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諾獎得主們對待科研十年如一日的恆心,比你追明星的熱情大多了

重點導讀

今年的國慶節,最驚爆網友眼球的莫過於諾貝爾獎揭曉跟鹿晗公開女朋友這兩件事了。可是諾獎評選結果最多在科技文化相關領域小面積傳播,鹿晗的事情一爆出,微博的伺服器就立刻癱瘓!

低調的科學家從來都比不上娛樂明星對人關注度的吸引力,在朋友圈跟風鹿晗體之後,要不要沉下心來,跟著看一看諾獎得主們花費幾十年光陰取得的具有科學推動意義的創新是什麼?

美國科學家傑弗里·霍爾、邁克爾·羅斯巴什和邁克爾·揚,因在研究生物鐘運行的分子機制方面的成就,獲得諾貝爾生理學或醫學獎。

美國科學家雷納·韋斯、巴里·巴里什和基普·索恩,因在「激光干涉引力波天文台」(LIGO)項目和發現引力波方面的貢獻,獲得諾貝爾物理學獎。

瑞士科學家雅克·杜博歇、美國科學家約阿希姆·弗蘭克以及英國科學家理查德·亨德森,因研發出能對生命分子進行三維成像的冷凍電子顯微鏡技術,獲得諾貝爾化學獎。

三項成果,無不成就於數十年的努力,而今諾獎的垂青,則是對艱難科學道路上砥礪前行、信念堅定之人的最佳鼓勵。

生物節律:生命時鐘的「滴答」

人類心中有兩種看似衝突的原始衝動,一種要將事物簡化到最基本要素;另一種又要通過這些基本要素摸索出更重要的意義。

探究生物鐘的奧秘,是前者;而利用生物節律的分子機制改善人類健康,則是後者。

生物鐘這個辭彙,人們其實相當熟悉。這部體內的時鐘,可以在一天之中的不同時段,對我們的生理功能進行著非常精準的調節,有助於為日常的生理機能做好準備,但是,它的運作機制卻一直成謎。

其實早在上世紀六、七十年代,生物學家們已經開始了生物鐘相關基因的研究。直到80年代中期,三位美國科學家才打破傳統,從果蠅中分離出一種能夠控制晝夜節律的基因,以大膽的實驗揭開了與生物鐘有關基因的產生、運作機制,並於後來30多年裡,在這一領域的研究中越鑽越深。

這項研究成果的最大價值在於,該調控機制也同樣適用於人類。而能夠從基因變異角度研究哺乳動物的生物節律,亦為後來的科學家們進一步治療遺傳性疾病鋪平了道路。

對生物鐘基因密碼的求索,最終為促進人類健康作出了巨大貢獻。這一份價值,不管有沒有諾貝爾獎,它都在那裡。

引力波:一場寰宇有聲電影

引力波獲獎,其實是40多年的努力成果。

LIGO天文台如一面巨大的豎琴,以激光為弦,但只有宇宙中高度動態的事件才有本事撥弦。弦多年未響,LIGO潛伏時空蛛網一角,等待捕捉獵物。

以當年的眼光來看,同樣的建設資金放到大型望遠鏡上才是正途,投在LIGO上等同冒險。這個項目可以依靠的,只有「愛因斯坦的名聲」以及數位科學家們的堅持。

但堅持的結果我們都知道了,LIGO找到了要找的東西。

正是這次收穫,讓天文學迎來了一次革命——從16世紀伽利略的望遠鏡發現原本一片黑暗的天空竟蘊藏著豐富細節,到全球聯網的射電望遠鏡群向遮蔽我們視野的天幕發起挑戰,人類從未放棄對星空的展望。但此前的成果,呈現給人們只是一部默片,引力波卻可以讓我們聆聽到宇宙的隱匿之音,領略一場寰宇有聲電影。

可見光、無線電波、紅外線……這些都是由單個原子或電子發出的,只帶有天體的單一特性。但引力波迥然不同,它能告訴我們大質量天體運行的全部信息——這是一個400年來探測太空最根本、卻最先進的器具。

捕捉宇宙時空里捉摸不定的漣漪,這個項目在最初被嘲諷為「妄想」。但科學家們的信念一步步把我們引向檢驗它的邊緣,更見證它成為事實。

冷凍電鏡:借雙「上帝之眼」

自2013年以來,一項技術——低溫冷凍電子顯微鏡,開始成熟並得到大量應用,是以在2013年之前和之後,分子結構顯像效果有了鮮明對照。這一點,諾獎評委會特意於發布會上呈現給世人。

上世紀70年代到90年代之間,3位科學家分別開發出了圖像合成演算法,將電子顯微鏡模糊的二維圖像合成清晰的三維圖像;改進了傳統電子顯微鏡,獲得原子級解析度的圖像,以及研發了將液體水迅速冷凍成玻璃態,從而使生物分子保持自然形態的技術。正是這些發明,讓冷凍電鏡的各個部件都得到優化,才奠定了近年來眾多科學家所稱的「生物化學革命」。

工具的創新,產生了比發明本身更了不起的影響。憑藉「上帝之眼」,此往不為人知的分子生命狀態被揭露,結構生物學翻天覆地。而對於人類來說,理解生命機理、研究開發新葯,自此不可同日而語。

正如諾獎評選委員會所說,科學發現常建立於「對肉眼看不見的微觀世界真實顯像」這一基礎之上,可惜在漫長一段時間裡,舊顯微技術只適用於「無生命」樣品,無法充分展示分子生命周期全過程,生物化學圖譜上因此有了「留白」。而冷凍電鏡的出現,終於將整個領域推入了全新紀元。


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