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钱永健

“浪漫”,这是钱永健屡次转变科学研究方向时的梦想;“个性”,这是华裔科学家在挫败科研疲惫感时的一剂良药……

1952年生于纽约的钱永健是中国著名科学家钱学森的堂侄,现为美国科学院院士、医学院院士,美国加州大学圣迭戈分校化学及药理学两系教授。尽管头顶光环早已炫目,钱永健却坚持在科学道路上走自己的路,不论何时都要“完美地契合自身个性的深处”。

身体不好

实验室中找乐子

身体略显单薄的钱永健出生在一个科学家和工程师世家,这位不爱出风头的科学家戴着一副带框眼镜,一头短发已挂银丝。

钱永健生于纽约,在新泽西利文斯顿长大,一大家子人中多位长辈都是工程师。或许从儿时起,钱永健就注定了要走进科学。钱永健的父亲是一名机械工程师,他母亲的数位兄弟都是美国麻省理工大学的工程学教授。钱永健称自己的研究领域是分子工程学,他这样描述自己的职业选择:“我注定了继承家族的血统,从事这样的工作。”

钱永健儿时患有气喘,他不得不长期呆在家中,无法进行耗费体力的室外活动,他因此常常数个小时在地下实验室中专注于化学实验,并开始喜欢上能产生奇妙色彩的化学。最让他难忘的一次,是他在实验中引爆了自制的火药,导致家中一张乒乓球桌被烧焦。

不过,钱永健在科学方面的天赋很快得以显现。16岁时,还在上中学的他便获得了美国全国性的西屋天才奖第一名。其后,因获得全美优秀学者奖而进入美国著名的哈佛大学,20岁时,钱永健便携化学和物理学士学位从大学毕业。钱永健的家庭堪称科学之家。他的哥哥钱永佑(RichardWTsien)是神经生物学家,曾任斯坦福大学生理系主任。两兄弟分别获Rhodes和Marshall学者奖(通常认为是美国大学生竞争性最强的两个奖学金,克林顿总统曾获Rhodes奖),到英国留学,九十年代双双成为美国科学院院士。

不过,在剑桥大学,钱永健最终厌倦了化学,他渴望进行一些更加激动人心的研究,最初他选择了分子生物学,而后再是海洋学。

追逐梦想

研究领域要契合个性

“我梦想着在蓝色海洋上远航,那样一定很浪漫,但我最终发现它(海洋学研究)完全不是这样。我的研究只是在海湾中测量石油污染的程度,最终我发觉自己根本不关心藻海的高度。”就这样,钱永健转而开始专注于一项看上去永远充满神秘色彩的领域:人类大脑,他因此获得了一个生理学博士。“你的科学领域应该完美地契合你个性的深处,在你的沮丧时期不可避免地到来时,这样的契合则为你提供了最本真的愉悦。”

如今,尽管钱永健在科学研究上硕果累累,他却丝毫不为任何赞许所动。对于科学界评价“他发明了多色莹光蛋白标记技术,为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命”,钱永健只是淡淡地说,“我只是制造工具的人。”但实际上,钱永健对于颜色的迷恋为细胞生物学和神经生物学带来了革命性的变革,让其他科学家们得以“走进”活细胞,并实时观测细胞分子的活动。

目前,钱永健是霍华德休斯医学研究所的研究员,他对荧光蛋白如何应用于神经生物学和癌症研究中兴趣浓厚,因为他的父亲正是被癌症夺取了生命。

“我父亲得的是胰腺癌,诊断出6个月后,他就去世了。这是一种可怕的癌症。”他说,“我总是想在职业生涯中做一些与临床相关的事,如果可能,癌症是终极挑战。”对于癌症的诊断和治疗,钱永健十分关注。他和他的同事们已经造出了一种U型的缩氨酸分子――一种化学疗法药物。

化学世界的“发光体”

1994年,华裔美国科学家钱永健开始改造GFP,有多项发现。世界上用的大多数是钱永健实验室改造后的变种,有的荧光更强,有的黄色、蓝色,有的可激活、可变色。到一些不常用做研究模式的生物体内找有颜色的蛋白成为一些人的爱好,现象正如当年在嗜热生物中找到以后应用广泛的PCR用多聚酶后的一波浪潮。不过真发现的有用东西并不很多。成功的例子有俄国科学院生物有机化学研究所SergeyA.Lukyanov实验室从珊瑚里发现其他荧光蛋白,包括红色荧光蛋白。

蛋白质本身发光,无需底物,起源是下村修和约翰森的研究。1962年,下村修和约翰森等在上报道,他们分离纯化了水母中发光蛋白水母素。1963年,他们在《科学》杂志报道钙和水母素发光的关系。其后Ridgway和Ashley提出可以用水母素来检测钙浓度,创造了检测钙的新方法。钙离子是生物体内的重要信号分子,水母素成为第一个有空间分辨能力的钙检测方法,是目前仍用的方法之一。

1955年Davenport和Nicol发现水母可以发绿光,但不知其因。在1962年下村修和约翰森在那篇纯化水母素的文章中,有个注脚,说还发现了另一种蛋白,它在阳光下呈绿色、钨丝下呈黄色、紫外光下发强烈绿色。其后他们仔细研究了其发光特性。1974年,他们纯化到了这个蛋白,当时称绿色蛋白、以后称绿色荧光蛋白GFP。Morin和Hastings提出水母素和GFP之间可以发生能量转移。水母素在钙刺激下发光,其能量可转移到GFP,刺激GFP发光。这是物理化学中知道的荧光共振能量转移(FRET)在生物中的发现。1992年,普腊石拿到了GFP的基因,使得研究者的应用更加方便。

水母素和GFP都有重要的应用。但水母素仍是荧光酶的一种,它需要荧光素。而GFP蛋白质本身发光,在原理上有重大突破。(吴挺)

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