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文奇(半路出家转攻生物,物理学家文奇靠“核糖体”逆袭得诺贝尔奖)

2025.02.17 来源: 浏览:

生命体宛如一台复杂而精密的仪器,众多不同的零件在各自的岗位上恪尽职守,维持着生命活动的有条不紊。

而这一切的幕后功臣之一,便是细胞中的特定颗粒——核糖体。

它就像是生命化学工厂中的卓越工程师,肩负着翻译DNA所携带密码的重任,

进而产生种类繁多的蛋白质,这些蛋白质犹如精准的调控器,分别掌控着人体内不同的化学过程。

核糖体在生命体系中扮演着至关重要的角色。

它的功能如同生命活动的基石,对于理解生命的本质以及探索疾病的治疗方法具有不可估量的意义。

半路出家转攻生物,物理学家文奇靠“核糖体”逆袭得诺贝尔奖

20世纪80年代,生物学领域正经历着如同20世纪初期物理学那般翻天覆地的变革,

然而,在这个风起云涌的时代,文奇・拉马克里希南似乎还未与这场变革产生紧密的联系。


半路出家转攻生物,物理学家文奇靠“核糖体”逆袭得诺贝尔奖

文奇:从被拒到逆袭,他用实力证明跨界也能成功


1975年,在物理学研究上毫无建树的文奇决定转攻生物学领域。

然而,他的转型之路却充满了坎坷。先后被耶鲁大学和加州理工大学拒之门外,让文奇陷入了靠妻子养活的窘迫境地。

但幸运的是,1976年,加州大学圣迭戈分校向他伸出了橄榄枝,接受了他的申请,不仅愿意收他做生物学博士生,还提供了奖学金。

于是,文奇带着妻子、孩子以及丈母娘,搭上朋友从俄亥俄驶往加州的顺风车,开启了新的人生篇章。

来到加州的第二年,文奇在《科学美国人》上读到了一篇关于核糖体的文章。

半路出家转攻生物,物理学家文奇靠“核糖体”逆袭得诺贝尔奖

文中描述的利用中子散射技术确定核糖体不同蛋白质位置的方法,让身为物理学家出身的文奇敏锐地意识到了其中的机遇。

因为物理学家们都熟知这种技术,却很少有人将其应用于生物学研究。

而这篇文章的作者之一唐・恩格尔曼又是文奇的老熟人,此前还曾向他抛出过橄榄枝。

文奇立刻写信给唐,表示愿意在他手下做事,但唐回信告知文奇,自己目前没有博士后的位置,不过将他推荐给了彼得・摩尔。


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在质疑中坚持,揭开核糖体的神秘面纱


1978年秋,文奇驱车前往耶鲁大学,在彼得・摩尔的麾下开始了他对核糖体的研究之旅。

当时,科学界虽然已经大体了解了核糖体的功能以及它是由两个大小亚基构成的结构特点。然而,当文奇告诉别人他正在研究核糖体时,却常常遭到他人怜悯的质疑,认为核糖体的研究似乎已经完成。

但文奇深知,核糖体就如同汽车一样,虽然人们知道驾驶员手握方向盘、脚踩油门就能让汽车行驶,但对于汽车的实际运行过程,也就是核糖体合成蛋白质以及读取信使RNA的具体过程,大家还知之甚少。

在彼得・摩尔的指导下,文奇的主攻方向确定为弄清核糖体中50种蛋白质的具体位置。

经过三年的不懈努力,文奇成功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,在唐的介绍下,文奇来到了橡树岭国家实验室。

半路出家转攻生物,物理学家文奇靠“核糖体”逆袭得诺贝尔奖

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。

然而,正式进入实验室工作后,文奇却发现自己在这里只是一个打下手的角色,主要职责是与生物学同僚们协助物理学家进行中子散射实验,而并非自己开展独立的研究。

这让文奇刚进实验室就产生了离开的念头。

但他的家人却十分喜欢橡树岭美丽的花园和田园般的生活,文奇无奈之下,只能收起自己的抱负,在实验室中苦苦支撑。

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,文奇被邀请前往那里工作,实验室还承诺会给他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才住了一年零三个月的新房子,于1983年搬去了长岛。

搬到长岛后,文奇虽然时不时还会进行核糖体实验,但他发现自己和该领域的生物学家们在破解核糖体的工作中并没有取得任何实质性的进展。

文奇的生物学研究似乎又陷入了如同10年前物理学研究那样的困境。


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文奇:用坚持和智慧,破解核糖体结构之谜


从20世纪80年代开始,艾达・尤纳斯就一直在核糖体研究上努力寻求突破。

1991年,艾达完成了对亚基晶体的重大改进,从理论上来说,科学家们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・亨德里克森利用钬原子解析蛋白质结构时得到的图像极为壮观。

文奇了解到钬和镧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,而他也知道很多镧系元素原子会在十几个地方与核糖体结合。

此时,文奇意识到自己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。

半路出家转攻生物,物理学家文奇靠“核糖体”逆袭得诺贝尔奖

此时,整个核糖体研究领域已经开始人满为患,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・斯泰茨加入了进来。

当时的核糖体研究主要集中在名为50S的亚基上,文奇动起了小心思,决定不随大流追热点,而是在30S亚基赛道上悄悄努力,期望能够惊艳众人。

正当文奇在犹他大学忙着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。会议上,彼得和艾达分别展示了自己在50S亚基上的最新研究成果,文奇倍感轻松,因为他只是50S亚基竞赛的旁观者。

然而,当艾达展示了他在30S亚基上的最新成果时,文奇简直不敢相信自己的眼睛。他原本以为自己在悄悄努力,却没想到变成了与学界大牛之间的正面交锋。

会议的后续内容文奇完全没有听进去,会后他还被拉去跟包括艾达在内的几位学者一起在湖边散步。回到大学后不久,文奇接到了艾达的电话,艾达告诉他,自己在30S亚基的研究已经遥遥领先,甚至可以识别出文奇解析出结构的蛋白质。

文奇觉得天都塌了,正当他考虑是否要放弃研究时,同事的冷静分析让他重拾信心。文奇下定决心,要在30S亚基研究中开拓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小组的领导,全力研究30S亚基。

很快,他确认了30S亚基的轮廓及其特征形状,看到了30S中1/3的分子结构以及蛋白质和信使RNA互相连接的复杂结构。这个突破来得正是时候。

半路出家转攻生物,物理学家文奇靠“核糖体”逆袭得诺贝尔奖

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,全场先是沉默,随后便是激烈而嘈杂的讨论。当看到面无表情的艾达时,文奇意识到自己不仅追赶了上来,而且还领先了他一个身位。

在接下来的岁月里,文奇、艾达、汤姆・斯泰茨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卓越贡献。

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,继续为科学事业贡献着自己的力量。

文奇・拉马克里希南的故事是一个关于坚持、创新和竞争的传奇。

他在核糖体研究领域的不懈努力和卓越成就,不仅为科学界带来了重大突破,也为人类的健康和未来带来了新的希望。

他的经历激励着无数的科学家在追求真理的道路上勇往直前,不断探索生命的奥秘。#科普#

文本来源 @返朴 的视频内容

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