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诺奖得主阿达·尤纳斯:斯坦福教授称我“绝不可能成功”

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Ada Yonath,WIM2019,世界创新者年会,诺贝尔化学奖获得者图片来自“特定授权”

2019世界创新者年会(World Innovators Meet 2019, 简称WIM2019),于2019年12月6日在北京·国贸大酒店拉开帷幕。本届大会由中国企业联合会指导,亿欧·EqualOcean、工业和信息化科技成果转化联盟联合主办,以“科创4.0:共建全球化新未来”为主题,6000余名来自美国、英国、法国、澳大利亚、瑞士、以色列、俄罗斯、西班牙、葡萄牙、印度、新加坡等二十余个国家和地区的创新者齐聚一堂,共同总结2019年世界科技与产业创新的成果,预测2020年最新创新趋势。

本次大会为期三天(12月6日-8日),采用“9+1”的会议结构,即于8日举办的“1”场创新领袖峰会,于6日和7日举办的“9”场主题论坛。9场论坛分别围绕当下最热门的零售新消费、金融科技、投资新趋势、智能硬科技、医疗大健康、产业互联网等领域,以及青年、女性和科学企业家等群体展开。

在12月8日举办的创新领袖峰会上,2009年诺贝尔化学奖得主、以色列晶体学家阿达·尤纳斯(Ada Yonath)教授莅临大会,并围绕“从基础科学到现代医药,我的创新之路”这一主题进行分享。这位曾经被称为“绝不可能成功的科学家”,通过数十年不懈的努力和坚持,成功诠释了晶体结构和功能,她的研究成果被运用于我们生活的方方面面,并大大促进了原有抗生素药物的改进与新式抗生素的研发。

Ada Yonath

以下是速记整理(有删减):

大家好,很高兴再次来到中国。我上一次来中国是在大约上个世纪60、70年代,现在中国变化很大,中国在不断地创新,科学研究方面的进步显著,不论是工业还是商业,进步都是非常惊人的。亿欧是一家具有创新力的公司,他们帮助科技公司成长,不断与时俱进,很感谢他们邀请我来到这里,和大家聊一聊“创新”的话题。

我发现,在科学研究领域,大多数科学家都是男性,不论是在中国还是其他国家。我希望在中国的科学界和企业界,男性在创新方面发挥力量和作用的同时,也能够给女性一些位置。

下面,我来聊一聊我的创新之路。

首先,我希望和大家分享一个我们在实验室里做的实验。在所有生命体当中,蛋白质执行着几乎所有的基础功能。蛋白质的种类很多,每一种都对应着不同的职责,例如酶作为催化剂在人体中促进各种化学反应,实现新陈代谢;胰岛素能促进全身组织细胞对葡萄糖的摄取和利用,调节糖代谢。酶和胰岛素又有细分,在不同细胞的不同结构下,执行的功能也是不一样的。就像是回形针,是用金属丝弯成环圈形状的一种文具,但如果改变弯折的形状,可能给这个金属丝就不能用来对文件做分类了。

我们的遗传信息保存在DNA中,RNA聚合酶根据需要将一个基因的DNA拷贝成mRNA进行转录,合成RNA,用来指导蛋白质的合成,即完成遗传信息的转录和翻译的过程,在生物学界称之为“中心法则”。“中心法则”里RNA翻译到蛋白质这一过程发生在核糖体。在人体内,核糖体持续发生作用,在一秒钟内形成多达40个肽键,并且几乎不会出错(错误率在1:500,000至1:1,000,000)。每个活细胞中都有大量核糖体起作用,哺乳动物细胞可能包含数百万个核糖体,细菌细胞也含有100,000个核糖体。

当我还是一个学生的时候,人类还并不知道这些核糖体是如何工作的,所以有一些非常优秀的科研小组试图探究核糖体的结构与工作原理。当时科学界认为核糖体是不可能长出晶体的。所谓晶体,就是分子或是复合物的有序排列,当时全世界的科学家都想要实现这些核糖体有序的排列,却没有人成功。那时候我还是个经验非常浅的科学家,我心里知道发现蛋白质的构成和工作原理将会是多么让人激动的事。

当时科学家们试图从细菌中提取核糖体,因为相比提取人类的核糖体,细菌的更容易提取,但他们都失败了。于是,他们解释说核糖体是由多元素构成的,不稳定且结构多变。而我的想法则不同,我的考虑因素是当提取核糖体的时候,只有一半甚至少于一半的核糖体是活跃的。当我将这个想法与我的同事分享时,也得到了认可。于是我们开始探索。

死海

位于以色列的死海,盐分十分高,当夏天温度很高的时候,水分蒸发后就留下了这些(盐分很高的块状物,如上图所示)。尽管在这种高盐度的环境中仍生存有众多活跃的微生物,图中两边粉色的微生物我们称之为“盐藻”(Haloarcula marismortui),这种微生物可以在非常极端的环境中生存,结构非常稳定。

盐藻(Haloarcula marismortui)

我和同事用死海中的这些微生物作为样本,进行大量培养,并把其中的核糖体分离出来。经过六年的实验,终于长出了25种不同的晶体,而且我们发现晶体的纯度越高,排列更有序,结构就越清晰。但结果让人遗憾,因为晶体在X光的照射下会自己降解,分子受损,晶体无法再使用。所以我们只得到了晶体,却没能阐释清楚晶体的内部结构。

此时,我们面临的困难就像是面前有一座珠穆朗玛峰,要么放弃,要么坚持探索,但大家都认为我们不会成功。但我选择坚持,当时我们在斯坦福大学在零下195度的温度环境下,试图得到晶体的结构,旁边站着的一位教授还将我称为“绝不可能成功的科学家”。结果,我们成功得到了第一张核糖体的衍射图片,这其后每隔几分钟收集一次衍射图片。对比发现,这些衍射图片几乎没有变化,于是我们证明了晶体结构是稳定的、有序的,最后的成果是多么美丽。

核糖体

这项成果诞生于1986年,在我们成功后,后续的科学家们都在我们研究出的基础上进行进一步的研究。在2011有47000种晶体结构被探索而出,今天已经有86000种结构被发掘,这些成果被运用于我们生活的方方面面,包括我们正在使用的手机。

2009年,我和另外两位同事Venkatraman Ramakrishnan、Thomas A. Steitz获得了诺贝尔化学奖,奖励我们在核糖体结构和功能方面的研究成果。我们的研究大大促进了抗生素领域的发展,即抗生素可以通过干扰根据遗传密码制造蛋白质的过程,来阻止细菌的繁殖。了解了抗生素的原理,也就打开了了解抗药性是如何产生的这个问题的大门,从而能研究出更好的抗生素,包括新型抗生素和改进的抗生素。

科研事业是我一生的热爱,获得诺贝尔奖并没有对我的研究事业造成多么大的影响,我依然在进行我的研究。即使过程中会遇到各种困难,就像当你攀登到珠穆朗玛峰峰顶时,你可能看到前方还有另一座更高的山峰等待你去挑战。

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