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做得了雷达,拿得到奥运金牌,还能研究酶反应机理,这才是真正逆天的科学家

化学加 2021-06-12

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来源|SME(化学加获授权转载)


1939年,第二次世界大战爆发,有一名叫Chance的科学家来到MIT带领着300多人的科研小组研制雷达


1941年,二战结束,困扰了科学家们多年的酶的作用机理问题被解决,揭开其神秘面纱的科学家叫Chance


1952年,奥林匹克夏季奥运会在芬兰赫尔辛基举行,帆船比赛的颁奖典礼上,一名叫Chance的运动员高举着他的金牌


1988年,一位科学家开创了一门叫做生物医学光子学的学科,开启了激光治疗的新篇章,这位科学家,名叫Chance




从19岁拿到第一项发明专利开始,这位科学巨匠一生中发表了四千多篇论文、专著。宾夕法尼亚大学物理化学博士,剑桥大学生物学与生理学博士,奥运会金牌得主


在科学与体育道路上,他唯一的遗憾,恐怕就是没拿到诺贝尔奖吧


Britton Chance

一位脑力与体力都让人惊叹的科学家



……


1913年7月,Chance出生于美国宾夕法尼亚州

从小他就是个品学兼优的好孩子


像很多优等生一样,高中毕业后的他顺利来到了宾夕法尼亚大学继续学习



当很多大一新生还宅在宿舍打游戏的时候

他已经拿到了人生中第一项发明专利,那时候,他才19岁




1939年,第二次世界大战爆发

英国急需一种能探测空中金属物体的工具来帮助搜寻德国飞机




当时刚拿到宾夕法尼亚大学博士学位的Chance毅然来到了麻省理工大学

来到了Rad实验室,与300多名科学家一起研制雷达


他作为核心成员,研发出了雷达的多个核心元件

1943年,MIT研制出机载雷达平面位置指示器,预警雷达




战争的血雨腥风并没有磨灭Chance对于生理学的热爱

完成了任务的Chance来到剑桥大学

同年,拿到了剑桥大学的生物学与生理学博士学位




1945年,二战终于落下了帷幕

Chance回到宾夕法尼亚大学,回到了他所热爱的生物学领域




在1913年的时候,米凯利斯提出过一个酶动力方程

他提出了一种叫做酶-底物络合物的理论


这个理论的提出为酶动力方程的建立提供了良好的理论基础

可即便这个理论和方程都被科学界认同了,却始终没有科学家能够得到直接的观测证据




拿不到观测的实验数据,那对酶的研究将永远建立在推论上,而无法从实际上去了解酶的活性问题


酶:指具有生物催化功能的高分子物质。哺乳动物细胞中含有几千种酶,酶催化化学反应的能力叫酶活力(或称酶活性)。酶活力可受多种因素的调节控制,从而使生物体能适应外界条件的变化,维持生命活动。没有酶的参与,新陈代谢只能以极其缓慢的速度进行,生命活动就根本无法维持。




回到宾夕法尼亚大学的Chance决心要找出观测酶-底物络合物的方法

在上世纪的40年代,分子生物学还处于发展初期

远没有现在这样高端的观测仪器


Chance要观测到酶-底物络合物,普通的显微镜是不可能给他提供这样的图像的,他只能通过别的方法来进行观测




多数酶都有自己的辅酶或者辅基,而这些结构在酶与底物进行结合的时候可能会发生一定的变化

Chance觉得,这可能会是一个新的突破点




一种叫过氧化物酶的酶进入了他的视线

它广泛存在于真核生物的各类细胞中,在生物体的氧化反应中起着至关重要的作用,比如氧化酗酒的人们摄入的乙醇,使得这些对身体有毒的物质转变成水和二氧化碳




过氧化物酶的分子中含有亚铁血红素辅基

而亚铁血红素对一定波长的光有强的吸收能力

这些特定的波长可以随着它分子化学的特性产生细微的变化




Chance将过氧化氢(底物)加入过氧化物酶(酶)的溶液中

观察溶液对光的吸收度的变化情况

如果米凯利斯的推论是正确的,那么这些变化应该是先产生然后又消逝


幸运的是,实验的结果确实证明了这一点

他第一次推断出了过氧化物酶的作用机理

拿到了酶-底物络合物理论的实验证据




这是Chance科学道路上非常辉煌的一段时间,他的科研成果层出不穷

如果Chance继续他的科学之路,那么他一定会在科学界青史留名


可他并非传统意义上的“书呆子”

喜欢运动的他动起了奥运会的脑筋



1952年赫尔辛基奥运会会徽


二战结束后,各国经济与科技的发展都十分迅速

这极大的促进了奥林匹克运动的发展


1952年,第15届奥运会在赫尔辛基举行

这正是Chance的科研黄金时代

可39岁的Chance决定,要挑战自己一次,“一想到要挑战其他62个国家和地区的对手,我就充满激情”




在奥运会开始前3个月,他每天和同伴一起进行18个小时的训练

他常常问自己,“你能做到吗?你能做好吗?”

尽管寒风凛冽,仍然吹不走他们的激情




奥运会5.5米型帆船比赛的颁奖典礼上,钱斯和同伴一起高举着金牌

泪光闪闪的看着不远处冉冉升起的国旗

心中思绪万千


“我喜欢运动,在运动竞赛中,如果成功了,就能马上得到奖赏,马上就能体验到一种美妙的巅峰感受,这是一种和日常很不一样的感觉”



1952年奥运会金牌


当所有人都以为钱斯要就此步入体育界的时候

他一个转身,又回到了科学领域

他笑着说,“想到下一届奥运会还要和那么多人比赛,我就害怕自己卫冕不了,索性就退役了”



奥运会帆船比赛


回到了科学界的他,继续着他的科学研究

1955年,他获得了诺贝尔奖的提名

虽然很遗憾,他最终没有获得科学界的最高荣誉

可在人们的心目中,他的成就并不是没有拿到诺奖就能否定的


从研究过氧化物酶的反应机理开始

Chance就致力于光学在生物医学领域的应用

1988年,也就是他75岁的时候

他开创了一门新的学科——生物医学光学




这位科坛与体坛的风云人物,对中国有着独特的好感

“1952年,我带了第一个中国学生,他非常聪明而且有趣”

“中国学生勤奋又聪明,我喜欢和他们一起工作,他们也喜欢和我一起工作”




Chance多年来数次飞往北京、武汉、上海与学生们交流

当被问到他为什么那么喜欢中国的时候

他谈起了他心目中最好的学生——骆清铭

骆教授是华中科技大学的教授兼副校长,是中国生物医学光学的领军人物


Chance对所有人深情的说到

“这里有我最好的学生,这里有全世界最美好的未来”




2010年,97岁的Chance与世长辞

在他去世之前,都还在思考着他的研究课题


Chance不仅是一位奥运冠军,还是美国国家科学院院士,瑞典皇家科学院外籍院士,英国皇家学会外籍院士

拿到过美国国家科学奖章,也拿到过中华人民共和国国际科学技术合作奖…



Chance拿到美国国家科学家奖章


也许他在科学上的成就可以被超越

也许他在体育界的辉煌也能够复制

可恐怕不会再有人能够同时成为科学界与体育界的双料明星


体育就是追逐自然的极限,而科学是探索自然的秘密

Britton Chance,才是真正诠释了“Faster,Higher,Stronger”的精神的那个人



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