年度人物┃GFP：Lighting Up Life

GFP：Lighting Up Life

報告人：馬丁?查爾菲（2008年諾貝爾化學獎獲得者、美國哥倫比亞大學教授）

非常感謝，非常高興能夠參加這樣一個科學家的盛典——包括科學家、工程師以及藥學家的慶典。我非常高興能夠參加這樣一個活動，我希望通過這樣的盛典，人們會認為科學家是非常與眾不同的。

我也花了很長時間意識到了這一點，因為人們告訴我了一些非常奇怪的觀點，就是大眾眼中的科學家是什麼樣的。我們聽說了過去很多偉大的科學家——牛頓、愛因斯坦、達爾文等等，但是當了解這些人的時候，我獲得了很多關於科學家錯誤的觀點。

這些錯誤的觀點都是什麼呢？首先，人們認為科學家都是天才，如果不是天才就不能成為科學家。第二，科學家的實驗總是能夠成功，因為他們是天才，科學家的思維方式跟我們是完全不同的，他們使用科學方法來解決問題，並且做這些有意義的實驗。另外一個可笑的事情是，看起來科學家總是獨自工作，他們從來不跟其他人合作，儘管可能有一個助手，這個助手也只是做一些輔助性的工作。還有一點，我所聽到的過去這些科學家儘管有一些特例，但其他科學家都是白人。

很不幸很多人現在還是這樣認為的。事實上，過去7年里，在我的實驗室開展研究的人來自於世界各地。他們是各種各樣不同的人，有著不同的觀點、不同的興趣點，但我們都一起合作。我在美國所了解的多數實驗室都是類似的情況。非常幸運的是，我的實驗室有一些非常傑出的博士生來自中國。如果你看一下我的論文，就會發現，基本上我所開展的每一個重要的研究或論文中都有中國科學家參與的身影，他們也在我的實驗室開展工作。

接下來，我給大家講一下綠色熒光蛋白的故事。

我換一種方法來解釋吧。如果這是一個標準的科學故事，那麼我們有幾個問題需要解決：第一，我們能不能看到特定的動物身上的細胞，而且是活著的動物細胞？

這是一個非常小的蟲子，是我們神經細胞上的一個線蟲。我們看一下它，可以看到細胞，但不知道這是什麼細胞，因為這個動物是透明的，我們沒有辦法真正看清。另外，生命是一個動態的進程，我們需要長期觀察生命的變化，長時間會發生什麼，也是基本沒辦法看到的，因為我們一個時間只有一個單獨的影像，這些影像都彙集到一起才能進行猜測。

這裡就出現了一點問題，我們沒有辦法知道這些圖象是從哪裡來的。另外DNA、RNA都會產生蛋白，可是DNA在哪兒發生作用？它的基因是在哪裡被關閉的？對此，我們了解的很少，我們有一些方式可以找到這個蛋白質，可以用抗體，可以通過基因來尋找，但是我們僅僅能發現一點。這是在我的實驗室看到的，這個透明的動物，我們可以看到它的某些細胞。比如，這是一個製備的組織，來自於一個死的動物，這個動物死了之後我們對它進行滲透，看它的基因在哪裡是有活性的，可它不會告訴我們長時間的情況。

1989年，我參加了一個研討會，了解到日本科學家下村修（2008年與馬丁?查爾菲、錢永健共同獲得諾貝爾化學獎）在1962年發生的非常好的一個事件。他們意外地發現，維多利亞多管水母中可以發出很好看的綠光。當時，大家不知道這是怎麼發光的，所以他開始研究，但他重複做了很多次實驗，每一次都失敗了。

有一天深夜，他回到家吃了晚飯，把所有的實驗用品都丟到了下水槽。當時，下水槽里有很多東西，包括海水，當他要離開的實驗室的時候，看了一下水槽，發現這裡的東西在發光。這讓他非常驚奇，因為之前都沒有發過光，他發現這個下水槽和裡面的海水中有鈣離子。隨後，他做研究每一次都會把鈣離子放進去。

