中国双一流大学之首谱写《化学神曲》与诺贝尔化学奖之贫乏悲痛的《十五的诺奖》, 尽管冷冻电镜催生施颜量产更多诺奖级成果!
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中国（大陆）双一流大学之首流行的“化学神曲”
与诺贝尔化学奖之贫乏悲痛的“十五的诺奖”
作者|刘实
还记得几年前，听到那首由当时的北京大学校长、高分子化学家周其凤作词，方崇清作曲，北京大学中乐学社演出的歌曲《化学是你 化学是我》，这一段“神曲”当时在微博上走红，不到一天就被转发了两万多次、犹如天雷滚滚。
周其凤院士在2011“国际化学年”征集“化学之歌”的活动抛砖引玉、写下这篇热爱化学的歌词， 是为了激励广大学子凤发图强，让真正的化学凤凰多得化学的诺奖。
《化学是你，化学是我》发行时间 2011年10月； 歌曲原唱 北京大学中乐学社；填词 周其凤； 谱曲 方崇清。 |
化学究竟是什么 化学就是你 化学究竟是什么 化学就是我
化学究竟为什么 化学为了你 化学究竟为什么 化学为了我
化学究竟为什么 化学为了你 化学究竟为什么 化学为了我
(跳跃轻快)
1)父母生下 生下的你我 lalala是化学过程的结果 你我你我 的消化系统 lalala是化学过程的场所
记忆和思维活动 要借化学过程来描摹 要借化学过程来描摹 描摹描摹
你我的喜怒哀乐 也是化学神出鬼没 也是化学物质的神出鬼没(副歌宽广)
化学 你原来如此神奇(给力)
哦 化学 难怪你不能不火
哦 四海兄弟 我们携手努力
哦 为人类的航船奋力扬波(结尾：奋力扬波)
2)你我你我 要温暖漂亮l alala化学提供 衣装婀娜
你我你我 要吃足喝好 lalala化学提供 营养多多
你我要飞天探地 化学提供动力几何 化学提供动力几何 动力几何
即便你我的身心健康 也是化学密码解锁 也是化学为生命密码解锁
(副歌宽广)
化学 你原来如此神奇(给力)
哦 化学 难怪你不能不火
哦 四海兄弟 我们携手努力
哦 为人类的航船奋力扬波 (结尾：奋力扬波)
然而，事物发展的规律似乎与中国（大陆）双一流大学的头牌大学的（前）校长的愿望极不相符，不信就看看：近20年诺贝尔化学奖的发奖记录：
TheNobel Prize in Chemistry has been awarded 109 times to 178 Nobel Laureatesbetween 1901 and 2017. Frederick Sanger is the only Nobel Laureate who has beenawarded the Nobel Prize in Chemistry twice, in 1958 and 1980. This means that atotal of 177 individuals have received the Nobel Prize in Chemistry. Click onthe links to get more information.
