水通道蛋白的研究者都试图回答相似的问题，诸如如何调控？有多少水通道蛋白？如何表达？与哪些疾病相关？阿格雷知道这一领域将“热闹”起来。确实如此，在他著名的蛙卵实验以来，有1000多篇水通道蛋白的论文发表。这些研究涉及水通道如何维持血脑屏障；唾液和泪液的功能；水在骨骼肌、肺和肾细胞中的运输等等。阿格雷实验室的科学家正在研究水通道蛋白在疟疾、脑水肿和骨质疏松症中的作用。

阿格雷避免直接的恶性竞争，鼓动合作。他与多个本校的实验室和十几个外国实验室合作研究水通道蛋白。“科学家需要相互交流，不交流是不能成功的。”有一次，他的一个学生对他说他们的一个竞争者正在做的工作是他们已经做过的，他说，“别担心，他们为我们工作呢！科学是马拉松，不是一蹴而就的。”他常常告诫他的学生不必在意别人做什么；即使别人击败你，但他们迟早也会犯错。当他收到一些为杂志评审的论文，从不对文章或作者吹毛求疵而鄙视，而把它当成很“有学究的工作”。

阿格雷作为一个导师的人格力量还在于，他不仅关心他的学生和同事在实验室内的工作，也关心其在实验室外的生活；不仅关心他们的现在，也关怀他们的将来事业的发展。他不仅教他们如何在实验室把每一件事做好，而且要如何将眼前的实验工作变成将来他们事业的一部分。他鼓励学生工作要有前瞻性：譬如一年后该如何做呢？谈到他在那个著名发现中的角色时，他说：“我没有做什么，是他们年轻人干的，我只是一个煮咖啡和削铅笔的”。

结语：在当今世界上, 没有哪个奖项比诺贝尔奖更能震撼国家的中枢神经; 没有哪一位走上领奖台的获奖者比获诺贝尔奖更能体会民族的自豪感和荣誉感。

综上，我了解到在进行科学研究过程中，首先要建立坚定的理想，若能追随理想而生活, 本着正直自由的精神, 勇往直前的毅力, 诚实不自欺的思想而行, 则定能臻于至美至善的境地，这是所有诺贝尔人才成功的精神支柱。

其次，攀登诺贝尔高峰, 不是普通的劳动, 不是某一操作的机械重复, 而是一种高度创造性劳动。它不但需要科学家本人如醉如痴、废寝忘食、全身心地投入, 还需同行之间的合作和共同创造力的发挥, 需要大量知识的积累, 所以科学劳动的连续性、继承性和跨越前人的独创性也是诺贝尔人才成功的重要因素。

第三，诺贝尔人才成功的又一要素是他们有着良好的心理素质, 他们在科学上百折不挠、宠辱不惊、历险如夷、知难而进, 他们能在逆境中发现真理的曦光, 在失败中寻求成功的开端。

我们在求学期间也要不断勉励自己，在进行科学研究时养成良好的习惯，即使得不到预期的结果，学习、思考、不断改进的过程就是提升自我的过程。