生化领域的进化控制！美英两国三位科学家共享2018诺贝尔化学奖

10月3日瑞典当地时间中午（北京时间17:45），被调侃为诺贝尔“理科综合奖”的化学奖终于宣布！

2018年诺贝尔化学奖颁给了生物化学领域，分别授予：

美国科学家弗朗西斯·阿诺德(Frances H. Arnold)获得一半化学奖，以表彰她实现了酶的定向进化；

美国科学家乔治·史密斯(George P. Smith)和英国科学家格雷戈里·温特尔(Gregory P. Winter)分享另一半，以表彰他们实现了多肽和抗体的噬菌体展示技术。

今年诺贝尔化学奖得主的主要贡献是进化控制，以及使用进化变化和选择的相同原理，开发设计解决人类化学问题的蛋白质。

加上今年的颁奖，1901年以来，诺贝尔化学奖总共授予110次，颁发给了181个获奖者，不过，Frederick Sanger在1958年和1980年被授予两次，所以实际上共有180人获得诺贝尔化学奖。

诺贝尔化学奖主要颁发给6个化学领域，分别是有机化学、无机化学、生物化学、分析化学、物理化学、理论化学。不过这一学科也被不少科学家调侃为“理科综合奖”，因为物理、生物、生物物理、生物化学甚至农学等领域的研究成果都获得过化学奖。

事实上，诺贝尔奖的创立者瑞典人阿尔弗雷德·诺贝尔就是一名化学家，曾发明硝化甘油炸药。按照他的遗嘱，诺贝尔化学奖旨在颁给化学方面有重要发现和取得重大成果的人。

据统计，获得诺贝尔化学奖次数最多的前5国家依次是美国、德国、英国、法国和日本，其中，美国以74名诺贝尔化学奖得主遥遥领先。

进化的控制！美英两国三位科学家获奖

弗朗西斯·阿诺德（Frances Arnold）
据“知识分子”整理，弗朗西斯·阿诺德（Frances Arnold）1956年出生于美国匹兹堡，现为加州理工学院教授。她首次进行了酶的定向进化，这些酶是催化化学反应的蛋白质。通过定向进化产生的酶被用于制造从生物燃料到药物的所有产品。

定向进化还可以让产品制造更环保，包括药品、生物燃料甚至牛仔裤的制造。这些酶对环境无害，并通常可替代有毒化学物质。

2017年以来，阿诺德及其同事正在使用定向进化来使细菌产生硅碳键。在这之前，只有化学家做出过硅碳键。研究表明，细菌可以迅速适应新环境，生产出新的化学类型。更重要的是，该发现能以更环保的方式制造具有硅—碳键的产品：从润滑剂到药品。

阿诺德曾在接受采访时表示，“进化是世界上最强大的工程方法，我们应该利用它来寻找解决问题的新的生物解决方案。”。

乔治·史密斯（George P. Smith）
乔治·史密斯（George P. Smith），1941年出生于美国诺沃克。1970年于哈佛大学获博士学位。密苏里大学荣休教授。

他开发了一种称为噬菌体展示的方法，其中噬菌体——一种感染细菌的病毒——可用于进化新蛋白质。

噬菌体展示是研究蛋白质-蛋白质，蛋白质-肽和蛋白质-DNA相互作用的实验室技术，它使用噬菌体（感染细菌的病毒）将蛋白质与编码它们的遗传信息联系起来。在该技术中，将编码目的蛋白质的基因插入噬菌体外壳蛋白基因中，使噬菌体在其外部“展示”蛋白质，同时在其内部含有蛋白质基因，导致基因型和表型之间的联系。然后可以针对其他蛋白质，肽或DNA序列筛选这些展示噬菌体，以检测展示的蛋白质与那些其他分子之间的相互作用。通过这种方式，可以在称为体外选择的过程中筛选和扩增大的蛋白质文库，这类似于自然选择。

格雷格·保罗·温特 ( Gregory Paul Winter)
格雷格·保罗·温特 ( Gregory Paul Winter)，英国的生物化学家，1951年出生于莱彻斯特，现为MRC分子生物学研究所所长。1973年毕业于剑桥大学三一学院，1976年获得剑桥大学博士学位，曾获得MRC Millennium Medal，Royal Medal，Knight 称号等荣誉。

温特的主要研究重点是遗传和蛋白质工程。在他的早期研究中，Greg有个有趣的想法，所有的抗体都具有相同基本结构，而结构中只有很小的变化使它们对靶标具有特异性。他开创了人源化抗体的技术，从而为癌症、类风湿性关节炎和多发性硬化症等疾病提供治疗性抗体。

温特使用噬菌体展示来进行抗体的进化，目标是产生新的抗体药。第一个基于这种方法获得的抗体adalimumab，于2002年批准用于类风湿性关节炎，牛皮癣和炎症性肠疾病。从那以后，使用噬菌体展示产生的抗体被用来中和毒素，治疗自身免疫疾病和转移性癌症。

数说诺贝尔化学奖
180人获奖
1901年至2017年期间，诺贝尔化学奖总共授予109次，颁发给了178个获奖者，不过，Frederick Sanger在1958年和1980年被授予诺贝尔化学奖两次。为此，共有177人获得诺贝尔化学奖。

加上今年的三人，共有180人获得诺贝尔化学奖。

六大领域
诺贝尔化学奖主要颁发给6个化学领域，分别是有机化学、无机化学、生物化学、分析化学、物理化学、理论化学。其中生物化学占了最多，尤其是方法学，如蛋白质测序技术，DNA测序技术，PCR，点突变技术等。

此外非常基础的原创性研究也很受诺奖的青睐，比如重氢的发现，光合作用，重核的裂变等。

图表统计数据截至2017年，来源：iNature

35岁、85岁
据iNature统计，诺贝尔化学奖获得者的平均年龄是58.4岁。最年轻的获奖者只有35岁，是巴黎大学的Frédéric Joliot，因为合成了新的放射性元素而获奖。

有趣的是，他还是居里夫人的女婿，同她的妻子Irène Curie在1935年一起获得诺贝尔化学奖，故对于居里夫人一家，总共获得5块诺贝尔奖章（居里夫人2次，女儿1次，女婿1次，丈夫1次）。

年龄最高的是85岁，John B. Fenn，2002年因为开发生物大分子的鉴定和结构分析方法而获奖。

图表统计数据截至2017年，来源：iNature

5位女性获奖者
截至2018年，通过检索诺贝尔化学奖性别，有五位女性获得诺贝尔化学奖。分别是：

Marie Curie（居里夫人）因为发现镭和Po元素，于1911年获奖；

Irène Curie（居里夫人女儿）因为合成了新的放射性元素而获奖，于1935年获奖；

Dorothy Hodgkin，因为使用X射线技术确定重要生化物质的结构，于1964年火获奖；

Ada Yonath，因为阐述了核糖体的结构与功能，于2009年获奖；

2018年，Frances H. Arnold，因为实现了酶的定向进化而获奖。

美国74位得主
据统计，获得诺贝尔化学奖次数最多的前5名依次是美国，德国，英国，法国和日本。

加上2018年的两位得主，美国已有74位诺贝尔化学奖获得者。

图表统计数据截至2017年，来源：iNature

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