化學(xué)無(wú)處不在，理綜獎(jiǎng)實(shí)至名歸：化學(xué)家解讀2020年諾獎(jiǎng)
整理 | 湯佩蘭
責(zé)編 | 葉水送
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2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了基因編輯領(lǐng)域的兩位先驅(qū)，她們分別是加州大學(xué)伯克利分校教授詹妮弗·杜德納（Jennifer Doudna）和德國(guó)馬普感染生物學(xué)研究所教授埃馬紐爾·夏彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier），獲獎(jiǎng)理由是“發(fā)明了一種基因組編輯的方法”。
10月7日晚，《知識(shí)分子》聯(lián)合騰訊新聞對(duì)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)進(jìn)行直播和解讀。北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院李彥教授、北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院呂華研究員以及清華大學(xué)教育研究院鄧耿助理研究員針對(duì)日本的諾貝爾獎(jiǎng)現(xiàn)象、基因編輯技術(shù)等話題進(jìn)行解讀。以下為直播的部分實(shí)錄內(nèi)容。
主持人：說(shuō)到諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，經(jīng)常有人把化學(xué)獎(jiǎng)叫做“諾貝爾理綜獎(jiǎng)”，因?yàn)楹芏喃@獎(jiǎng)?wù)吆瞳@獎(jiǎng)研究，有的跟化學(xué)相關(guān)，有的則跟我們?nèi)粘Ｊ熘幕瘜W(xué)學(xué)科沒(méi)有那么強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，比如冷凍電鏡等。怎么理解外界的這種評(píng)價(jià)？
李彥：我覺(jué)得可以從兩個(gè)方面來(lái)看這個(gè)問(wèn)題。首先，無(wú)論是獎(jiǎng)給了冷凍電鏡還是別的檢測(cè)手段，這些手段發(fā)明了以后還是為了在分子層次上做一些觀測(cè)和研究的，而化學(xué)正是從分子層次上來(lái)理解物質(zhì)世界運(yùn)作的一個(gè)學(xué)科，為我們?nèi)姆肿訉哟紊蟻?lái)研究這個(gè)世界上的所有相關(guān)事情提供了一個(gè)手段，所以放在化學(xué)獎(jiǎng)里未嘗不可。
另一個(gè)方面，有這樣一個(gè)說(shuō)法，“化學(xué)是中心科學(xué)”，它位于自然科學(xué)的中心，跟各個(gè)學(xué)科是相互交叉、相互融合的。另外，化學(xué)也跟人類的生存、生活和發(fā)展休戚相關(guān)，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，化學(xué)可以說(shuō)是無(wú)所不包，把它叫做理綜也未嘗不可。
主持人：說(shuō)到諾獎(jiǎng)?wù)w的發(fā)展?fàn)顩r和速度，不得不提到中國(guó)的鄰國(guó)日本，他們?cè)?000年說(shuō)要在50年內(nèi)拿30個(gè)諾獎(jiǎng)，到目前為止已經(jīng)拿了19個(gè)了。那么，單純看在諾獎(jiǎng)里取得的成就，日本有沒(méi)有什么值得借鑒的地方？
李彥：自本世紀(jì)以來(lái)日本接連拿諾貝爾獎(jiǎng)。他們獲得諾貝爾獎(jiǎng)的工作絕大多數(shù)是上個(gè)世紀(jì)70、80、90年代完成的，正好是日本的經(jīng)濟(jì)騰飛的時(shí)候，有大量的經(jīng)費(fèi)、資源投入到科學(xué)研究當(dāng)中。經(jīng)過(guò)那時(shí)候的培育，現(xiàn)在到了收獲的季節(jié)。從這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，其實(shí)我看好中國(guó)未來(lái)的20年，差不多我們現(xiàn)在也是經(jīng)濟(jì)騰飛的時(shí)候，現(xiàn)在產(chǎn)生的這些成果非常有可能在20年以后獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
主持人：諾貝爾獎(jiǎng)跟科研環(huán)境有什么關(guān)系，是不是我們?cè)诳萍?、人力、?cái)力這些方面的投入增加，就一定能滿足諾獎(jiǎng)級(jí)發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生呢？除了這些要素外，還需要具備哪些方面的條件？
鄧耿：它肯定不是簡(jiǎn)單的經(jīng)費(fèi)堆積，經(jīng)費(fèi)堆積是必要的物質(zhì)條件，但是它還不夠充分。這里頭我們從剛才日本井噴式的發(fā)展可以看出這樣一個(gè)現(xiàn)象，就是它應(yīng)當(dāng)是有一群這個(gè)群體。
日本政府并沒(méi)有刻意培養(yǎng)30個(gè)將來(lái)得諾貝爾獎(jiǎng)的rising star（科學(xué)之星），這也是無(wú)法預(yù)測(cè)的。諾貝爾獎(jiǎng)得主有時(shí)候是（當(dāng)時(shí)的）小人物、小科學(xué)家，他們從事前沿的工作，因?yàn)橄氲弥Z貝爾獎(jiǎng)的工作，一定是創(chuàng)新性極強(qiáng)而不是跟蹤性的研究。
