2018-10-04

就在昨天,2018年诺贝尔化学奖揭晓

其中一名获奖者,是一位叫Frances Arnold的美国女科学家

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她是诺贝尔化学奖史上第5位获奖女性,是在科学领域的第19位女性诺奖得主。

她首次实现了酶的定向进化,给人类未来的药品制造、可再生能源等领域提供了全新的可能。

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翻开Frances Arnold的人生故事,你会惊叹,这是一个有着传奇一般硬核人生的女科学家

她有梦想和创造力,敢想敢做,洒脱自信。她从不给自己的人生和科研方向设限,思维敏锐前瞻,追随兴趣转换跑道,并笃定自己的每一次选择

在男为主导的领域内,她勇往直前;在跌宕起伏的人生中,她披荆斩棘

人们对她的尊敬除了科研领域的巨大成就,还有她自身的人生选择与突破。今天就来和大家说一下这位超酷女科学家的故事

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1956年的夏天,Frances出生在美国匹兹堡,她的父亲是核物理学家William Howard Arnold

William从小就告诉自己的女儿——她要相信自己能去做任何她想要做的事,Frances自信果敢的个性大概也源自于此

年少时期的Frances就已极为独立,她在高中就已经从家里搬出去一个人生活,靠开出租车和在当地的爵士乐俱乐部调鸡尾酒来赚钱养活自己

当年,十几岁的女孩还曾独自搭车前往华盛顿去参与越南战争的抗议

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1970年代在Frances的心中,是一个“believe nothing, protest everything, try everything”的时代,这也成为了她决心要去做的事

高中毕业后,Frances进入了普林斯顿大学学习机械和航空航天工程,她是当年申请机械工程专业唯一的一位女性

这个专业的必修课少,她自己又喜欢语言、喜欢经济学、喜欢在闲暇时旅行,来接触更多不同的文化...于是,她花了很多时间去学习了经济学、俄语和意大利语

噢对了,Frances学习之余还和一个意大利博士后谈了谈恋爱。大二结束后,她又花了一年时间,跑到米兰郊外的一家工厂,做了份建造核电站部件的工作

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Frances有很多梦想,她曾想过成为一名心脏外科医生,一家跨国公司的首席执行官,甚至是一名外交官...直到上大学,她都从未真正想过成为一名科学家或生化工程师

然而1970年代的石油危机,和“三里岛核泄漏事故”(美国核电历史上最严重的一次事故),激发了Frances对新能源的兴趣

她意识到新能源对解决全球能源危机极为关键,她也因此决定投身到这项事业中

毕业后她去了美国太阳能研究所,在那里写联合国意见书,为缺乏能源的偏远地区设计太阳能装置

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然而里根上台后国家能源政策改变,她毅然选择辞职重回校园

1985年,快30岁的她拿下了加州大学伯克利分校的化学工程博士学位

Frances最初的兴趣是做生物燃料,但生物技术这个迅速发展的新领域吸引了她的注意,让她燃起了激情

最后,她决定再次改变方向,最终她选择了生物化学领域,去到加州理工大学做一名生化工程师,并把酶和蛋白质的研究作为主要方向。

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作为重要的生物催化剂,酶可以让生物体内的各类化学反应高效有序地进行。人类体内的5000多种酶能够维持最为根本的新陈代谢和生命活动,没有酶的参与,这些最基本的活动都将无法完成。

也因此,研究如何更为有效地利用酶便有着极其重要的意义。

Frances的着眼点放在了酶的进化上。作为自然界生物演变的重要一环,“适者生存”的进化能够让淘汰之后留下来的个体更加适应生存的环境。

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对生物体极其重要的酶、千百万年来决定生物体进化方向的自然选择,如果把这两者结合,让变异与进化作用于酶上会怎样呢?怀着这样的想法,Frances开始了自己的事业。


我们知道,大部分酶的本质都是蛋白质,不同特性的酶的组成背后,是不同的蛋白质结构。

而要穷尽所有结构的蛋白质组合,就像列举无穷无尽的密码组合一样复杂。认识到这一点的Frances选择了一个比较特殊的方法:通过酶的变异与进化,来“创造”符合需求的酶。

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她的设想虽然创意十足,但是在刚开始时并没有得到肯定。通过随机的“变异”与“进化”过程来进行研究,听起来与科学的严谨并不沾边。

1990年代初期,她发表了自己有关蛋白质进化的第一篇论文。她的研究受到了大量的质疑,以及一些学术人士的嘲讽和鄙视

当时在学术界有一个心照不宣的鄙视链——由好奇心驱使的科研比考虑实际应用的研究要厉害

“他们会说‘这不是科学’,或是‘绅士才不搞随机突变’”,Frances并不care这些嘲讽,“我不是科学家也不是绅士,他们爱说啥说啥,而我会一路笑到最后赚个大发,因为这个研究是实际有用”

