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耗费20年,失败25000次,她终于赢得了诺贝尔奖……

2017-05-18 渝小苏 医学界

如果让你坚持做一件事,20年,25000次,并且无法预知是否成功,你会愿意么?你一定会说,我不愿意。但是,如果你会因此拿到诺贝尔奖呢?



作者 | 渝小苏

来源 | “医学界”微信号


在讲故事之前,我们先来看一段极其枯燥,但非常牛叉的一段演讲开篇:


“一个成年人的体内大约有10^14个细胞。肝细胞内,有10000多种不同的蛋白质,从含2万多个分子的胰岛素连接蛋白,到动辄上50亿分子量的肌动蛋白……


在生物体内,核糖体是将遗传基因翻译为蛋白质的关键。一个典型的哺乳动物细胞中可以包含上百万的核糖体。甚至一个细菌细胞中都会包含上10万的核糖体。”



听起来像大学里的《细胞生物学》课本的开篇概述,是不是?


事实上,这段话来自2009年诺贝尔化学奖颁奖典礼上的演讲——《冬眠熊,抗生素和演化中的核糖体》。


北极熊、抗生素、核糖体,这3种完全互不相关的东西能够拼凑在一起,要归功于今天故事的主人公,也是这位获得诺贝尔奖的女科学家——Ada Yonath。



20年,25000次试验


时间倒退回50年前,谁都不会想到,这位来自耶路撒冷的女研究生,会在核糖体这个领域取得巨大的成就。


从希伯来大学生化专业硕士毕业之后,Ada进入魏茨曼科学研究院(Weizmnn Institute of Science)攻读博士学位,并研究X线晶体学,这所研究院是世界10大科研机构之一。博士毕业之后,Ada离开家乡,远赴美国麻省理工大学,开始她的博士后生涯。


从这里开始,Ada与核糖体结下了不解之缘。


在所有科学家的眼中,核糖体是效率极高、几近完美的“生命工厂”:它们不停地工作,在所有的活体细胞中不断地将遗传信息持续地解码成蛋白质,每一秒钟生产40个肽键,并且几乎不犯任何错误。


但是,核糖体的具体结构是什么?它的主要成分是蛋白质还是DNA?这些现在写在大学教科书里的知识,在当时的科学家眼中是一个天大的谜题。


解决这个问题看似简单,但异常不易:首先,要将它变成晶体,然后通过X-射线的照射将它解读出来。但是,核糖体由成千上万个原子组成,而且最关键的问题是——它们一直在不停地移动。要让无数个动态的原子静止下来形成结晶并且坐等画像,这似乎是一个无法完成的任务!包括DNA之父沃森在内的许多科学家都尝试过,但都失败了。


而Ada最终做到了。


后来,她是这样回顾她的“灵感之路”的:


“当时的我,只是一名毫无任何经验的年轻的科学家。有一次,我因为一次骑自行车的事故不得不在家休养,这时候,我看到了一本书,里面写到一群科学家在北极研究冬眠的北极熊,他们发现在这些北极熊体内,核糖体都是整整齐齐地排列在细胞膜内层——就像一个一个橙子排列在箱子里!


看到这的时候,我太激动了:原来科学家做不到的事情,北极熊居然可以做到!


于是,我开始寻找在死海、温泉中依然存活的极端微生物,研究它们的核糖体,并且想尽各种办法让它们的生命尽可能延长,哪怕从4天延长到5天。”


就这样,直到1980年,在足足尝试了25,000次之后,Ada团队终于成功培养出了第一个核糖体晶体。接下来,又过了20年,高分辨率的核糖体结构图终于出炉。


20年,25000次尝试是什么概念?对比家喻户晓的爱迪生发明电灯的故事,里面说到,“爱迪生经过13个月的艰苦奋斗,试用了6000多种材料,试验了7000多次,终于有了突破性的进展。“


而Ada在20年和25000次后所获得的成果,完全不亚于爱迪生的电灯。


也许这真的印证了一句话:世界是属于“疯子”的。


做科研,是一种“奢侈品”


