新科諾獎：在這個前所未有的高清世界裡，看見生命的細節

出品：科普中國 果殼網

作者：果殼編譯

編輯：Ent

2017年諾貝爾獎化學獎，頒給了雅克·杜波謝（Jacques Dubochet）, 約阿希姆·弗蘭克 （Joachim Frank） 和 理查德·亨德森（Richard Henderson），以表彰他們發展了冷凍電子顯微鏡技術，以很高的解析度確定了溶液里的生物分子結構。

因為他們，我們能看到的微觀世界從圖片左側這樣，變成了右側這樣。

他們究竟做了什麼？讓我們看看一段簡短解讀——

我們很有可能在近期內獲得原子級別解析度下的生命複雜機械的詳細圖像。今天有三位科學家獲得了諾貝爾化學獎，他們對於冷凍電子顯微鏡技術的研究發展，同時簡化和改進了生物分子的成像。正是這項技術，使得生物化學邁向了新的時代。

圖像，是理解的關鍵。科學上的重大突破，其根源常常來自成功地創造出肉眼不可見物體的圖像。然而在生物化學的領域裡，現有技術難以實現生命體的大部分分子內在機械的可視化，所以留存了許多空白。但是，冷凍電子顯微鏡改變了這一切，研究者現在可以凍結運動中的生物分子，看到以前從未見過的生物進程。這對進一步理解生命的基礎化學過程以及發展相關醫藥領域都是決定性的。

長期以來，電子顯微鏡被認為只適用於死亡物質的成像，因為高強度的電子束會破壞生物材料。 但是在1990年，理查德·亨德森成功地使用電子顯微鏡得到了原子級解析度的三維蛋白質圖像。這一突破證明了這項技術的潛力。

約阿希姆·弗蘭克使這項技術得以普遍應用。在1975到1986年間，他研發了一種圖像處理方法，可以對電子顯微鏡下模糊的2D圖像進行分析和合併，從而顯示出一個清晰的三維結構。

雅克·杜波謝則在電子顯微鏡中加入了水。液態水會在電子顯微鏡的真空中氣化，令生物分子坍塌。但20世紀80年代早期，杜波謝成功地使水玻璃化——他令水快速降溫，在生物樣本周圍以液態形式固化，使生物分子即使在真空中也能維持天然形態。

在這些發現之後，電子顯微鏡的每個微小部件都被優化過了。2013年，電子顯微鏡終於達到了夢寐以求的原子級解析度。

現在，獲得生物分子的三維結構已經是研究者們的日常。過去的幾年科學文獻充滿了各種各樣東西的圖像，從造成抗生素耐藥性的蛋白質到寨卡病毒的表面，不一而足。

生物化學正迎來一場爆髮式的進展，我們已經準備好面對激動人心的未來。

讓我們記住這三個名字，感謝他們為生物化學領域帶來的革命：

雅克?杜波謝

1942年生於瑞士艾格勒。1973年獲瑞士日內瓦大學及巴塞爾大學博士學位。現為瑞士洛桑大學生物物理學名譽教授。

約阿希姆?弗蘭克

1940年生於德國錫根。1970年獲德國慕尼黑技術大學博士學位。現為美國哥倫比亞大學的生物化學、分子生物物理學及生命科學教授。

理查德?亨德森

1945年生於蘇格蘭愛丁堡。1969年於英國劍橋大學獲博士學位。現為英國劍橋大學的MRC分子生物學實驗室項目負責人。

感謝他們為這個世界作出的貢獻！

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