揚子晚報網10月3日訊（記者 楊甜子）2018諾貝爾化學獎10月3日頒出，化學獎一半頒給弗蘭西斯•阿諾德，獎勵她實現了酶的定向演化；另一半頒發給喬治•史密斯和格里高利•溫特，獎勵他們實現了多肽和抗體的噬菌體呈現技術。這兩個獲獎項目看似沒有關聯，其實卻有一個共同的特點：他們均利用了生物上億年一直利用的一種策略——進化。記者特邀南京大學生科院華子春教授做了解讀。
解讀之前，我們必須瞭解什麼是生命的進化
自然產生的蛋白質不能滿足人類生活提升的需求
知乎網友孟凡康通過“知乎圓桌•2018諾獎巡禮”解釋了生命進化的原理。孟凡康介紹，自從生命的第一顆種子出現在大約37億年前，地球上幾乎每個縫隙都充滿了不同的生物，無論是溫泉，深海還是乾燥的沙漠，這一切都是因為進化。正是因為進化，這個星球的生命才會變的如此美麗和動人。
生命是如何進化的呢？簡單來說，就是利用基因的突變或者重組，比如對一個基因的鹼基進行改變（突變）或者將不同之間的基因進行重新組合（重組），就可以產生多樣化的蛋白質，而這些不斷變化的基因通過自然的篩選過程就可以產生多樣化的生命，讓生命變得豐富多彩。
但是生命經過了40億年的進化，才發展了到了這麼多樣化的生命星球。所以自然進化的過程是極其緩慢的。而且很多情況下，自然產生的蛋白質儘管能夠滿足自然的需求，但並不能滿足人類生活日益提升的需求，比如我們需要一種更加高效的酶來更快、更多、質量更好的產生所需要的物質，如糖、生物燃油等等。因此，科學家們一直致力於對生命進化進行研究，希望進一步探索其中的奧秘。
【酶的定向演化】
讓酶按照人類需求加速進化
南京大學生科院華子春教授告訴記者，在生物化學中，酶是蛋白質的一種，是一類極為重要的生物催化劑。由於酶的作用，生物體內的化學反應在極為溫和的條件下也能高效和特異地進行。但自然界中的酶相對於人類日益增長的需求而言卻並不夠完美，自帶“缺陷”，不能夠達到我們使用要求，所以如何讓酶改變缺陷，主動為人類的需求服務，便是“酶的定向演化”的主要課題之一。
如果讓酶按照生命進化的規律來自然演化，那速度顯然慢了很多。科學家們的研究，不僅讓酶過上了“多倍速”人生，加速演化，還能夠按照我們的需求來進行調整，為生活服務。華子春舉了個例子，我們平時洗衣服用的洗衣液裡就含有酶。洗衣服時要用到熱水，在洗衣液中添加“原生態”的酶，其實並不能達到洗乾淨衣服的要求，這是因為“原生態”的酶並不耐熱，因此，洗衣液中的添加的酶已經經過了生物學上的定向“耐熱演化”，加入洗衣液後才能夠幫我們更好地去除汗漬等蛋白和脂肪汙跡，洗乾淨衣服。
【多肽和抗體的噬菌體呈現技術】
為蛋白質的進化提供“加速度”
另一項獲獎的項目，依然需要從名詞解釋開始說起。南大華子春教授告訴記者，蛋白質按照類型來分的話，酶、多肽和抗體都是蛋白質的一種。而噬菌體是一種比細菌還要低等的生物，噬菌體原本的“領地”是細菌，其繁殖速度迅速，但通過“噬菌體呈現技術”，科學家們將多肽或者抗體放在噬菌體的表面，這樣對多肽和抗體的改造和篩選就會加快很多，演化出新的蛋白質。
“多肽和抗體的噬菌體呈現技術”的主要目的，也是為了讓蛋白質的進化“二倍速”。所以某種程度上說，“酶的定向演化”與“多肽和抗體的噬菌體呈現技術”的獲獎，都是給生物進化提供了“加速度”。
據悉，通過噬菌體呈現產生的抗體，已經在醫藥領域和工業領域得到運用。第一個基於這種方法創造出來的藥物——阿達木單抗於2002年獲批，被用於風溼性關節炎、銀屑病和炎症性腸病。華子春教授認為，“多肽和抗體的噬菌體呈現技術”已經是一項比較成熟的技術，並且廣泛應用於生活，它的獲獎，充分說明諾獎越來越強調科技對人類的貢獻，人類在認識自然規律的基礎上，對複雜、漫長的生命過程進行簡化和再創造，最終反哺人類。
【延伸閱讀】
近幾年的諾獎獲獎項目都和蛋白質有關，這是為什麼？
如果你連續關注了好幾年的諾貝爾化學獎，你會發現，近幾年的獲獎項目都和蛋白質有著密切的聯繫。為什麼“蛋白質”會有這麼高的人氣？華子春教授介紹，生物世界裡，蛋白質的地位非常重要。它是生命功能和活動的執行者，參與生命的不同過程。所以，探索和研究生命過程，一定要明白蛋白質是怎樣“工作”的。這就是科學家們為什麼如此執著於“蛋白質”相關方面的研究的原因。華子春預測，接下來幾年的諾獎，或將依然保持對蛋白質的高度關注。
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