三位荧光蛋白研究先驱获诺贝尔化学奖
多色荧光蛋白在所跟踪细胞中的图示。
下村修现年80岁的下村修1928年出生于日本京都府，1960年获得名古屋大学理学博士学位后赴美，先后在美国普林斯顿大学、波士顿大学和伍兹霍尔海洋生物实验所工作。他1962年从一种水母中发现了荧光蛋白，被誉为生物发光研究第一人。
▲马丁·沙尔菲马丁·沙尔菲出生于1947年，现年61岁，是美国哥伦比亚大学生物学教授。他获奖的主要贡献在于向人们展示了绿色荧光蛋白作为发光的遗传标签的作用，这一技术被广泛运用于生理学和医学等领域。
钱永健
【据新华社消息】瑞典皇家科学院8日宣布，美籍华裔科学家钱永健、美国生物学家马丁·沙尔菲和日本有机化学家兼海洋生物学家下村修共同获得2008年度诺贝尔化学奖，将均分1000万瑞典克朗(约合140万美元)奖金。帮助他们获奖的是绿色荧光蛋白。这种蛋白为生物与医学实验带来革命，它发出的荧光像一盏明灯，帮助研究人员照亮生命体在分子层面和细胞层面的诸多反应。
科研人员的引路明灯
这3位科学家对绿色荧光蛋白能享有今日的“尊荣”都功不可没。首先发现绿色荧光蛋白的是生于1928年的下村。他1962年从生活在美国西海岸近海的一种水母身上分离出了绿色荧光蛋白。
瑞典皇家科学院在公报中说，在上世纪90年代，沙尔菲指出绿色荧光蛋白的发光特性在生物示踪方面有极高价值，钱永健则为理解绿色荧光蛋白怎么发光作出了贡献。
由于绿色荧光蛋白用紫外线一照就发出鲜艳绿光，研究人员将绿色荧光蛋白基因插入动物、细菌或其他细胞的遗传信息之中，让其随着这些需要跟踪的细胞复制，可“照亮”不断长大的癌症肿瘤、跟踪阿尔茨海默氏症对大脑造成的损害、观察有害细菌的生长，或是探究老鼠胚胎中的胰腺如何产生分泌胰岛素的β细胞。
打个比方，绿色荧光蛋白就仿佛是伊拉克战争中跟随美军做“嵌入”式报道的记者，让旁观生物学反应的研究人员像在电视旁追踪战争进程的观众一般，通过“现场直播”了解事件进展。绿色荧光蛋白基因也因此被归入“报道基因”范畴。
瑞典皇家科学院公报将绿色荧光蛋白的发现和改造与显微镜的发明相提并论：“绿色荧光蛋白在过去的10年中成为生物化学家、生物学家、医学家和其他研究人员的引路明灯……成为当代生物科学研究中最重要的工具之一。”
应用领域广泛
瑞典皇家科学院公布化学奖获奖名单之时，钱永健居住的美国加利福尼亚州天还未亮，祝贺获奖的电话将他吵醒。
通过电话，钱永健对新闻界记者半开玩笑地说：“我很高兴，深感荣耀。我没预料到能获奖。在这之前我听到了一些传言，但来源可不是那么靠得住的实在人。”
在今年获得化学奖的3人中，钱永健走出的可说是绿色荧光蛋白开发历程的“最后一步”，他在下村与沙尔菲研究的基础上进一步搞清楚了绿色荧光蛋白特性。他改造绿色荧光蛋白，通过改变其氨基酸排序，造出能吸收、发出不同颜色光的荧光蛋白，其中包括蓝色、青色和黄色，并让它们发光更久、更强烈。
瑞典皇家科学院在公报上说：“这也正是研究人员今天能用不同的颜色标记不同的蛋白质、观察它们相互作用的原因。”
钱永健利用这些发现开发出各种荧光染料，广泛应用于生物和医学实验。使用这些荧光材料作出的最具代表性实验莫过于2007年的“脑虹”。