如果《医学界》记者不是在这样的学术大会上见到Ada,一定会认为她只是一位普通的老太太:


1米6不到的身高,一头银色的卷发,穿一件黑色的宽松中袖长袍,遮不住松弛的手臂肌肉和手背。中指上的黑戒指大得耀眼;下身穿着紧身的黑色打底裤,踏着平底的黑色布鞋。


没有簇拥的人群,没有助理,没有保安。她就静静地坐在浦东某个会议大厅的第二排靠边的座位上,默默地盯着自己的电脑,无一人打扰。


Ada在CODHy大会(第四届糖尿病、肥胖、高血压争议与共识中国论坛)现场 上海,2017.5.13


但是,她的外表丝毫无法隐藏内心的巨大能量。


现年78岁的Ada出生在耶路撒冷一个非常贫穷的家庭,她的父亲曾经是一名不太成功的犹太教拉比,家里经营一家食品杂货店。Ada一家与其他人一起合租住在幼儿园楼上。虽然家境贫穷,但是幼儿园老师发现Ada具有很高的学习天赋,并建议她去一所更好的学校学习。于是,在老师和家人的支持下,Ada一边打工一边学习,艰难地完成了自己的学业。


贫穷带给Ada很深刻的童年记忆,也影响了她的一生。



她曾经说,“可能是我出身贫穷的原因,我一直把科学当成一种’奢侈品‘,无论我在科学这条路上发生什么,我都把它当成好事。”


在得到诺奖之后,有记者问Ada,“数十年重复一件事,你有没有怀疑过自己的尝试?”


Ada是这样回答的:“说实话,我一直都在怀疑自己,因为这条路实在是太难走了!登山时,你攀过一座高峰,又发现还有一座更高的山峰在等着你。做科研也是一样,当你解决了一个问题,却发现还有更困难的在后面。”


有人评价说,Ada是一个“梦想家”,但是她总是开玩笑地回应道,“也许就是那次从自行车摔下来后的脑震荡让我莫名其妙产生了这个想法:难题是可以被解决的”。


她曾幽默地为年轻的科学家提出了4个建议:“1、好奇,并跟随你的好奇心;2、更加好奇;3、更加更加好奇;4、充满激情。”


没错,科学是一项要求严苛的工作,所有人会经历许多的黑暗和低潮。好奇很重要,但也必须真正热爱你所从事的科学事业。


有时候,Ada也会抨击现实:“在我看来,人们现在越来越在乎发表文章的质量,并且越来越用“数字”去评价别人。小学生已经开始这样做了。


现在,很多人将教育定义为赚钱的一种工具。但是我认为它是一种理解并研究世界的方法,这也是我的科研动力。”



核糖体、抗生素耐药与梦想


现如今,Ada正在为她的新梦想继续研究和奔波:通过研究核糖体解决抗生素耐药问题。


超过40%的抗生素作用在核糖体内,通过阻碍细菌生成蛋白质达到杀菌的目的。从大小来看,抗生素是500-1000Da,而细菌核糖体是2500000Da,小小的抗生素怎么能麻痹巨大的核糖体呢?科学家发现,它们是与核糖体的特定功能位点结合,而这些功能位点通常都是高度保守的。


现如今,抗生素抵抗是最严峻的问题之一。世界银行估计,到2050年,3.8%的全球经济会因为抗生素耐药而蒙受损失。“超级细菌”的出现,已经给人类导致了巨大的威胁。有人甚至估计,未来我们会回到前抗生素时代,由寄生虫或者细菌导致的感染几乎无药可治,并且导致频繁的死亡。更恐怖的是,那些无法消化和降解的抗生素会造成环境的污染,渗透到农业的系统中,被人类吸收、扩散。


那么,人类可以战胜抗生素耐药吗?