這是一個非常偶然的發現，也是科學之中經常使用的方式。比如說，我們把東西扔到了地毯上，扔到了下水池裡，又把它找回來，就發現它奏效了。下村修發現了一種發光蛋白，也叫水母素，跟鈣離子在一起的時候就會發光，也就是發光水母。發光水母現在看起來是藍色的，可它發的光是綠色的，這種蛋白也就被稱為「綠色蛋白」，現在叫作「GFP綠色熒光蛋白」。實際上，GFP是不發光的，只是轉換光，把藍光轉換成綠光。

當我在那個研討會上聽到有人介紹這方面的工作——你要知道，我特別想了解對一個透明生物來說，它的基因什麼時候具有活性——非常興奮。我意識到，可以把GFP放入到這種透明動物之中，這樣我就總能看到這個動物了，因為它也能發出綠光。

這真的讓我太興奮了，甚至都忘記關注研討會上的其他內容。隨後的幾年裡，我就開展了相關的研究，但是，論文卻發表不了，為什麼呢？因為他們不喜歡我論文的題目，「綠色熒光蛋白：一種新的基因表達標識物」。他們說，他們做的所有東西都是新的，不應該在標題中再加入「新」字。我有一些生氣，再次提交論文的時候，換了一個更長的標題。他們接受了，但希望能夠縮短一些，我又縮短了。標題搞定之後，又遇到一個新的問題，我提交了圖片可以放在封面上，但是編輯告訴我：「我們很喜歡你的圖，但我們不喜歡封面是綠色，能不能改一改顏色？」我當然說不能改，很幸運，到最後他們尊重了我的意見。

最後的問題是，我們提供了很多樣本，其他人也做了一些實驗。在發表文章之前，這些人跟我說，這個東西在我們的系統中很有用。我聽了非常興奮，想用他們的研究做論文的輔助。其中有一個人讓我非常煎熬，他提出了很多要求，除非滿足這些要求，我才能夠引用他的工作——連續兩個月每個周六的早晨我都要給她做咖啡，給她做法餐，還要每天給她倒垃圾——這個人就是我的妻子。

基因是由兩部分組成的，一部分是要做成什麼；另一部分會告訴我們，什麼時候在哪裡以及多少能做成這樣一個東西。我們所做的是拿到控制區之後，加入綠色熒光蛋白。但我妻子是把這兩部分都拿過來，那麼，綠色熒光蛋白就成了一個燈，當這個蛋白從一個細胞轉移到另外一個細胞的時候，就可以更好地追蹤。

現在，綠色熒光蛋白在很多類型的細胞中得到了應用。使用它，有兩個好處：一是可以放到動植物或者細菌之中，一次性就可以，它們就會有自己的後代；另一個好處是，我們可以觀察一個活的組織，觀測並且追蹤它的變化，我希望能夠起到作用。

科學家們希望得到其他顏色的熒光蛋白，錢永健先生和我們共同分享了2008年諾貝爾化學獎，他發明了很多其他不同顏色的熒光蛋白。他在小鼠的大腦當中通過各種顏色的標誌去顯示其中的組織，而且還進行了很多不同顏色的組合。他給其中一個組合起了個名字叫「彩虹腦」，不僅看起來漂亮，而且確實能夠幫助我們更好地識別大腦神經系統。

一共有660篇論文都已經引用了綠色熒光蛋白的一些研究成果，也解決了很多科學問題。我想說，在這裡面有3個層面的內容，比如它可以進行基礎性研究，在我們的實驗室當中就可以通過綠色熒光蛋白更好地去看活體細胞。

