北京时间2008年10月8日下午，瑞典皇家科学院宣布，日本科学家下村修（Osamu Shimomura）、美国科学家马丁 ·查尔菲（Martin Chalfie）、美籍华裔科学家钱永键（Roger Y Tsien）因“发现并发展了绿色荧光蛋白（GFP）”，共同获得本年度诺贝尔化学奖。
绿色荧光蛋白是一种自行能够发出绿色淡光的蛋白质物质，它使人们能够在正常条件下对活细胞内分子水平和机理进行观察和研究。用它来标记需要研究的蛋白，就好像给那些蛋白装上了一盏小灯，于是，他们什么时间、什么地点在做什么，可能发生什么变化，科学家一目了然。瑞典科学院将绿色荧光蛋白的发现和发展与显微镜的的发明相提并论，称：“绿色荧光蛋白在过去10年间成为生物化学家、医学家、生物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。”
下村修的好奇心
下村修1928年出生于日本京都，后来在长崎长大。1945年的原子弹爆炸致使他一度失明。二战后，下村修从长崎医科大学毕业，想要到名古屋大学继续深造，阴差阳错间，进入了科学家平田义正的研究室。1955年，平田交给下村一项任务，让他找出海萤被碾碎后放在水里仍能发光的原因。“那次阴差阳错决定了我的命运。”下村后来回忆说。那项研究当时许多人在做，但无一得出结论，然后下村却在第二年便从海萤体内提取了一种发光的蛋白质，下村的研究引起了美国普林斯顿大学弗兰克 约翰逊的强烈兴趣，在对方的邀请下，1960年下村来到美国。
可能是因为从小和海打交道，下村对海洋生物特别感兴趣，他非常想知道水母为什么会发光，于是1961年，下村来到盛产水母的华盛顿州的“星期五港”（Friday harbor），开始正式对维多利亚多管水母（aequorea victoria）进行研究。他先是从渔民手中购买，后来干脆亲自上阵甚至带动全家一块出海捕捞，回到家里就把水母那一圈会发光的“裙边”剪下来，然后用最原始的办法挤出那些散发着微弱荧光的液体。据下村回忆，他当年总共挤了不下一百万只水母。在此基础上，1962年，下村和约翰逊成功地得到了他们想的发光蛋白“水母素”。与此同时，他们还发现了另外一种在紫外线照射下会发出强烈的绿色荧光的蛋白质：绿色荧光蛋白。
被庸才埋没的普莱舍
不过，由于当时下村和约翰逊工作的主要目的是提取水母素，GFP只是附产品，而且下村本人也只对生物发光现象感兴趣，觉得GFP “没有什么用处”，因此后来对它弃之不理，这项研究成果也随之被人遗忘。直到1987年，一个名为道格拉斯 普莱舍（Donglas Prasher）的美国科学家敏锐地意识到，这个绿色荧光蛋白将来一定大有用处。
普莱舍第一个想到，绿色荧光蛋白可以被应用到细胞生物学中，用于跟踪基因的表达和蛋白的定位。但要实现这个设想，必须首先首先知道编码绿色荧光蛋白的基因序列。于是他申请了一笔研究经费。
历经两年的辛苦工作，1992年普莱舍终于得到了这种蛋白的基因序列。只要再前进一步，将基因放到其他生物比如细菌体内，看到荧光，就可以证明他的设想。恰在此时，钱用完了，他去申请美国国立卫生研究院（NIH）的经费，却被评审者拒之门外。于是普莱舍的研究不得已停下来。后来当查尔菲和钱永健听说了他的工作，向他寻求绿色荧光蛋白基因时，他无私地将自己的研究成果寄给了他们。这造就了他们今天的荣耀。