The Nobel Prize in Chemistry 2017
Jacques Dubochet, Joachim Frank and Richard Henderson
"for developing cryo-electron microscopyfor the high-resolution structure determination of biomolecules insolution"
The Nobel Prize in Chemistry 2016
Jean-Pierre Sauvage, Sir J. Fraser Stoddart and Bernard L. Feringa
"forthe design and synthesis of molecularmachines"
The Nobel Prize in Chemistry 2015
Tomas Lindahl, Paul Modrich and Aziz Sancar
"formechanistic studies of DNA repair"
The Nobel Prize in Chemistry 2014
Eric Betzig, Stefan W. Hell and William E. Moerner
"forthe development of super-resolvedfluorescence microscopy"
The Nobel Prize in Chemistry 2013
Martin Karplus, Michael Levitt and AriehWarshel
"forthe development of multiscale modelsfor complex chemical systems"
The Nobel Prize in Chemistry 2012
Robert J. Lefkowitz and Brian K. Kobilka
"forstudies of G-protein-coupled receptors"
The Nobel Prize in Chemistry 2011
Dan Shechtman
"forthe discovery of quasicrystals"
The Nobel Prize in Chemistry 2010
Richard F. Heck, Ei-ichiNegishi and Akira Suzuki
"forpalladium-catalyzed cross couplings in organic synthesis"
The Nobel Prize in Chemistry 2009
Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz and Ada E. Yonath
"forstudies of the structure and function of the ribosome"
The Nobel Prize in Chemistry 2008
Osamu Shimomura, Martin Chalfie and Roger Y. Tsien
"forthe discovery and development of the green fluorescent protein, GFP"
The Nobel Prize in Chemistry 2007
Gerhard Ertl
"forhis studies of chemical processes on solid surfaces"
The Nobel Prize in Chemistry 2006
Roger D. Kornberg
"forhis studies of the molecular basis of eukaryotic transcription"
The Nobel Prize in Chemistry 2005
Yves Chauvin, Robert H. Grubbs and Richard R. Schrock
"forthe development of the metathesis method in organic synthesis"
The Nobel Prize in Chemistry 2004
Aaron Ciechanover, Avram Hershko and Irwin Rose
"forthe discovery of ubiquitin-mediated protein degradation"
The Nobel Prize in Chemistry 2003
"fordiscoveries concerning channels in cell membranes"
Peter Agre
"forthe discovery of water channels"
Roderick MacKinnon
"forstructural and mechanistic studies of ion channels"
The Nobel Prize in Chemistry 2002
"forthe development of methods for identification and structure analyses of biologicalmacromolecules"
John B. Fenn and Koichi Tanaka