这一实验由哈佛大学分子和细胞生物学系教授杰夫·利希曼与乔舒亚·萨内斯主持。这一小组将红、黄、青3种荧光色素嵌入老鼠基因组，随着老鼠胚胎的生长而分裂生长。研究人员随后用来自细菌的重组基因激活这些色素基因。通过在老鼠不同部位或不同发育阶段使用色素基因，他们成功为老鼠的不同细胞涂上不同颜色。
由于研究人员采用的三种基因色素相互组合形成多种颜色，因此最终展现在显微镜下的老鼠脑干组织切片上有近百种颜色标记，如一幅色彩绚丽的抽象画。
瑞典皇家科学院在公报中专门提到“脑虹”实验，公报说：“在一次引人入胜的实验中，研究人员成功运用如万花筒般的多种颜色标记老鼠大脑中不同神经细胞。”
除了应用于科学研究，绿色荧光蛋白还应用于艺术领域。应美国芝加哥艺术家爱德华多·卡奇要求，研究人员于2000年制造出了一只能发出绿色荧光的兔子。此后，研究人员造出了经过基因改造的绿色荧光猪，还产下了绿色荧光小猪崽。
彻底改变医学研究
在宣布获奖名单时，瑞典皇家科学院诺贝尔化学奖评审委员会主席贡纳尔·冯·海涅手持一支试管，内装用绿色荧光蛋白基因改造过的大肠杆菌。用紫外线照射后，试管发出绿色荧光。
冯·海涅说，这种级别的发现“能让科学家的心跳比平时快上三倍”。
美联社援引哈佛大学医学和放射医学副教授约翰·弗兰焦尼的话评价说：“这一技术彻底改变了医学研究。研究人员第一次能在活体细胞和活生生的动物身上同时研究基因与蛋白。”
沙尔菲在说起自己的成果时，用词相当平实。他通过电话告诉新闻界，这一发现让研究人员“只需要看看动物体内出了什么状况，搞清楚这个基因在什么地点、什么时间被激活，或什么时候这个蛋白被造出来，它要上哪儿去。它们都打着手电筒，告诉你它们在哪儿。”
居住在美国的沙尔菲说，自己没听到诺贝尔奖评审委员会打来的电话铃声，直到早晨一觉醒来上网看新闻才知道自己获奖了，“我完全睡着了，没听见电话”。
钱永健说，有不少科学家都对绿色荧光蛋白的研究作出过重大贡献，他们原本也应与获奖的3人一道分享荣誉，“我知道一个奖项只能同时给3个人，评审委员会决定谁得奖一定十分艰难”。
钱永健：
对色彩的痴迷将他引向诺贝尔奖
钱永健喜欢穿粗斜纹棉布的衣服，喜欢骑自行车上班，是中国“导弹之父”钱学森的堂侄。从小到大，色彩一直让钱永健痴迷，也正是这种痴迷，为他带来了诺贝尔奖。他发明的多色荧光蛋白标记技术被评价为“为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命。”
钱永健的科研哲学是快乐科研。他说：“你的科研应完全满足你个性深处的需要，为你提供一些内在的快乐，以帮你度过难以避免的沮丧期。”
小时候曾自制手榴弹
钱永健祖籍浙江，1952年出生于美国纽约，在新泽西州利文斯顿长大。钱永健的家族可谓是“科学家之家”，家中有多位工程师。除了堂叔是著名的导弹专家外，他的父亲是机械工程师，舅舅是麻省理工学院的工程学教授，哥哥钱永佑则是著名的神经生物学家，曾任斯坦福大学生理系主任。兄弟俩不仅分别获得过美国大学生中竞争性最强的两个奖学金：罗德斯奖和马歇尔奖，而且还在上个世纪90年代双双成为美国科学院院士。
因为家里有一堆“工程师”，钱永健自称为“分子工程师”。对于自己的职业，他说，“我似乎生来就要做这样的工作，走这样的道路。”
钱永健小时候患有哮喘，只能经常待在家里。他对化学实验感兴趣，常常在家中地下室里做化学实验，一做就是几个小时。实验产生的鲜艳色彩让他着迷。父母还专门为他买了一套化学实验用具。