北京大学生命科学院院长饶毅认为，在GFP的研究中，普莱舍真正起到了承上启下的作用。但是不仅当年NIH经费评审委员们平庸，现在的诺贝尔化学奖评奖委员会也不能正确地评价，再次忽视他。饶毅指出，“诺贝尔评奖委员会不是科学的最终标准，他们出错不止一次，公道自在人心，发错了奖只表明委员会成员水平有限”。因为当年被拒绝，普莱舍一气之下离开了学术界，在换了很多工作后，如今为一家车行开免费的大巴，收入微薄。“我的故事非常不幸。”普莱舍说，但他并不后悔自己当年把基因寄给了查尔菲和钱永键，“他们都做出了杰出的工作。如果他们在这里的话，他们可要请我吃饭！”
查尔菲接过接力棒
普莱舍没有做完的事情，后来由美国哥伦比亚大学教授马丁接过了接力棒。查尔菲在一次学术会议上第一次知道了绿色荧光蛋白，立即想将它应用于自己的线虫研究，于是设法与当时正在进行这方面工作的普莱舍取得联系，在得到后者寄来的克隆基因后，查尔菲很快便完成了普莱舍没能做完的最后一步，让线虫体内的神经元发出绿色荧光，成功地展示了绿色荧光蛋白的美妙应用。
1994年，查尔菲和钱永键在《科学》杂志上合作发表了一篇论文，证明了绿色荧光蛋白可以在细菌和线虫中表达。这篇文章轰动一时，带动了无数相关研究，正是它奠定了查尔菲今年的的获奖。
如今查尔菲在美国有自己的实验室，主要研究动物如何感受触觉和神经递质，建材颇多。但他这次得奖却使一些科学家感到意外。饶毅认为查尔菲的研究只是普莱舍工作的明显延续，很多人都可以这样做。
卢基扬诺夫另辟蹊径
谢尔盖·卢基扬诺夫（Sergey A,Lukyanov）是一位俄罗斯科学家，在关于绿色荧光蛋白的故事中很少有人知道他。但他却曾做出过一个了不起的成就——发现红色荧光蛋白！不过他的工作在概念上是GFP的延伸，时间是1999年。
绿色荧光蛋白非常好用，但最大的缺点就是它只能发出绿色的光，如果有能发出各色荧光的蛋白，岂不更好？于是很多人开始着手研究红色荧光蛋白，可是下村之所以能找到绿色荧光蛋白是因为水母会发出绿色的光，海洋生物中有什么东西能发出红色的光呢？卢基扬诺夫另辟蹊径，他选择了珊瑚。这个点子在他之前从来没有人想到过，因为珊瑚虽然五颜六色，但它发出的颜色并不是荧光。经过不懈努力，谢尔盖 ·卢基扬诺夫最后竟然真的从中得到了红色荧光蛋白（DsRed）——一种类似于绿色荧光蛋白的蛋白质，并成为继绿色荧光蛋白以后第二个被商业化并被生物界大量使用的荧光蛋白。
因为他的成就如此突出，所以在今年的化学奖颁布之后，俄罗斯人普遍为卢基扬诺夫没有得奖而愤愤不平。
钱永键的创意
在这一系列关于绿色荧光蛋白的研究中，钱永键是将其发扬光大、登峰造极的人。1994年，钱永键开始设法改造绿色荧光蛋白，改造之后使得它成为当今生物学和医学研究中使用最广泛的工具之一。如今世界上各个实验室使用的荧光蛋白大多都是钱永键改造后的变种，它们有的荧光更强，有的呈现七彩颜色，有的可激活，可变色。
当时为了做出七彩荧光蛋白，很多人花费大量精力寻找各种奇异的海洋生物，却都没有得到好的结果。这时，钱永键调整思路，把注意力放在谢尔盖·卢基扬诺夫的红色荧光蛋白上面，详细分析了它的发光机理，最后他发现，这个蛋白有一个最主要的发光基团，只要把这个基团通过分子生物学技术改变一下，就可以改变它的发光特性，顺着这个思路，钱永键终于得到了赤橙黄绿青蓝紫的各种颜色。
随后钱永键再接再励，发明了能随周围环境变化而变化的荧光蛋白，以及与其他荧光蛋白相互作用后会产生新颜色的荧光蛋白。利用这些荧光蛋白，2007年研究者开发出了一种新的彩色脑细胞成像技术“脑虹”。他们一次性为老鼠大脑内几百个神经元细胞染上了90多个鲜明的色彩，看上去像极了一幅印象派大师的作品。“钱永键使它形成了新的变种，他做得更多，更新颖。”饶毅说。查尔菲则评价，钱永键“真正将绿色荧光蛋白变成了一个有用的工具！”
摘自《南方周末》2008年10月16日
相关热词搜索： 诺贝尔 蛋白质 发光 故事 化学奖
