华裔诺奖得主钱永健：用荧光蛋白“照亮”了细胞
“钱永健的工作照亮了科学”——在钱永健生前任职的加州大学圣迭戈分校的讣告上这样写道。
钱永健足够耀眼——2008年,56岁的钱永健凭借绿色荧光蛋白(GFP)的研究,与美国生物学家马丁·沙尔菲、日本有机化学家兼海洋生物学家下村修共同获得诺贝尔奖化学奖。这种蛋白为生物与医学实验带来了一场革命,它发出的荧光像一盏引路明灯,成为了当代生物科学研究中最重要的工具之一。
然而,这名现年64岁、正值科研“壮年”的杰出科学家,友人眼中勤奋、谦逊、有涵养的学者,却在2016年8月24日的一次外出中不幸辞世。
照亮生物科学的研究
让钱永健获奖的绿色荧光蛋白,甚至有人将其重要性与显微镜的发明相提并论。2008年的瑞典皇家科学院发布公报称:“绿色荧光蛋白在过去的10年中成为生物化学家、生物学家、医学家和其他研究人员的引路明灯……成为当代生物科学研究中最重要的工具之一。”
这种绿色荧光蛋白能发出肉眼可见的荧光,把产生这类蛋白的基因片段通过基因重组技术插入需要追踪的细胞,可让细胞合成出发光的蛋白,从而令细胞“染上”颜色,使通过设备肉眼观察、追踪被标记的活体细胞成为可能。
绿色荧光蛋白(GFP),最早源于下村修的研究。他发现部分水母能发出一种微弱的光。1962年,下村修从生活在美国西海岸近海的翼钟水母身上提取、鉴定出了绿色荧光蛋白。
1992年,下村修的同事道格拉斯·普瑞舍获得了GFP的基因,GFP基因相比蛋白质更容易使用。但普瑞舍却在发表文章后离开了科学界,将蛋白基因赠予了几家实验室。
与钱永健一同获得诺奖的马丁·沙尔菲收到蛋白基因后,首次把它重组到大肠杆菌和四膜虫的细胞中,发现植入基因后的大肠杆菌和四膜虫的确能够生成荧光蛋白。展示了蛋白可以作为一种生物标记使用的价值,引发轰动。
获赠基因的钱永健于1994年,开始改造GFP,通过基因突变的方法,让这类原本发出柔弱绿光的蛋白发光变得更明亮、更持续。此后,钱永健实验室制出了多种蛋白,有的荧光强,有的呈现黄、蓝、红色,有的可激活、可变色,世界上目前使用的荧光蛋白大多是钱永健实验室改造后的变种。他的研究使荧光蛋白真正成为了生物科学实验中的重要组成部分。
拥有“最美丽的大脑”
1952,钱永健出生于美国纽约,生长在一个科学世家,家族中出了多位优秀科学家和工程师。他还是中国著名科学家钱学森的堂侄。
小时候的钱永健就痴迷于化学,他8岁时的实验记录本被收藏在瑞典的诺贝尔博物馆中。16岁,获得美国高中生科研项目的最高奖:西屋科学天才奖。后来,他获得美国国家优等生奖学金进入哈佛大学学习,20岁获得化学物理学士学位并前往剑桥大学深造,后获生理学博士学位。1989年起钱永健在加州大学圣迭戈分校工作,至今已有27年。还一度被认为是全美被邀请演讲最多和拥有专利最多的人之一。
钱永健的天分与成就是圈内人士公认的。
钱永健长期的合作者马克·爱利斯门曾说:“他拥有世界上最美丽的大脑,不仅因为他能够深入思考如何填补已知科学领域的空白,更因为他知道如何发现新问题。”
钱永健曾经的博士后说:“他是我见过的最有天分、最勤奋的科学家。”
爱好广泛的多面手
钱永健爱好广泛,钢琴、潜水,甚至跑过半程马拉松。
在剑桥大学深造时,他从化学转到了分子生物学,又转到了海洋学。“我总有一些关于在大海上航行的梦想,但是结果表明,我的工作和这个美梦无关。最后,我终于明白,我根本不关心藻海的深度问题。”
于是,钱永健又从海洋学转到了生理学,并获得博士学位。当时,他的研究主要侧重于自己更感兴趣的人脑。 此后,他又回归化学,开始了对绿色荧光蛋白的研究。
除了荧光蛋白,他的研究成果同样多彩。
在英国剑桥大学读研究生时,钱永健发明出一种可追踪细胞内钙水平的有机染料,与钙质结合时会戏剧性地改变荧光,染料无需注射即可穿透细胞壁。
他对荧光蛋白应用于神经生物学和癌症研究兴趣浓厚。为了能更好地看清并治疗癌症,他与同事不久前设计了一种能携带成像分子或化疗药物靶向癌细胞的U形缩氨酸。还创造了一种让神经元细胞膜上的电信号发出亮光的荧光染料,有助于解密脑细胞的功能与相互作用。
为何钱永健能把“枯燥”的科研经营得如此多彩?
“研究工作其实很有趣。可以发现新的东西,也是让我‘玩’下去的动力,就算在过程中出现失误,还是可以从错误中发现新的讯息,所以不要害怕失败。”钱永健曾说,“你从事的学科必须符合你的个性,能够给你一种内在的快乐,可帮助你有勇气面对一切不可避免的挫折。”
正是热爱推动钱永健不断向前,终于照亮了科学。