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i-Refill | 2022诺奖:盘点比科学成果更有趣的科学家故事

i-Refill | 2022诺奖:盘点比科学成果更有趣的科学家故事

科学

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欢迎回到本周的i-Refill! 


昨天(10月10日),2022年诺贝尔奖所有奖项尘埃落定,闪闪发光的科学、经济和人文成果又为全球带来的光明的希望与期待。


关于科研成果的详尽分析在专业领域的博客和新闻中已经有详细解读,感兴趣的朋友可以轻松搜索到更多信息。今天的文章,小编希望和大家共同走进闪闪发光的科研成果背后,科学家们的日常与科研故事——与普通人难以快速理解的科学成果相比,这些更贴近日常生活的科学家故事也许会为我们带来更多共鸣与启发,也会对正在创业或有创业想法的朋友一些激励与思考。


由于获奖科学家众多,有关每位科学家的科学故事资料丰富度不一,因此,我们挑选了有详实、可信资料来源的科学家故事与大家分享。一起走进今天的文章。

全文共4133字

阅读时间约6min



# 2022诺贝尔化学奖 #

实用科学的胜利




关于寻找新的化学反应路线,并优先考虑简单性和功能性。


2022年诺贝尔化学奖授予美国化学家卡罗琳·贝尔托西(Carolyn R. Bertozzi)、丹麦化学家摩顿·梅尔达尔(Morten Meldal)和美国化学家卡尔·巴里·夏普莱斯(K. Barry Sharpless),以表彰他们在点击化学(Click Chemistry)和生物正交化学研究方面的贡献。其中,夏普莱斯是第二次获得诺贝尔奖。

用1分钟时间来看看什么是点击化学吧!以下是小编「翻译」的最易于理解版:

正常情况下,两个不同种类的分子不能轻易发生反应。随着点击化学概念的提出,一种被称为化学反应界的「金牌媒婆」的中介物质出现了——就像两块乐高积木放在一起可以「咔哒」一下快速拼接,点击化学出现后,两种分子在放在一块就可以直接反应。


即使不是化学家,拿到底物也能去做化学反应,化学合成的复杂度大大降低了,科研人员也能更加精准地去调控一些化学的关键步骤。最关键的是,这个结合反应迅速,条件温和,适用于多种环境。


诺贝尔奖官方图片很形象地解释了何为点击化学 ©NobelPrize.org

夏普莱斯和梅尔达尔把化学带入了功能主义的时代,并为点击化学奠定了基础;卡罗琳·贝尔托齐因为把点击化学应用到细胞生物学而把点击化学推向了一个新的高,她在生物正交反应领域的工作,正在促进更具靶向性的癌症治疗手段的发展,以及许多其他应用。

如引言所说,很多专业的化学社区/博客都对三位科学家取得的科研成果做了专业分析,以下是我们搜集到的科学家们日常,希望对大家带来灵感:

| 认为自己是探险家,而非科学家的夏普莱斯

夏普莱斯曾因在手性催化氧化反应方面的贡献于2001年获得诺贝尔化学奖。在2001年已经获得了巨大的荣誉之后,他跳出自己熟悉的领域,开拓了一个全新的研究方向,提出了点击化学的概念。

诚然,大家对走在时间前沿的新概念总是持怀疑态度,夏普莱斯在提出点击化学概念后,曾遭受大量抨击与批判,包括著名的合成化学家和他的老朋友们。有一段时间,夏普莱斯出去作报告时,特别多人喜欢来看——不是因为他们想看看什么是点击化学,而是听说夏普莱斯疯掉了,想到现场看看他到底疯到了什么程度🙃。

但时间说明了一切。此次二度获奖,意味着他在两个截然不同的领域做出了开创性工作,也让他成为历史上罕见的两次获得诺贝尔奖的科学家。

夏普利斯形容自己是一位探险家:“如果你想发现新事物,千里之行的第一步就是要学会与不确定性共存,并学会接受失败如常,因为寻找未知事物的风险就像成为一名从不系安全绳的高空杂技演员一样大。