"fortheir development of soft desorption ionisation methods for mass spectrometricanalyses of biological macromolecules"
Kurt Wüthrich
"forhis development of nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining thethree-dimensional structure of biological macromolecules in solution"
The Nobel Prize in Chemistry 2001
William S. Knowles and RyojiNoyori
"fortheir work on chirallycatalysed hydrogenation reactions"
K. Barry Sharpless
"forhis work on chirallycatalysed oxidation reactions"
The Nobel Prize in Chemistry 2000
Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid and Hideki Shirakawa
"forthe discovery and development of conductive polymers"
The Nobel Prize in Chemistry 1999
Ahmed H. Zewail
"forhis studies of the transition states of chemical reactions using femtosecondspectroscopy"
The Nobel Prize in Chemistry 1998
Walter Kohn
"forhis development of the density-functional theory"
John A. Pople
"forhis development of computational methods in quantum chemistry"
The Nobel Prize in Chemistry 1997
Paul D. Boyer and John E. Walker
"fortheir elucidation of the enzymatic mechanism underlying the synthesis ofadenosine triphosphate (ATP)"
Jens C. Skou
"forthe first discovery of an ion-transporting enzyme, Na+, K+ -ATPase"
这个记录表明，过去二十年的很多诺贝尔“化学”奖实际上不是奖给传统的化学研究，更不是经典的化学家，而近几年的“化学”奖甚至于是直接奖给非化学家的非化学发现或发明。
2017年的诺贝尔“化学”奖就是发给了一个物理学的技术革命。
数十年来，结构生物学家们一直利用X-射线晶体学方法——通过向结晶的蛋白质照射X射线来获得生物分子结构的图像。但如今实验室正竞相采用冷冻电镜技术，因为它可以获得那些不易形成大晶体的蛋白质的结构图像。颁发这一奖项的瑞典皇家科学院是这样描述的：这一技术“使生物化学迈进了一个新纪元”。
20世纪70年代，剑桥大学MRC（英国医学研究委员会分子生物学）实验室的亨德森与同事Nigel Unwin试图确定细菌视紫红质的形状。这种蛋白可以利用光能使蛋白质穿过细胞膜，但不适用于晶体学技术。因此，二人转向了电镜技术，并于1975年制作了该蛋白质的第一个3D模型。
在同一年代，哥伦比亚大学的弗兰克及其同事开发了一种图像处理软件，用于解析通过电镜照射蛋白质所产生的模糊图像，它可以将模糊的二维图像转换成3D分子结构。
20世纪80年代初，瑞士洛桑大学的杜博歇所带领的科研团队研究出了如何在电子显微镜中使用水，使生物分子可以在溶液中保持其自然形状成像。他的团队开发了一种利用液态乙烷快速冻结蛋白质溶液的方法，使它们在电子轰击下保持相对静止。如此一来，研究人员可以利用电子显微镜，得到比以往分辨率更高的蛋白质结构。
得益于以上研究以及其他进展，亨德森在1990年利用冷冻电镜技术得到了第一张原子级分辨率的蛋白质图像。
尽管为诺贝尔委员会所认可的工作是在20世纪70年代和80年代进行的，但它为近年来众多科学家所称的一场革命奠定了基础。
所以，如果“化学家”们还可以因为诺贝尔化学奖是奖励了化学研究的进步的话，请再看清这句话：“正是因为（非化学家的）他们的努力，（化学家的）人类才得以用极高的分辨率看清重要的生物分子”。
难怪有人只需把周其凤作词的《化学是你、化学是我》改几个字，一个“化学神曲“就成了“化学悲歌”：
《化学无你、化学无我》
（根据《化学是你、化学是我》改词）
化学究竟是什么 化学曾是你 化学究竟是什么 化学曾是我
化学究竟为什么 化学曾为你 化学究竟为什么 化学曾为我
化学究竟为什么 化学不为你 化学究竟为什么 化学不为我
(跳跃轻快)
1)父母生下 生下的你我 lalala是爱情纠缠的结果 你我你我 的消化系统 lalala是食物解析的场所
记忆和思维活动 要借冷冻电镜来描摹 要借冷冻电镜来 描摹描摹描摹
你我的喜怒哀乐 也是结晶神出鬼没 也是蛋白质的神出鬼没(副歌宽广)
