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諾獎得主阿達·尤納斯:斯坦福教授稱我是「絕不可能成功的科學家」

2019世界創新者年會(World Innovators Meet 2019, 簡稱WIM2019),於2019年12月6日在北京·國貿大酒店拉開帷幕。本屆大會由中國企業聯合會指導,億歐·EqualOcean、工業和信息化科技成果轉化聯盟聯合主辦,以「科創4.0:共建全球化新未來」為主題,6000餘名來自美國、英國、法國、澳大利亞、瑞士、以色列、俄羅斯、西班牙、葡萄牙、印度、新加坡等二十餘個國家和地區的創新者齊聚一堂,共同總結2019年世界科技與產業創新的成果,預測2020年最新創新趨勢。

本次大會為期三天(12月6日-8日),採用「9 1」的會議結構,即於8日舉辦的「1」場創新領袖峰會,於6日和7日舉辦的「9」場主題論壇。9場論壇分別圍繞當下最熱門的零售新消費、金融科技、投資新趨勢、智能硬科技、醫療大健康、產業互聯網等領域,以及青年、女性和科學企業家等群體展開。

在12月8日舉辦的創新領袖峰會上,2009年諾貝爾化學獎得主、以色列晶體學家阿達·尤納斯(Ada Yonath)教授蒞臨大會,並圍繞「從基礎科學到現代醫藥,我的創新之路」這一主題進行分享。這位曾經被稱為「絕不可能成功的科學家」,通過數十年不懈的努力和堅持,成功詮釋了晶體結構和功能,她的研究成果被運用於我們生活的方方面面,並大大促進了原有抗生素藥物的改進與新式抗生素的研發。

以下是速記整理(有刪減):

大家好,很高興再次來到中國。我上一次來中國是在大約上個世紀60、70年代,現在中國變化很大,中國在不斷地創新,科學研究方面的進步顯著,不論是工業還是商業,進步都是非常驚人的。億歐是一家具有創新力的公司,他們幫助科技公司成長,不斷與時俱進,很感謝他們邀請我來到這裡,和大家聊一聊「創新」的話題。

我發現,在科學研究領域,大多數科學家都是男性,不論是在中國還是其他國家。我希望在中國的科學界和企業界,男性在創新方面發揮力量和作用的同時,也能夠給女性一些位置。

下面,我來聊一聊我的創新之路。

首先,我希望和大家分享一個我們在實驗室里做的實驗。在所有生命體當中,蛋白質執行著幾乎所有的基礎功能。蛋白質的種類很多,每一種都對應著不同的職責,例如酶作為催化劑在人體中促進各種化學反應,實現新陳代謝;胰島素能促進全身組織細胞對葡萄糖的攝取和利用,調節糖代謝。酶和胰島素又有細分,在不同細胞的不同結構下,執行的功能也是不一樣的。就像是回形針,是用金屬絲彎成環圈形狀的一種文具,但如果改變彎折的形狀,可能給這個金屬絲就不能用來對文件做分類了。

我們的遺傳信息保存在DNA中,RNA聚合酶根據需要將一個基因的DNA拷貝成mRNA進行轉錄,合成RNA,用來指導蛋白質的合成,即完成遺傳信息的轉錄和翻譯的過程,在生物學界稱之為「中心法則」。「中心法則」里 RNA翻譯到蛋白質這一過程發生在核糖體。在人體內,核糖體持續發生作用,在一秒鐘內形成多達40個肽鍵,並且幾乎不會出錯(錯誤率在1:500,000至1:1,000,000)。每個活細胞中都有大量核糖體起作用,哺乳動物細胞可能包含數百萬個核糖體,細菌細胞也含有100,000個核糖體。

當我還是一個學生的時候,人類還並不知道這些核糖體是如何工作的,所以有一些非常優秀的科研小組試圖探究核糖體的結構與工作原理。當時科學界認為核糖體是不可能長出晶體的。所謂晶體,就是分子或是複合物的有序排列,當時全世界的科學家都想要實現這些核糖體有序的排列,卻沒有人成功。那時候我還是個經驗非常淺的科學家,我心裡知道發現蛋白質的構成和工作原理將會是多麼讓人激動的事。

當時科學家們試圖從細菌中提取核糖體,因為相比提取人類的核糖體,細菌的更容易提取,但他們都失敗了。於是,他們解釋說核糖體是由多元素構成的,不穩定且結構多變。而我的想法則不同,我的考慮因素是當提取核糖體的時候,只有一半甚至少於一半的核糖體是活躍的。當我將這個想法與我的同事分享時,也得到了認可。於是我們開始探索。

位於以色列的死海,鹽分十分高,當夏天溫度很高的時候,水分蒸發後就留下了這些(鹽分很高的塊狀物,如上圖所示)。儘管在這種高鹽度的環境中仍生存有眾多活躍的微生物,圖中兩邊粉色的微生物我們稱之為「鹽藻」(Haloarcula marismortui),這種微生物可以在非常極端的環境中生存,結構非常穩定。

我和同事用死海中的這些微生物作為樣本,進行大量培養,並把其中的核糖體分離出來。經過六年的實驗,終於長出了25種不同的晶體,而且我們發現晶體的純度越高,排列更有序,結構就越清晰。但結果讓人遺憾,因為晶體在X光的照射下會自己降解,分子受損,晶體無法再使用。所以我們只得到了晶體,卻沒能闡釋清楚晶體的內部結構。

此時,我們面臨的困難就像是面前有一座珠穆朗瑪峰,要麼放棄,要麼堅持探索,但大家都認為我們不會成功。但我選擇堅持,當時我們在斯坦福大學在零下195度的溫度環境下,試圖得到晶體的結構,旁邊站著的一位教授還將我稱為「絕不可能成功的科學家」。結果,我們成功得到了第一張核糖體的衍射圖片,這其後每隔幾分鐘收集一次衍射圖片。對比發現,這些衍射圖片幾乎沒有變化,於是我們證明了晶體結構是穩定的、有序的,最後的成果是多麼美麗。

這項成果誕生於1986年,在我們成功後,後續的科學家們都在我們研究出的基礎上進行進一步的研究。在2011有47000種晶體結構被探索而出,今天已經有86000種結構被發掘,這些成果被運用於我們生活的方方面面,包括我們正在使用的手機。

2009年,我和另外兩位同事Venkatraman Ramakrishnan、Thomas A. Steitz獲得了諾貝爾化學獎,獎勵我們在核糖體結構和功能方面的研究成果。我們的研究大大促進了抗生素領域的發展,即抗生素可以通過干擾根據遺傳密碼製造蛋白質的過程,來阻止細菌的繁殖。了解了抗生素的原理,也就打開了了解抗藥性是如何產生的這個問題的大門,從而能研究出更好的抗生素,包括新型抗生素和改進的抗生素。

科研事業是我一生的熱愛,獲得諾貝爾獎並沒有對我的研究事業造成多麼大的影響,我依然在進行我的研究。即使過程中會遇到各種困難,就像當你攀登到珠穆朗瑪峰峰頂時,你可能看到前方還有另一座更高的山峰等待你去挑戰。

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