一個(gè)非常典型的例子，島津公司的技術(shù)員田中耕一獲得諾貝爾獎(jiǎng)，當(dāng)時(shí)大家都大驚失色。說(shuō)明什么？基礎(chǔ)研究并不一定來(lái)自于我們想象的一些領(lǐng)域，但是它一定是在整個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力騰飛的時(shí)候，即使小的領(lǐng)域也有足夠的經(jīng)費(fèi)來(lái)源，能夠支撐科學(xué)家做出一些具有創(chuàng)新性的成果。日本科學(xué)家群體爆發(fā)式地獲獎(jiǎng)也提醒我們，科學(xué)文化、科學(xué)共同體的構(gòu)建的重要性，整個(gè)共同體營(yíng)造出了這樣一種氛圍，大家知道在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中怎么樣去創(chuàng)新，如何更好地去創(chuàng)新。你看歷史上也有很多國(guó)家零星地獲得諾貝爾獎(jiǎng)，但是沒(méi)有形成科學(xué)文化的氛圍，這個(gè)國(guó)家就不可能像日本那樣，像坐火箭一樣從最后幾名升上來(lái)，這是科學(xué)文化的因素。
主持人：說(shuō)到今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，我們經(jīng)常聽(tīng)到的一個(gè)詞叫“魔剪”，如何理解“魔剪”？
呂華：為什么會(huì)頒給化學(xué)獎(jiǎng)，因?yàn)槿魏侮P(guān)于分子的操控都是跟化學(xué)有關(guān)的?；蚓庉嬍窃贒NA層面對(duì)分子進(jìn)行一系列的操作，包括剪切、刪除，甚至是添加或者替換等。我們把它叫做“魔剪”，是因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)來(lái)自于一種古細(xì)菌的免疫系統(tǒng)，用一種叫做Cas9的蛋白（做剪刀），這種蛋白是核酸的內(nèi)切酶。它比之前的基因編輯技術(shù)更優(yōu)秀的地方我個(gè)人覺(jué)得，首先它更簡(jiǎn)單和高效，之前的技術(shù)比如鋅指蛋白和TALEN顯得非常笨重，不是很好操作。
現(xiàn)在幾乎所有的分子生物學(xué)或者是細(xì)胞生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)室都會(huì)用它，這個(gè)技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛。大概2012、2013年（這個(gè)技術(shù)剛出現(xiàn)時(shí)），大家就認(rèn)為它一定會(huì)拿諾獎(jiǎng)，只不過(guò)沒(méi)想到會(huì)這么快。
主持人：關(guān)于基因編輯領(lǐng)域，華人科學(xué)家在國(guó)際上也很有影響力，很多網(wǎng)友問(wèn)張鋒教授為什么沒(méi)得獎(jiǎng)？現(xiàn)在華人科學(xué)家在整個(gè)基因編輯領(lǐng)域取得的成績(jī)和影響力是一個(gè)什么樣的狀況？
李彥：華人科學(xué)家在這個(gè)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)確實(shí)非常大，張鋒教授是特別活躍的一個(gè)科學(xué)家，在這個(gè)領(lǐng)域有大量的工作發(fā)表，非常有影響力。但是諾貝爾獎(jiǎng)的一個(gè)特點(diǎn)就是要獎(jiǎng)給最先的發(fā)明人、初創(chuàng)者，這一點(diǎn)上來(lái)講，可能張鋒教授不在獲獎(jiǎng)人當(dāng)中也在情理之中。
主持人：目前，從整個(gè)基因編輯領(lǐng)域來(lái)講，可不可以認(rèn)為現(xiàn)在以及未來(lái)一段時(shí)間仍然會(huì)非常熱門？
鄧耿：是的。基因編輯的廣泛性和適用性，有點(diǎn)改變我們過(guò)去對(duì)基因這件事情的認(rèn)知。過(guò)去想改變某個(gè)基因會(huì)用一些非常物理學(xué)的方法，例如利用放射性同位素去照射相應(yīng)的生物材料，讓基因產(chǎn)生隨機(jī)突變。到基因編輯的時(shí)代，預(yù)示著人類想改造哪兒就改造哪兒，當(dāng)然還沒(méi)有那么完善，但是已經(jīng)接近這樣一個(gè)階段。
基因就是寫(xiě)在人類身體里面的生命密碼，能編輯基因意味著人對(duì)生命的掌控程度可能已經(jīng)相當(dāng)高了，潛在的應(yīng)用不僅僅是技術(shù)領(lǐng)域這么簡(jiǎn)單，可能將來(lái)會(huì)有很多可能的應(yīng)用。但就像評(píng)委會(huì)頒獎(jiǎng)的時(shí)候也說(shuō)到這一點(diǎn)，要注意其中的倫理風(fēng)險(xiǎn)。
化學(xué)家歷史上也有過(guò)一些“惡名”。任何一個(gè)科技出來(lái)都是雙刃劍，這個(gè)技術(shù)怎么樣把控，不僅僅是科學(xué)上，還需要有其他的倫理意識(shí)、道德意識(shí)。
另外，用在其他生物的改造上也有可能，不一定是對(duì)人的改造，比方說(shuō)以前有轉(zhuǎn)基因技術(shù)，CRISPR技術(shù)可能比轉(zhuǎn)基因技術(shù)走得更遠(yuǎn)。對(duì)于植物、農(nóng)作物、畜牧業(yè)產(chǎn)品，這些也可能進(jìn)行相當(dāng)?shù)母脑?，?huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。同時(shí)它的倫理風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)來(lái)說(shuō)較小，還會(huì)幫助人類認(rèn)知自然世界。
呂華：從技術(shù)本身來(lái)講，我覺(jué)得還不是特別完善，還有很大的改進(jìn)空間，包括準(zhǔn)確率等。在應(yīng)用方面，尤其是在醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面，我覺(jué)得現(xiàn)在還是比較初級(jí)，方興未艾的一個(gè)階段，今后我相信一定會(huì)有更大的發(fā)展。
制版編輯 | 栗子
