美英科学家获2018年度诺贝尔化学奖

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当地时间10月3日上午11时45分（北京时间10月3日下午5时45分）2018年度诺贝尔化学奖揭晓。今年该奖项的获得者是美国的弗朗西丝·阿诺德（Frances H. Arnoid）、美国的乔治·史密斯（George P. Smith）和英国的格雷戈里·温特（Sir Gregory P. Winter）。


弗朗西丝·阿诺德因研究酶的定向进化而分享一半奖金。乔治·史密斯和格雷戈里·温特因研究缩氨酸和抗体的噬菌体展示技术而共享另一半奖金。

他们利用了进化的力量

进化的力量通过生命的多样性而显现出来。2018年诺贝尔化学奖得主掌握了进化，并将其用于给人类带来最大利益的用途。定向进化产生的酶被用于制造从生物燃料到药品等各种事物。抗体通过一种叫作噬菌体展示的方法进化而来，可以对抗自身免疫性疾病，在某些情况下还可以治愈转移性癌症。

自从生命的第一粒种子在约37亿年前出现，地球上的几乎每个裂缝都充满了不同的生物体。生命向热泉、深海和干旱的沙漠扩散，而这均因为进化解决了诸多化学问题。生命的化学工具——蛋白质得到优化、改变和更新，从而创建了令人难以置信的多样性。

今年的诺贝尔化学奖受到进化力量的启发，并且利用了相同的原理——基因改变和选择来开发能破解人类化学问题的蛋白质。

接下来今年诺贝尔化学奖的一半被授予弗朗西丝·阿诺德。1993年，她进行了第一次酶的定向进化，酶是催化化学反应的蛋白质。此后，她改进了目前用于开发新型催化剂的常规方法。弗朗西丝·阿诺德的酶的用途包括生产环境更友好的化学物质，如制药以及为更加绿色的运输环节进行可再生燃料的生产。

今年诺贝尔化学奖的另一半由乔治·史密斯和格雷戈里·温特爵士分享。1985年，乔治·史密斯发明了一种被称为噬菌体展示的良好方法。噬菌体（一种感染细菌的病毒）可用于进化新的蛋白质。



弗朗西丝·阿诺德于1956年出生在美国匹兹堡，1985年从加州大学伯克利分校获得博士学位，现为加州理工学院化学工程、生物工程和生物化学系教授。

从1901年到2018年，诺贝尔化学奖共颁发110次。此前，女性共获得诺贝尔化学奖4次。今年，弗朗西丝·阿诺德成为第5位获得诺贝尔化学奖的女科学家。之前的4位获奖者分别是1911年的获奖者玛丽·居里（同时在1903年获得诺贝尔物理学奖），1935年的伊雷娜·约里奥·居里，1964年的多罗西·克劳富特·霍奇金，以及2009年的阿达·约纳什。

乔治·史密斯于1941年出生在美国康涅狄克州诺瓦克，1970年从哈佛大学获得博士学位，现为密苏里大学生物科学学院荣誉教授。

格雷戈里·温特爵士1951年出生于英国莱斯特，1976年获得英国剑桥大学博士学位，现为英剑桥大学MRC分子生物学实验室荣誉研究负责人。

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地球的生命经过长期进化最终获得强大的适应力，散布于各种严酷环境，包括热温泉、深海以及沙漠等。如果能够借助进化的力量，我们在化工、医学等众多领域中遇到的难题也就迎刃而解。

美国科学家弗朗西丝·阿诺德、乔治·史密斯以及英国科学家格雷戈里·温特正是基于相同理念，在实验室模拟自然进化，通过不同途径释放进化的力量，获得了瞩目成果，他们也因此被授予２０１８年诺贝尔化学奖。

在全球发展清洁能源的过程中，成本与高效、清洁一直存在矛盾，传统的方法已很难适应发展，需要研究人员找到新方法来实现这一目标。阿诺德并没有把希望寄托在传统化学方法上，而是将目光投向了酶。酶是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或ＲＮＡ，是一类重要的生物催化剂。

中国教育部长江学者特聘教授、华南理工大学生物科学与工程学院院长林章凛曾在阿诺德的实验室担任博士后。他接受新华社记者采访时说，阿诺德的巨大原创性贡献在于，改变原先人类希望理性设计生物分子的想法，提出在实验室中模拟自然界的自然进化，通过随机突变、随机杂交，再加以适当规模的筛选或者选择，来进化出新的生物分子。

“这对于生物化学界来说，是一种哲学和方法学的巨大贡献。”林章凛说。

阿诺德在１９９３年完成了首个酶的定向演化实验，首次实现了她的理论。经过多年发展，阿诺德的实验室生成的酶已经能够催化那些自然界中都不存在的化学反应，从而制造出全新材料。她的这些“量身定制”酶如今已是包括药物在内许多材料制作的重要工具，它在生产过程中能避免产生许多污染环境的副产物。

与阿诺德分享今年诺贝尔化学奖的史密斯则研发了一种名为噬菌体展示的新技术。他利用了一种能感染细菌的病毒噬菌体，将外源蛋白或多肽的ＤＮＡ序列插入到噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置，使外源基因随外壳蛋白的表达而表达，同时，外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面。这种技术可应用于研究与蛋白质相互作用的配体，以及进行蛋白质演化等。

温特将史密斯的这项技术用于抗体的定向演化，以便提升它们在疾病治疗方面的一些特性。基于这种新技术开发的药物已在２００２年获得相关批准，可用于类风湿性关节炎等疾病的治疗。

诺贝尔化学奖评选委员会成员彼得·绍姆福伊接受新华社记者采访时说，基于史密斯和温特研究成果开发出的全新抗体能够有效用于人体，如今许多畅销药品问世都有他们的功劳。