也许有人的回答是积极的。但演讲中,Ada似乎有些悲观:“我认为不可能。因为细菌比人类聪明,它有生存的需要。”


Ada在CODHy大会上发表演讲——《新一代抗生素、医学和生态问题》


2015年,Ann Gibbons在《科学》杂志中介绍了一项研究:在亚马逊丛林中的Yanomami人的肠道细菌中,发现其含有大量的抗生素耐药相关的基因。但是,这些原始丛林里的人们从来都没有服用过抗生素,或者食用任何接触过抗生素的动植物。


“这说明,微生物抵抗抗生素的本领是长期存在的,这是微生物存活的必备技能,而与它们是否接触过抗生素无关。”Ada说,“防治药物耐药会比科学家原本想象的更加困难。”


更让所有人担忧的是,目前全球抗生素研发领域几乎没有任何进展。相比于肿瘤、心血管、内分泌等慢病领域突飞猛进的研发相比,大多数的药企已经停止了抗生素研发。



但是,Ada还是不会放弃。她说,“这并不意味着我们不努力。”


她认为,从核糖体高分辨率结构的研究出发,人类会有无数可能成功的机会:为未来的新型抗生素找出新的位点,促进目前已知抗生素的临床效果,并且更好辨别“好菌”和“坏菌”。


提高选择性,让抗生素更加精准,不是没有可能。“在未来,我希望能够出现病菌特异性的抗生素,也就是说,为每个种甚至每一个病原体设计特定的抗生素,而非目前的广谱抗生素。”


恐怕,这条路上最大的问题,还是人类自己的决心。“我们意识到,病菌特异性抗生素的研发必然会很‘烧钱’。但是,我们期待药企和研究者们能够考虑人类的需要,而不只是眼前的利润。“


尽管不承认自己是”梦想家“,Ada还是以”梦想“结束了自己的演讲:“我们要给抗生素、环境和微生物群一个更加光明的未来。”



当“科学家”被贴上“女性”标签


在收到获诺贝尔化学奖消息的当天,Ada正在工作并照看自己13岁的孙女。作为第4位获诺贝尔化学奖的女科学家,当今的“居里夫人”,Ada在获奖后接受的第一个电话采访中就被记者问到:“作为一名女科学家,你怎么平衡工作和家庭?”


Ada平静地说,“我从来没想过要平衡二者——我就是一天一天地接受它们,过好每一天而已。”


在上周的CODHy大会会后,Ada等5人接受了《医学界》和其他媒体记者长达1个半小时的专访。在记者们的“轮番轰炸”之下,并不善谈的Ada Yonath发言寥寥。面对专业的学术问题,她三次坦诚地对记者说,“I don't know”(我不知道)。


但是有一个问题让她回答了很久:“你如何评价女性在科学事业中的地位?”


Ada Yonath等人在CODHy大会后接受《医学界》等媒体采访。从左往右:以色列糖尿病协会主席Itamar Raz;美国德克萨斯大学健康科学中心糖尿病主任Ralph DeFronzo;中国工程院院士、瑞金医院副院长宁光教授;2009诺贝尔化学奖得主Ada Yonath;U盘发明者、以色列创新科学家Dov Moran


Ada回答:“我不认为拿诺贝尔奖与性别有关。我也曾经艰难地面对许多男性的竞争,但是我从来不认为这是因为我是一名女性。我不认为女性这个角色对我的科研事业有帮助或者阻碍。女性有女性的优势,他们能够怀孕生子,有更丰富的情感,这些都是男性无法企及的。


但是,从另一个角度来说,女性可能更容易放弃自己的科学事业。如果一位女性他们不想做科研,她可能会说,’我想要陪伴家人和小孩‘,大家也都能理解,但是男性恐怕没有这样的机会,他们没有退路,只能勇往直前。“


不给自己留退路,保持事业上的好奇心,平静地过好每一天。仅此而已。


在每次演讲的最后,Ada总爱贴出自己家人和实验室其他人的照片,并且花上5-10分钟的时间介绍并感谢他们。这次的演讲中,她以一张自己最喜欢的自画像做结尾,并获得了全场长达半分钟的掌声。


Ada Yonath最喜欢的自画像:满头的“核糖体”,胸前一枚诺贝尔奖章


这就是真实的Ada Yonath。



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