不过，钱永健很快就对这一套安全的化学装置感到了厌烦。“在学校的图书馆，我发现了一本老旧的化学课本，里面有一些更有意思的化学实验。”
于是，钱永健开始“玩”起更危险的化学实验，甚至接触火药。一次，他和两个哥哥还用火药自制了一个手榴弹，不过手榴弹最后没有爆炸成功，只是把家里的乒乓球台的一部分炸坏了，弄得满屋子是烟。
16岁获西屋科学天才奖
出于对化学的热爱，再加上天资聪颖，钱永健很小的时候就是众人眼中的“天才少年”。16岁时，钱永健获得生平第一个重要奖项，也是美国给予高中学生完成科研项目的最高奖：西屋科学天才奖，当时他研究的是金属如何与硫氰酸盐结合。
“西屋科学天才奖”是美国历史最久、最具声望的科学竞赛，参赛者以高中生为主，又称“少年诺贝尔奖”。
钱永健后来拿了美国国家优等生奖学金进入哈佛大学学习。不过，钱永健在大学并不是一个“乖学生”。他对于学校安排的化学课程并不满意，觉得课程设置和内容都颇为僵硬。尽管如此，钱永健在大学毕业时依然以最优异的成绩毕业，获得物理与化学学士学位，时年20岁。此后，他又获得全美著名的马歇尔奖学金，前往英国剑桥大学深造，并于1977年获得生理学博士学位。
读剑桥时发明有机染料
在剑桥大学读研究生时，钱永健发明出一种更好的染料，可追踪细胞内的钙水平。
钙在多种生理反应中扮演关键角色，包括神经冲动调节、肌肉收缩、受精作用等。不过，计量细胞内钙水平的方法当时还相当原始，需要穿透细胞壁注射钙结合蛋白，这种方法通常会毁坏研究细胞。
钱永健利用化学技术发明出有机染料，与钙质结合时会戏剧性地改变荧光。
此外，钱永健还找到了为钙质“上妆”的方法，使染料无需注射即可穿透细胞壁。
1981年，钱永健来到加州大学伯克利分校，并在这里工作8年，成为大学教授。1989年，钱永健将他的实验室搬到加州大学圣迭戈分校，现在他是该校的药理学教授以及化学与生物化学教授。
荧光蛋白带来灵感
上世纪90年代初，水母身上的一种绿色荧光蛋白给了钱永健灵感。
他改造绿色荧光蛋白，通过改变其氨基酸排序，造出能吸收、发出不同颜色光的荧光蛋白，其中包括蓝色、黄色、橙色、红色、紫色等。科研人员使用光学显微镜，就可轻松确认基因或蛋白质活动的时间和位置。通过给两种不同蛋白打上不同颜色的荧光标记，钱永健还找到监测两种蛋白质相互作用的方法。
这一技术被称为“为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命。”而他对于自己的功绩却这样表示：“我只是将一本晦涩的小说变成了一部通俗的电影而已。”
钱永健说：“整体而言，荧光蛋白对生物学许多领域产生巨大影响，因为它让科研人员把基因和他们所见到的细胞或器官内情况直接联系起来。”
对于自己的创造性想法，钱永健把它归功于自己感性的一面，“我喜欢色彩”。钱永健相信，正是他艺术的感性与科学的直觉一起，才让他在细胞生物及神经生物方面做出了如此革命性的贡献。
希望为攻克癌症献力
获奖之后，钱永健谈到将来目标，表露出自己希望为攻克癌症贡献力量的愿望。
他不久前瞄准癌症成像和治疗，与同事研制出U形缩氨酸，用于承载成像分子或化疗药物。
U形缩氨酸可成为某些蛋白酶和蛋白裂解酶的底物，这些酶从癌细胞中渗出，却极少出现在正常细胞中。
当蛋白酶穿透U形缩氨酸底部时，U形缩氨酸的双臂会分离，其中一支臂拖住有效载荷部分进入隔壁细胞。
