基于進化的革命獲2018年諾貝爾化學獎

　　 將進化論引入實驗室的3位科學家獲得了2018年諾貝爾化學獎。

　　美國加州理工學院的弗朗西絲?阿諾德（Frances Arnold）因其在酶（一種催化特定化學反應的蛋白質）定向進化方面的研究獲得了一半獎金。從她的研究中得到的酶使人們能夠開發出新的方法來生產關鍵的藥物和更環保的生產化工產品的工藝。

　　美國哥倫比亞密蘇里大學的喬治·史密斯（George Smith）和英國劍橋大學MRC分子生物學實驗室的格雷戈里·溫特（Gregory Winter）則因為在抗體定向進化方面的研究而分享了另一半獎金，抗體是免疫系統用來識別入侵者的蛋白質。他們的發現使特定抗體的大規模生產成為可能，這些抗體使治療自身免疫性疾病、癌癥和其他疾病成為可能。

　　“今年的諾貝爾化學獎獎勵的是一場基于進化的革命。”諾貝爾化學委員會主席克拉斯·古斯塔夫松（Claes Gustafsson）在當地時間10月3日上午說，“我們的獲獎者已經在試管中應用了達爾文的原理，并利用這種方法開發出造福人類的新型化學品。”

　　在20世紀90年代，阿諾德是第一個展示如何使用“定向進化”生產新酶的人。她的團隊從一種存在于自然界的酶開始，對其基因進行了分離編碼；然后他們使用不同的技術將編譯導入其基因，并將新的變異重新插入細菌中。這種細菌會產生各種各樣的新酶，研究人員對他們所需要的品質作了篩選，比如快速發揮作用或是在高溫以及存在某些化學物質等具有挑戰性的條件下發揮作用的能力。然后，他們收集了產生所需要的酶的細菌，然后重新開始這個過程，以尋找更好的酶。

　　利用這種方法，研究人員產生的酶能催化在自然界中并不存在的反應。這使得開發諸如源自植物的新型燃料成為可能。這是生產無毒金屬或有機溶劑的工業化學物質和新藥物的全新過程。

　　“我可以改變被編碼進DNA中的任何東西。”阿諾德在2008年曾向《科學》雜志表示，她是首位入選美國國家科學院、工程院和醫學院（三院）的首位女院士，也是入選這三院的8位健在的科學家之一。“進化的運算法則適合生物學中的所有事情。其他領域就沒有這樣的運算法則。”

　　與此同時，1985年，史密斯開發出一種被稱為噬菌體展示的方法。在該方法中，噬菌體（感染細菌的病毒）可被用于進化新的蛋白質。瑞典科學院在新聞稿中表示，“格雷戈里·溫特將噬菌體展示用于抗體的定向進化，目標是產生新藥物。”

　　基于該方法的首個藥物——阿達木單抗（adalimumab）在2002年獲批，并被用于類風濕性關節炎、銀屑病和炎性腸疾病的治療。自此以后，噬菌體展示產生了能中和毒素、對抗自體免疫性疾病以及治療轉移性癌癥的抗體。

　　“諾獎得主利用化學加速自然生物分子的進化。它們充當了活體生物體的關鍵機制。這些研究人員的突破使以快于自然界上千倍的速度改良藥物、燃料和其他產品成為可能。”美國化學會主席Peter Dorhout在祝賀3位獲獎者的聲明中表示，“這是利用化學的真正的定向進化。”

　　這一獎項“非常認可利用蛋白質進化來解決分子科學中廣泛問題的能力。”馬薩諸塞州哈佛大學化學家、進化專家戴維·劉（David Liu）說，“史密斯、溫特和阿諾德為這個融合了化學、分子生物學和蛋白質科學的多學科領域做出了貢獻，我向他們致敬。”

　　“乍一看，今年的諾貝爾化學獎似乎又被‘生物化’了。”有時似乎很難說酶或噬菌體是‘化學’方面的，但它們確實是！”澳大利亞墨爾本皇家理工大學化學家奧利弗·瓊斯（Oliver Jones）在英國科學媒介中心發布的一份聲明中說，“化學在我們的生活中支撐了很多東西，盡管它并不總是那么明顯，所以這些發現能夠得到認可非常好。”