在應用層面，以一個感染艾滋病毒的小鼠細胞為例，通過綠色熒光蛋白來進行標記的話，就可以追蹤這個病毒細胞是怎麼從一個部位轉移到另一個部位的，可以幫助科學家們去研究一些治療艾滋病的藥物；而且也可以通過它更好地去了解一些新陳代謝的過程，以及一些癌症在代謝當中的特徵和流程。所以說，它的應用還是非常廣泛的。

此外，還有一些沒有預期到的應用，比如可以用於檢測地雷，有些地雷可能就是埋到了底下3米左右的深度，但具體埋在哪裡也不知道，此時，就可以在細菌里注入綠色熒光蛋白，噴洒到一個範圍內，然後用一種燈去看地雷的具體部位。這個實驗並不是每一次都能特別準確地得到結果，有時候也會有錯誤。所以，現在很多科學家還在持續不斷地改進這些實驗。為什麼要做這件事？因為很多在戰爭中殘留下來的地雷沒有被發現，它們的傷害性是非常大的，研究好這件事非常有意義。

日本希望能夠做一個研究，把綠色熒光蛋白放到蠶里，就可以生產出一種熒光的絲綢。但是我本人並不是特別認同，因為我不知道你會不會想要總有一個紫外線燈照著你，讓你顯現出身上的熒光顏色。還有人建議把綠色熒光蛋白用到「綠巨人」這個角色的塑造上面。不管怎麼說，綠色熒光蛋白確實應用非常廣，已經應用到人類用品上。

最後我想說，科學的成功來自很多不同的渠道。和我一起分享諾獎的，像下村修，他認為不能夠持續地在學校學習，要去真正的實踐。錢永健在美國得到了最好的一個科學獎（西屋科學人才選拔賽一等獎，是美國歷史最久、最具聲望的科學競賽，參賽者以高中生為主，又稱「少年諾貝爾」，錢永健16歲得獎。）而我本人學習成績並不是特別優秀。

我覺得把我們幾個連在一起，就是因為我們對這個研究確實都是非常興奮的，絕大多數的這種科學發現其實都具有偶然性。下村修經常說，我們只是偶然發現這個現象才進行進一步的深入研究。

我覺得很重要的是，有時候你也許對有一些經驗是無知的，然後你要持續去嘗試。有些人想要把綠色熒光蛋白放在細菌里，經常有別人說別浪費時間了，肯定不能奏效。所以我們要有一定的堅持。

最偉大的科學家們總是在不斷推進工作進展。在綠色熒光蛋白的發明過程當中，我們覺得確實遇到了很多非常有智慧人，我們把他們聚集在一起，把大家所有的智慧融合在一起，才有了最後的結果。很幸運我們有這樣的自由可以去進行這樣的研究。其實，並不是美國的國家機構給我們簽個合同，讓我們去做一個什麼樣的實驗，對科學家來講，有充分的熱情去研究我們感興趣的課題，才是非常重要的。

而且，在實驗室里去進行創新，學生以及博士後都是創新的主力。我們不能夠片面去看世界，片面去看生物學，要從所有生物機體角度去研究才有意義。我去過的所有這些國家，都在倡導說要實現一個非常了不起的目標，這當然很好。這些目標往往人們會覺得應該在短期內實現，但其實我所知道的這些出色的科學家都花了很長時間。比如，下村修是在1962年開始研究的，我在1992年研究課題，1994年發表論文。我們都花了很長時間去研究，有時候有點像一場賭博，你需要在最基礎的研究上賭一把，因為後面所有的應用必須在基礎研究完成之後才可能出來。

1969年，一位物理學家在美國國會進行演講，提到當時很多人都存在質疑的一個科學項目——粒子加速器。當時還在越戰期間，一位參議員提到這種粒子加速器對於國防以及國家安全的意義，認為沒什麼幫助，他認為只有在尊重、熱愛我們的文化的時候，不管你是一個畫家、一個雕塑家或者一個詩人，我們能做的一切必須是能夠值得去捍衛的，這才是真正在捍衛這個國家。

謝謝大家。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！