化学 你原来不再神奇(给力)
哦 化学难怪你不能再火
哦 四海兄弟 我们携手努力
哦 为我们的诺奖奋力扬波(结尾：奋力扬波)
2)你我你我要温暖漂亮 lalala晶体提供 衣装婀娜
你我你我 要吃足喝好 lalala结构解析 知识多多
你我要飞天探地 牛文提供动力几何 牛文提供动力几何 动力几何
即便你我的身心健康 也是生物结构解析 也是牛文为生命 密码解锁
(副歌宽广)
化学 你原来不再神奇(给力)
哦 化学 难怪你不能再火
哦 四海兄弟 我们携手努力
哦 为我们的诺奖奋力扬波 (结尾：奋力扬波)
这首《化学无你、化学无我》或许只是唱出了一些（“正经”）化学家的悲痛。
而下面一首《十五的诺奖》
还可能唱出了挤进（大）化学领域欲得诺贝尔化学奖的一些生物学家、尤其是那些牛逼哄哄的结构生物学家的忧愁：
十五的诺奖
十五的诺奖，
照在西方、照在东方。
宁静的夜晚、你也想它，我也想它。
你捧着手中的牛文章，我数着影响的因子，
结构生物学的大发现，岂不得个化学的诺奖，
阿！科学昌盛，有你的一半、也有我的一半，
今日诺奖，没我们名份，我们死也不干。
十五的诺奖，
照在西方、照在东方。
宁静的夜晚、你也想它，我也想它。
你捧着手中的牛文章，我数着影响的因子，
结构生物学的大发现，岂不得个化学的诺奖，
阿！科学昌盛，有你的一半、也有我的一半，
今日诺奖，没我们名份，我们死也不干。
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专家：冷冻电镜或催生更多诺奖级成果 中国大有希望
2017年10月05日 01:04:27
来源：科技日报
北京时间10月4日17时45分，2017年诺贝尔化学奖公布。
瑞士洛桑大学雅克·杜波切特(Jacques Dubochet)、美国哥伦比亚大学乔基姆·弗兰克(Joachim Frank)和英国剑桥大学理查德·亨德森(Richard Henderson)凭借“研发出能确定溶液中生物分子高分辨率结构的冷冻电子显微镜”获此殊荣。
听得消息后，清华大学生命科学学院院长王宏伟和中国科学院生物物理研究所孙飞研究员都表示——“不意外”。
1
获诺奖并不等于很完美
“前两年就觉得这项技术可以获诺贝尔奖。”孙飞长期从事生物电镜方法学研究，他也是中国生物物理学学会冷冻电镜分会副理事长。
孙飞与三位诺奖获得者虽没有直接合作，但都有过接触。
他在接受科技日报记者采访时介绍，雅克·杜波切特、乔基姆·弗兰克和理查德·亨德森开创的冷冻电子显微成像技术，能让科学家看到生物大分子复合体的高分辨率三维结构，极大地推进了分子生物学研究和对生物奥秘的理解。
值得注意的是，三位科学家的主要工作都是在上世纪七十年代到八十年代做出来的。时间证明了他们的远见。
图为质多角体病毒CPV的冷冻电镜图像（左上）和质型多角体病毒衣壳三维重构（中）。重构结果中彩色部分为组成该病毒的最基本的非对称结构单元。右图展示该非对称单元的放大图（右上）以及构建的原子模型（右下）。左下图展示的是部分氨基酸的三维重构电子密度图以及构建的原子模型，可以很清楚地看见氨基酸侧链。
孙飞告诉科技日报记者，结构生物学领域科学家在大量使用冷冻电子显微成像这项技术。目前该领域最前沿研究方向是进一步改进技术方法，特别是冷冻样品制备方面，进一步提高冷冻电子显微镜的分辨率和技术流程通量。这些方面取得突破后，将使该技术广泛应用于医药开发领域。
“获得诺奖并不表示这项技术已经非常完善。”王宏伟也表示，未来冷冻电子显微成像技术还需要很长的路要走。王宏伟认为，它需要生物学家、物理学家、计算机学家在方法学上进一步创新，尤其在解析细胞内精细结构和生物大分子的结构变化方面进一步提升。
“虽然是物理学的技术，但给生物物理学打开了新的天地，影响不可估量。”孙飞评价。
耐人寻味的是，这并不是显微成像技术第一次获此殊荣。超分辨率荧光显微技术就曾摘得2014年诺贝尔化学奖。
2
国内应用并不落后
令人欣慰的是，我国在冷冻电子显微镜领域并不落后。
王宏伟介绍，国内最早做冷冻电镜是从上世纪九十年代中期开始。当时清华大学隋森芳院士、中山大学张景强教授、中科院生物物理所徐伟研究员等都在做这方面研究。
到二十一世纪初，冷冻电子显微镜技术逐渐成熟，中国一些科研单位开始布局。
王宏伟告诉记者，2008年清华大学施一公教授购置了亚洲第一台高端冷冻电子显微镜，北京大学医学院、中科院生物物理所也开始采购该设备。此外，国内还从国际上招聘年轻科学家开始这方面研究。
图为施一公教授。
“从2007到2009年，国内开始在此领域有较大投入并加强人才队伍建设。国内大部分从事该领域研究的年轻人与此次三位获奖者有一定的师承关系。” 王宏伟认为，中国那时候开始布局冷冻电子显微镜技术正当其时，因为2013年软硬件的成熟使该技术开始显现出优势。
孙飞告诉科技日报记者，施一公教授关于剪切复合体的大量研究都是利用这一技术，中国科学院生物物理所关于植物捕光复合体的高分辨率结构也是利用该技术来完成。
“所以这项技术会促成一大批突出研究成果出现。”孙飞说。
目前，中国在解析大生物分子结构领域的研究非常出色，冷冻电子显微镜技术应用方面在国际上也很有影响力。
但在王宏伟看来，国内在该技术方法学开发方面还需加大力气，今年的诺贝尔化学奖获得者就是在方法学开发上作出了原创性成果。
众所周知，X射线晶体学技术带来的重要发现曾多次获诺奖，冷冻电子显微镜技术是否有同样可能？
“这次诺奖是奖励冷冻电子显微镜方法学上的创新，将来利用这个技术解析出重要分子结构，破解重要生物学问题，完全有可能再得诺奖，中国在这方面也大有希望。”王宏伟说。