“我一直想在临床方面做一些与我事业相关的事，”钱永健说，“如果可能的话，癌症就是终极挑战。”
曾获多个重要奖项
钱永健1995年当选美国医学研究院院士，1998年当选美国国家科学院院士和美国艺术与科学院院士。
钱永健获得了许多重要奖项，包括：1991年，帕萨诺基金青年科学家奖;1995年，比利时阿图瓦-巴耶-拉图尔健康奖;1995年，盖尔德纳基金国际奖;1995年，美国心脏学会基础研究奖;2002年，美国化学学会创新奖;2002年，荷兰皇家科学院海内生物化学与生物物理学奖;2004年，世界最高成就奖之一以色列沃尔夫奖医学奖。(钟编)
专家解读
现代生物学的“北斗星”
在没有导航设备的古代，人们走夜路往往需要依靠北斗星判断方向。绿色荧光蛋白正是生物化学中的“北斗星”。在它的指引下，科学家在21世纪初深入大片未知的科学处女地，成果层出不穷。
将“死物学”变成“生物学”
20世纪，生物学先后出现两次革命：一是生物化学奠基，二是传统基因学与核酸学结合，形成现代基因组学。但这两门学科都面临一个重大难题——缺少跟踪活体细胞内部和外部分子实时变化的办法。绿色荧光蛋白的出现，解决了这个难题。
“他们的工作将一部分‘死物学’变成‘生物学’了。”谈到2008年度诺贝尔化学奖三位得主的贡献时，北京大学生命科学学院院长、北京生命科学研究所学术副所长饶毅教授如是说。
饶毅解释说，生物学有些现象只能在打碎细胞以后才能做，而下村修、钱永健和马丁·沙尔菲发明的用荧光分子标记其他分子的方法，使科学家们能在活细胞、活生物上直接观察一些生物现象。所以，可以说是把一些“死物学”变成了真正的“生物学”。
中国科学院理化技术研究所研究员汪鹏飞介绍，绿色荧光蛋白在医学和生物化学方面得到了广泛的应用，它能够使人们直接看到细胞内部的运动情况。在任何指定的时间我们都可以轻易地找出绿色荧光蛋白在哪儿：你只需要用紫外光去照射，这时所有的GFP都将发出鲜艳的绿色。绿色荧光蛋白特别突出的应用是在癌症研究的过程中，用荧光蛋白对肿瘤细胞标记使得科学家们能够观测到肿瘤细胞的成长、入侵、转移和新生等具体的过程。
可应用于军事及日常生活
汪鹏飞介绍说，钱永健发明的荧光探针技术不仅可用于生物医学领域，在其他领域也有极为重要的意义，如环境污染的实时监控、食品安全等。应该说这些看似深奥的研究工作与普通老百姓的日常生活息息相关，比如说，如果目前有一种便宜的荧光试剂或试纸，能快速、灵敏地检测出三聚氰胺，老百姓就可以在家里放心食用奶制品了。再比如，我们可以设计一种对某种糖类具有特殊识别性能的荧光探针，可以用来快速、方便地检测人体唾液中糖的含量，这样糖尿病患者就可以很方便地控制自己的饮食。
据介绍，这项技术还可以应用于军事领域，例如通过观察海洋动物发光的突然爆发，可以用来判别水下军事设施等。在生化分析方面，利用生物发光现象可以用来检测超微量钙的存在。
“总而言之，本次诺贝尔化学奖得主的工作不但在科学上对化学、生物学、医学等领域具有重要的意义，而且也与人们的日常生活密切相关，对于提高人类的生活品质以及进一步改善人类的健康有十分重要的意义。”汪鹏飞说。
“我希望三位获奖者能多和中国科学界进行学术交流。”饶毅说，“沙尔菲教授今年早些时候来中国访问过，在北京生命科学研究所作过学术报告。我前两天刚刚邀请年逾八十的下村修来中国访问，他当时同意明年来北京大学讲学。”