探险家也不怕「失败」。夏普莱斯层对自己的学生说:“当我在实验台上工作时,我的大多数反应都行不通,但我从来没有将它们视为失败。我行不通的想法总会给我带来关于下一步尝试的更多想法。因此,我的词典里没有‘失败’这个概念。”

做实验做到兴头上的夏普莱斯 ©The Royal Society of Chemistry

保持持续探险的动力,是对科学的无穷好奇心。在夏普莱斯的学生看来,他对其他事情都不在意,眼里心里只有科学,完全由好奇心驱动做研究。他并不急于发表论文,而是提倡要做原创性发现,永远保持专注和好奇——因此,在长期的专注研究中,夏普莱斯不出手则已,一出手发表论文就是「惊天动地」。

夏普莱斯曾在一次报告中向听众提到,自己小时候的最大理想,就是拥有一条自己的渔船,可以出海去探险,钓上一条稀世罕见的腔棘鱼。他万万没有想到,日后的自己会成为一名化学家,在分子的海洋里捕捞垂钓,钓上一条条化学反应的大鱼鲸鲲。

| 把人生写成爽文剧本的卡罗琳

即将56岁的卡罗琳·贝尔托西成为了诺贝尔百年历史上第八位获得化学奖的女科学家。获奖后,媒体都将视线投射到她的身上,而人们惊喜地发现:卡罗琳的人生和科研经历实在太酷太有趣。

【要达成一个大目标,你不需要清楚整个路径】

卡罗琳毕业于哈佛大学,而当时被录取的原因是她初中的足球天赋和音乐造诣。但在父母的强烈建议下,她还是选择了一门在当时「能养活自己」的专业:医学,又在大一下转到了生物学专业;然而在大二那一年接触到有机化学时,卡罗琳终于找到了比音乐更有趣的事,从此开始进入化学的世界。

卡罗琳曾经的重金属乐队队友、如今的摇滚明星在她获奖后祝贺,大家纷纷感叹次元壁破了

但卡罗琳的化学之路并不是传说中的如鱼得水,在她的同学纷纷前往各大有机化学实验室开始暑期学习时,她找不到任何一个愿意接受女性学生的地方。但幸好,卡罗琳有充足的学术背景:有机化学不行,她还可以转学生物化学,生物化学再不不接受,她还可以捡起父亲灌输给她的老本行物理化学……

最终,她的暑期项目定在了物理化学:制作能够检测化学反应产生的压力波的仪器。这对她来说是一个极大的挑战,在最开始她根本摸不到路子,不知如何下手,但硬是咬着牙开始一步一步尝试。


回忆这段经历时,卡罗琳认为这奠定了她对科研的认知:“它让我知道,要达成一个大目标,你不需要清楚整个路径。你只需要每天做一点,清除一些杂物,到最后自然会有路径显现。”

后来,她学习了编程语言控制仪器,又将数字信号转化成图形……最终,仪器终于做了出来,她关于这个项目的论文也获得了Thomas T. Hoopes 本科论文奖。

【咬牙坚持,真的会守得云开见月明】

后来,卡罗琳她转去伯克利跟随Mark Bednarski教授攻读博士学位。然而,在卡罗琳读博第三年的时候,导师遗憾地确诊了直肠癌。确诊后,Bednarski离开了实验室转向医学专业,攻读医学博士专业,希望能够找到杀死癌细胞的方法,后来又成为了斯坦福大学放射学系的教授,战癌14年,也成为传奇故事。

但对于卡罗琳来说,读博读到一半导师突然离开,这对任何一个读博的学生来讲都是晴天霹雳,而一般的解决办法,只能是自认倒霉,换一个课题组重新开始。

但当时,经过慎重考虑,卡罗琳做了大胆的决定:她要继续她的研究——她说服另外两个学生,决定「自己指导自己,继续当时的实验。

于是,卡罗琳和另外两位同学拥有了多重身份:是博士生,也是指导自己的博士生导师,还是实验室的管理者。他们每天的人物包括:自己写论文、投稿、给期刊编辑打电话,和杂志编辑吵架说审稿人的建议不合理。

