英国《经济学家》杂志评点本年度的诺贝尔科学奖
今年,瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会工作非常出色。他们精心选拔的诺贝尔奖项得主,即使不是家喻户晓的名字,也是在相当广阔的领域里颇具影响的人物。物理学奖项授予了一项宇宙学研究成果,该成果使宇宙学家能够把第一颗恒星形成前的宇宙模样描绘出来;生理学或医学奖项授予了一个被称为RNA干扰(RNAi)现象的发现——RNA干扰可以帮助细胞抗击病毒感染并且被广泛认为有可能成为一种新型抗癌药物的基础;化学奖授予了一项X射线晶体学研究成果,由于X射线晶体学主要用于检查生物大分子,该奖也可看作是一个额外的生理学奖。几十年来,化学奖一直是瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会非常热衷的奖项,因为他们不想承认,自从化学家阿尔弗雷德 · 诺贝尔起草他的遗嘱以来,化学的精神魅力已逐渐淡化。
美国航天航空局(NASA)的约翰 · 马瑟(John C. Mather)和加州大学伯克利分校的乔治 · 斯穆特(George F. Smoot)夺得物理学奖项桂冠——他们共同发现了宇宙形成之初一直照耀宇宙至今的微波辐射的各向异性。
宇宙微波背景辐射在大爆炸形成之后约30万年开始了它的旅行,然而在被发现的时候,一些研究人员推断说,如果像星系这样的结构(最终演变成了恒星与行星)要形成的话,它应该带有早期宇宙中存在的少量的物质凝聚物的痕迹。这些凝聚物的作用就像引力核,吸引周围的气体,因此形成了星系。
为了验证这一观点,NASA研制并发射了一颗“微波背景探测”卫星。马瑟博士在这颗卫星上用仪器寻找在微波背景中可能出现的变异,斯穆特博士分析了这些结果,该结果发表于1992年。他们的工作以及随后利用第二颗被称作“威尔金森微波各向异性探测器”的卫星对它进行的修正,不仅揭示了星系的最终根源,同时也证实了早期的星系曾经经历过一次突然的、大规模的膨胀,这一时期被称为宇宙的膨胀期。
斯坦福大学的安德鲁 · 法尔(Andrew Z. Fire)和马萨诸塞州立大学医学院的克雷格 · 梅洛(Craig C. Mello)并不是最早注意到被称作RNA干扰现象的人,但是他们却是第一个揭示了所要发生的一切的人。他们首先对植物进行观察,然后将研究延伸到动物,其结果表明:具有相同版本的RNA分子可使其相应的基因活动沉默。RNA与遗传物质DNA分子的主要区别是——RNA分子通常以单链形式出现,而DNA分子通常是双链的(著名的双螺旋)。因此,识别并摧毁双链DNA是抵抗感染的安全方法之一。
RNA在细胞中的作用之一就是充当信使:DNA基因转录形成的RNA拷贝,在被称作核糖体的细胞结构上被翻译为蛋白分子。1998年,法尔博士和梅洛博士在坚果壳中发现,使基因沉默的方法就是在混合物中添加与DNA相同的双链RNA。这将激活沉默复合体(RISC)的形成,该复合体携带部分双链RNA作为一种参照物到处移动,摧毁与它相匹配的RNA。
从细胞的角度来看,这样做的原因是健康的动植物细胞从不制造双链RNA;而另一方面,许多病毒制造双链RNA。因此识别并摧毁双链RNA是抗击感染的安全方法。尽管这一观点最终能否成为抗癌药物生产的基础,现在还不得而知。但是许多人正在尝试,并且已有数十亿美元投入到该项研究中。
罗杰 · 科恩伯格(Roger D Kornberg)也是来自斯坦福大学的诺贝尔化学奖项得主。他首先研究了基因被转录成RNA的过程(该过程是通过RNA聚合酶进行的)。RNA聚合酶依附在DNA上,并且沿着双螺旋的链移动。每次到达一个它读取的DNA链上的新化学字母时,它会添加一个与DNA链上互补的字母而使RNA分子延伸。科恩伯格博士通过使DNA、RNA和聚合酶复合体结晶来研究整个过程中各个阶段的细节,然后用X光把复合体的每个版本都复制下来。
X光结晶学方法不仅仅是创造出图像,而且要求大量的数学知识。这种方法是由两个英国人威廉 · 科恩伯格和他的儿子劳伦斯发明的,为此他们共同获得了1915年的诺贝尔奖。巧合的是,科恩伯格的父亲亚瑟 · 科恩伯格(Arthur Kornberg)也是诺贝尔奖得主,由于研究出了DNA的合成过程,他获得了1959年的诺贝尔生理学或医学奖。不管这种家族式的天才是天生的,还是后天的教育使然,毫无疑问,都将成为这次诺贝尔奖项的话题。