还有年长的同事说她傲慢自大,Frances表示自己就是real自信,“我一直都很自信,我不会假装。我也从来不会怀疑我所做的事情的实用性和重要性”

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Frances的自信和坚持,帮助她立足于一个竞争激烈的研究领域。她从未放弃自己的设想,而是一路高歌猛进,取得了让人惊叹的成就

她尝试重建酶结构,以赋予其全新的性质,在酶的蛋白质结构的变化中寻找特定的个体进一步研究,产生了能够催化原本自然界中并不存在的反应的新型酶,将自然演化的百万年、千万年的流程,降低到现在可能不到一周的时间。

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这也意味着原本就对生命活动极其重要的酶,将会进一步发挥更为广阔的作用。

她研究出了不会在高温下分解的新蛋白质,让它们能被运用从洗衣粉到新药研制的各个领域中。她还研发出了新型酶,把植物中的纤维素转化为糖,然后再转化为有用的燃料和化学品

因为这项技术,会有更多的新药而被开发,造福无数病患。会有更完美的可再生燃料的使用与回收过程,会有生产日常生活中各类用品的更环保有效的做法。

药品制造、可再生能源、环保行业...她用一把酶世界的钥匙,在各类领域中,打开了通往极为广阔未来的一扇门。

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她曾被奥巴马总统授予国家顶尖科学家和创新者的荣誉,她在2014年入选美国国家发明家名人堂,被许多女性科研者视为楷模。

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她是第一名获得千禧技术奖(2016年)的女性,在女性仅占到16%的化学工程领域,她的成就夺人耳目。

她关于酶的定向进化的研究,使她荣膺2018年诺贝尔化学奖。而这背后,依然是她不懈的努力与突破阻碍的创新和坚守。

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然而,相对于她让人惊叹的科研经历,Frances的生活却几经坎坷

她的第一任丈夫,生化工程师James Bailey于2001年因癌症去世。她的前伴侣安德鲁·兰格2010年自杀身亡,2016年,她的儿子也在事故中丧生。

而她本人则在2005年被诊断出乳腺癌,一度陷入死亡未来的她战胜了死神,从疾病中浴火重生。


2005年,Frances与人合作创立了一家公司,利用可再生资源生产燃料和化学品,在环保领域做出了突出贡献

不仅如此,她还于2013年成立了一家研究作物保护技术的公司

她参与过40多项美国专利的发明,也曾和美国国家科学院科学与娱乐中心合作,给好莱坞编剧做过科学顾问,帮助编剧团队更好地展现科学主题内容。

她背负着生活的打击和重担,在悲伤与恐惧中奋战。在男性主导的化学领域,她像是一名独特而坚定的战士,披荆斩棘,一路前行。

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Frances取得的科研成就,不仅造福了人类,对女性科研工作者和那些热爱科学的女性,更是一种激励

Frances曾说,“我希望我的获奖能够说明这样一个事实:女性可以做到这一点,而且能做得很好。女性也可以在这个领域对世界做出贡献,获得人们的认可。


据统计,从1901年到2017年,在获得诺贝尔奖的892人中,只有48名女性。 而在近600位科学领域获奖者中,女性仅有17人。

多年来,很多人始终认为出现这样的现象的原因很简单——女性对科学没兴趣,女性不适合科研,女性就是没有取得和男性们同样多的成就......

这些人不承认在这个行业这个社会,女性面临的很多不平等

女科学家的研究成果往往会被忽略,诺贝尔奖项只搬给一起作出贡献的男性科学家;女性的科研工作不被重视,不被认为能担起重任,不给给予应有的职称


就在Frances获得诺奖的前几天,另一位女科学家Donna Strickland因在激光物理领域做出的贡献,成为了2018年诺贝尔物理学奖的获得者之一

她是物理学奖历史上第三位女性得主,然而59岁的她职称至今仍是以为副教授。诺奖颁布后,她才有自己的维基页面

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好在今年,我们看到了Frances和Donna的研究成果得到重视,而她们的事迹将激励在科学领域奋斗的女性们一路前行。

女性也可以自信勇敢,女性也能为科学界大放异彩,而这样的女性应该被尊重和认可

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Source:

https://www.huffingtonpost.com/entry/frances-arnold-directed-evolution-millennium-technology-prize_us_57486774e4b055bb1171f2eb

https://www.nbcnews.com/health/health-news/nobel-winner-overcame-personal-loss-cancer-being-woman-n916391?tdsourcetag=s_pctim_aiomsg

https://www.huffingtonpost.com/entry/frances-arnold-nobel-prize-chemistry_us_5bb4d3d7e4b0876eda9a34ad

https://en.wikipedia.org/wiki/Frances_Arnold#cite_note-5

https://www.theguardian.com/science/2018/oct/03/frances-h-arnold-george-p-smith-and-gregory-p-winter-win-nobel-prize-in-chemistry

http://www.slate.com/articles/health_and_science/alternative_energy/2013/03/directed_evolution_frances_arnold_engineers_green_chemistry_molecules.html

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