在极强的高压下,实验项目顺利完成了。卡罗琳回忆说:对于我来说,我很感激。我的项目完成了,也不需要在新实验室重新开始。这段咬牙坚持的经历告帮我揭开了实验室负责人的神秘面纱,我很早就知道运营实验室需要做什么,尽管实验室很小。”

这段自己知道自己的经历,也让她成为了一个出色的、善于激发学生潜能的科研指导者。


# 2022诺贝尔生理学与医学奖 #

让我们更清晰地看到自己




帕博对尼安德特人的研究更是做出了举世无双的贡献,推动了人类对我们自己的了解——毕竟对人类来说,最重要的事情之一始终是,认识我们自己。


2022年诺贝尔生理学与医学奖授予了瑞典科学家、进化遗传学权威斯万特·帕博(Svante Pääbo),表彰他对已灭绝古人类基因组和人类演化的发现我国医药学家屠呦呦在2015年因发现青蒿素而被授予的诺奖就是生理学与医学奖)。

帕博是致力于探索现代人类与古代人类的关系、古代不同人群关系的著名科学家,他解开了人类演化史中的一个又一个谜团。30多年来,他以分子生物学分析基因序列,推演人类起源、进化、迁移,今年67岁的帕博仍是一个活跃的研究者,他依然期待着去发现世上埋藏的、不为人知的古人类遗骨,每一块遗骨都可能成为一块珍贵的拼图。

在学术界试图还原人类演化历史的过程中,帕博为古人类的研究贡献了宝贵的方法和技术,比如著名的古DNA超净实验室;此外,他还利用分子生物学的方法研究古人类和其他古生物,这使得古人类学研究增加了一个全新而重要的视角,甚至在一定程度上开创了一个新的领域:古基因学(paleogenetics),这个领域让我们越来越清晰地理解:人类从何而来,又因何为人。而帕博对尼安德特人的研究更是做出了举世无双的贡献,推动了人类对我们自己的了解——毕竟对人类来说,最重要的事情之一始终是,认识我们自己。

关于帕博的诸多重要学术成果,大家可以轻松在网上找到答案。本文想和大家分享的是这位科学家的科研故事。

| 想要快速进步,社交能力必不可少

古人类遗传学的研究难点主要有两个:如何区分真正的古人类基因与外来基因,以及如何说服别人以获得研究珍贵的样本的机会。

因为任何古代样本,都是用一点少一点、不可再生、不可复制的存在,而要研究其中的基因,则必然要对样本进行损耗和破坏。而帕博在开创研究方法和搞到研究样本上都是高手。

帕博的专业研究能力已不必多说,以下是帕博的一些社牛时刻:

在研究木乃伊的阶段,他就说服木乃伊博物馆的馆长,让他从木乃伊的断裂处取样,取一小块皮肤或肌肉组织,进行DNA 提取(这是怎样高超的说服能力);


1996年,他和德国博物馆馆长成为朋友,馆长允许他取出一小块尼安德特人标本的肱骨进行研究,正是这次研究开启了尼安德特人基因研究的先河;


帕博主动和俄罗斯的古人类学家展开合作,因此获得了西伯利亚丹尼索瓦洞穴中挖掘出的女孩小指骨,于是全世界知道了丹尼索瓦人。

还有一个小故事:当帕博把木乃伊里能克隆出的基因建了一个分子文库,正想给《自然》投稿时,他发现有人先发了类似的研究——1984年,《自然》发表了美国加州大学柏克莱分校的艾伦·威尔逊(Allan Wilson)的一篇论文,讲的是从一只100年多前的斑驴(此物种已灭绝)中提取DNA。

帕博对于“被抢发”了很伤心,但他觉得对方可能会对自己的研究感兴趣,一向渴望向他人学习的帕博大方地把自己的论文寄给了威尔逊,对方对帕博未发表的论文印象深刻,甚至误以为帕博是博导,称呼他为“教授”,表示自己想去帕博的实验室访问,于是一篇没有读者的论文,在帕博的努力下收获了新的认知渠道。

