日本人與諾貝爾獎(jiǎng) | 下村侑：查明水母發(fā)光物質(zhì)，讓蛋白質(zhì)動(dòng)作可見(jiàn)
?下村侑榮獲2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
撰文 | 馬場(chǎng)錬成（科學(xué)記者）
編輯翻譯 | JST客觀日本編輯部
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高中時(shí)遭遇核爆
海中漂浮的水母根據(jù)種類的不同具有不同的發(fā)光功能，到水族館就能看到水母在黑暗環(huán)境中發(fā)光的樣子。水母是如何發(fā)光的呢？下村侑查清了這種機(jī)制，為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究現(xiàn)場(chǎng)留下了革命性的成果，并因此而獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
下村出生于京都，由于父親工作調(diào)動(dòng)的原因，曾輾轉(zhuǎn)居住于日本各地。高中時(shí)在長(zhǎng)崎市遭遇了原子彈爆炸。因?yàn)槭窃趹?zhàn)爭(zhēng)期間，無(wú)法升入自己心儀的大學(xué)，下村便去了自家附近臨時(shí)開(kāi)辦的長(zhǎng)崎醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)專業(yè)部（現(xiàn)長(zhǎng)崎大學(xué)藥學(xué)部）。
畢業(yè)后，他原本打算進(jìn)入制藥企業(yè)工作，但因?yàn)槊嬖囀?，只好留在大學(xué)研究室里做助手。后來(lái)成為名古屋大學(xué)理學(xué)部的平田義正教授的研究生，開(kāi)始探索發(fā)藍(lán)光的夜行性生物海螢的光源，不到一年時(shí)間就成功完成了發(fā)光物質(zhì)的精煉和結(jié)晶，令周?chē)藷o(wú)比驚訝。
下村研究生畢業(yè)后繼續(xù)回到長(zhǎng)崎大學(xué)做助手，之后于1960年8月到美國(guó)普林斯頓大學(xué)留學(xué)。研究課題是調(diào)查形狀宛若頂著一個(gè)碗的水晶水母的發(fā)光機(jī)制。3年后，下村以助教授的身份回到名古屋大學(xué)理學(xué)部，但研究并不順利，于是2年后再次赴美，成為普林斯頓大學(xué)的高級(jí)研究員。之后進(jìn)入伍茲霍爾海洋研究所，之后接連查明了發(fā)光生物的發(fā)光機(jī)制。
查清水晶水母的發(fā)光機(jī)制
漂浮在海浪中的直徑10-20厘米的水晶水母一邊輕柔地移動(dòng)，一邊發(fā)出漂亮的綠色光。這種光是通過(guò)什么原理發(fā)出的呢？下村對(duì)發(fā)光物質(zhì)很感興趣，于是推進(jìn)了研究。他首先研究了讓水母停止發(fā)光的方法。
研究發(fā)現(xiàn)，鈣離子是發(fā)光所必須的物質(zhì)，另外他還成功地分離出了發(fā)光物質(zhì)。這就是綠色熒光蛋白（GFP）。
GFP遇到紫外線后會(huì)單體發(fā)光，所以利用基因技術(shù)與其他蛋白質(zhì)等融合的話，GFP的發(fā)光可以作為標(biāo)記利用，能觀察蛋白質(zhì)等在體內(nèi)的情況。由此可以確認(rèn)細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)代謝以及蛋白質(zhì)的移動(dòng)和存在，能在活體狀態(tài)下觀察蛋白質(zhì)和特定物質(zhì)的動(dòng)作。
?獲得少年時(shí)代生活過(guò)的長(zhǎng)崎縣佐世保市名譽(yù)市民稱號(hào)。
?發(fā)光的水晶水母。
追蹤生命現(xiàn)象的劃時(shí)代工具
生物體內(nèi)存在幾萬(wàn)種蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)支撐著生命現(xiàn)象。觀察蛋白質(zhì)的動(dòng)作曾經(jīng)非常困難。但下村的發(fā)現(xiàn)幫助確定了GFP的基因。接下來(lái)就可以利用基因重組技術(shù)將GFP作為其他想調(diào)查的蛋白質(zhì)的“標(biāo)記”利用。在動(dòng)物和植物的細(xì)胞內(nèi)形成這種蛋白質(zhì)后，可以將GFP的綠色熒光作為標(biāo)記，追蹤蛋白質(zhì)的動(dòng)作。很多生命現(xiàn)象的研究由此取得迅速發(fā)展，比如癌細(xì)胞的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移過(guò)程以及阿爾茨海默病患者的神經(jīng)細(xì)胞是如何損壞的等。
下村也不是一開(kāi)始就找準(zhǔn)這種劃時(shí)代的研究的。他在獲得諾貝爾獎(jiǎng)后接受采訪時(shí)曾表示：“剛開(kāi)始只是出于探索精神和單純的好奇心，想弄清水晶水母這種生物發(fā)光的奧秘”。始于單純好奇心的研究后來(lái)成了在生命科學(xué)研究領(lǐng)域掀起革命的必備工具，這充分證明了基礎(chǔ)研究的重要性。
?演示發(fā)光實(shí)驗(yàn)的下村侑。
與美籍華人研究人員等共同獲獎(jiǎng)
下村與為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究開(kāi)發(fā)出革命性應(yīng)用方法的馬丁·查爾菲和錢(qián)永健因 “發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)了綠色熒光蛋白（GFP）” 而共同獲得了2008年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
?共同獲獎(jiǎng)?wù)咤X(qián)永健。
共同獲獎(jiǎng)?wù)咤X(qián)永健是1952年出生于美國(guó)紐約的美籍華人。其堂伯是被稱為 “中國(guó)導(dǎo)彈之父” 的錢(qián)學(xué)森。錢(qián)永健從加州大學(xué)伯克利分校畢業(yè)后，又在英國(guó)劍橋大學(xué)獲得生理學(xué)博士學(xué)位，在應(yīng)用研究領(lǐng)域取得了劃時(shí)代的成就，比如發(fā)現(xiàn)了綠色以外的其他顏色熒光蛋白也發(fā)光的技術(shù)。
注：本文轉(zhuǎn)載自客觀日本。