而帕博的回信为自己争取到了在彼时全球唯一一个专门研究古代基因的实验室做博士后的机会:他回信给威尔逊说自己甚至还不是博士,但希望能去威尔逊的实验室做博后。从此,帕博迎来了真正的职业生涯转折点,他的研究也走上了快车道。1985年,帕博的木乃伊研究同样发表在《自然》期刊上,他从一个大概2400年历史的儿童木乃伊左小腿的皮肤里,克隆出了长达3400碱基的DNA片段。

埋头钻研的精神必不可少,但拥有较强的社交能力,必然会对自己的研究或正在进行的项目大有裨益。

| 勇敢点,见到机会先上手

在90年代,帕博好不容易遇到了测序尼安德特人的基因组的机会,他非常清楚做成这件事需要三样缺一不可的要素:大量的研究资金、很多基因测序仪、保存良好的尼安德特人骨头——这三样当时的帕博全都没有。

但面对机会,帕博没有给自己犹豫的时间,他选择相信自己,先抓住机会再思考对策。幸运的是,凭借过硬的研究实力和出众的社交能力,他的实验团队很快搭建完成,缺少的要素也慢慢通过各种方式补全。

帕博回忆到:虽然“不打没准备的仗”是最稳妥的方式,但是在难得的机会面前,如果对自己足够自信,也还是有突破的可能。

实验团队搭建完成后,1997年,帕博首次确定了第一个来自尼安德特人的基因序列。通过比较尼安德特人和现代人的DNA,他首次证明尼安德特人不是现代人类进化中缺失的一环,而是一个不同的分支。

2010年,帕博首次绘出了尼安德特人完整的基因组草图。这种高质量的史前人类基因组序列,能帮助重建人类的演化历史。

拍合照时,好心的帕博建议大家蹲下来,让尼安德特人显得高一点 ©thanhniennews.com

他还发现,尼安德特人和早期现代人之间曾经有过杂交。虽然非洲人和尼安德特人的基因没有相似之处,但在非洲之外的现代人类,其基因组中有1%~4%的DNA 来自尼安德特人,从此证实现代人类的演化史不是纯粹的“走出非洲”,而是“走出非洲,并顺便交往了一些尼安德特人”。

对中国科学界而言,今年的诺奖季有点特别。10月3日至5日揭晓的三大自然科学奖项中,几乎每个奖项都有值得一提的“中国故事”——

生理学或医学奖得主斯万特·帕博领导的研究所,在2009年就与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所共建联合实验室,帕博培养的中国博士付巧妹多年担任联合实验室主要负责人,她如今已成为全球古基因组研究领域的知名学者。

物理学奖三位得主之一的安东·塞林格正是我国量子科技领军人物潘建伟院士的博士生导师。塞林格此次得奖所列出的量子通信实验论文中,中国团队的工作提到了7项。中国量子科技的崛起,也成就了塞林格与潘建伟之间“从师生到竞争者、再到合作者”的佳话。

本年度“二刷”化学奖的夏普莱斯六年前主动递出“橄榄枝”,将此次获奖成果的“种子”埋在了上海。那一年,他与中科院上海有机化学研究所签约建立实验室,希望将自己科研生涯的最后时光留给上海,因为“这里是做科研的最佳地点之一”。

世界知识产权组织最新发布的《2022年全球创新指数报告》显示,中国创新能力综合排名较上年提升1位,与2012年相比跃升了23位。

把目光回归到个人,身处各个行业的我们也可以深入思考:如何才能像诺奖得主一样,在自己热爱的领域深潜,收获开疆拓土式的第一次?

对世界万物的好奇心、持之以恒的专注力、迷茫时做好眼前事的定力、敢于做出不一样选择的担当、善于和别人沟通合作的社交能力、见到机会不放过的勇气......期待通过上述科学家的故事,可以为大家提供能量,并尽量转化成适用于每个人的灵感,也希望有更多朋友可以把梦想变成现实。

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