《未來簡說》專訪諾貝爾化學獎得主:冷凍電鏡讓人類看清生命本質

2017年的諾貝爾化學獎授予雅克·杜邦內特(Jacques Dubochet),約阿希姆·弗蘭克(Joachim Frank),以及理查德·亨德森(Richard Henderson),以表彰他們“在開發用於溶液中生物分子高分辨率結構測定的冷凍電鏡技術方面的貢獻”。

哥倫比亞大學生命科學系教授約阿希姆·弗蘭克更是跨學科研究的典範,他在30年前發展了一系列的成像算法並編寫了軟件,實現無需結晶的蛋白質三維結構解析技術。

《未來簡說》專訪諾貝爾化學獎得主:冷凍電鏡讓人類看清生命本質

約阿希姆·弗蘭克是由搜狗搜索贊助的創新思維跨界主題演講節目《未來簡說》諾獎特輯的嘉賓之一,為了向更多年輕一代傳遞最前沿的新知、最一線的研究突破,創客星球聯合創始人王星率製作團隊前往美國哥倫比亞大學採訪約阿希姆·弗蘭克教授,採訪中他分享了獲得諾獎的喜悅和科研成就背後的人生故事。

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一位出身物理學背景的科學家,靠一個在上個世紀80年編寫的成像算法獲得了2017年的諾貝爾獎化學獎,在大眾看來是一件匪夷所思的事,但是約阿希姆·弗蘭克教授一生的奮鬥歷程證明,這些對於別人來說跨界的挑戰,就是他最在行的領域。

約阿希姆·弗蘭克出生於在二戰時期的德國,戰爭摧毀了他在錫根市的家鄉,年僅4歲的他不得不跟著父母逃離到外地,一家六口在小房子中艱苦度日。雖然生活清貧但約阿希姆·弗蘭克想成為科學家的夢想從未被忘記,他經常自己做實驗,在瓶瓶罐罐中裝上許多溶液來測試。二戰後小約阿希姆·弗蘭克有機會展現他在科學研究方面的天賦,高中時期就對物理學非常感興趣,大學順利考入弗萊堡大學物理系。終於在科研方面入了門的約阿希姆·弗蘭克本科畢業後進入著名的慕尼黑大學和慕尼黑科技大學,還被招入人才濟濟的普朗克實驗室,在德國的大學裡,他研究的是熔點下金的電子衍射,讀博士時,接觸了X射線晶體學,並師從德國著名的電子顯微學家霍佩博士,並由此接觸到了電子顯微鏡。

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約阿希姆·弗蘭克在獲得了博士學位後,人生進入了第一個轉折點,出眾的科研天賦讓他收到了美國多個知名實驗室的橄欖枝,拿著豐厚的獎學金約阿希姆·弗蘭克前往美國,遊學這兩年最重要的經歷是進入美國航天局的噴氣推進實驗室工作,在這所由錢學森創辦的實驗室中,約阿希姆·弗蘭克學習了圖像處理技術,這是他諾獎研究成果最重要的一塊技術拼圖。

此後約阿希姆·弗蘭克又前往英國劍橋大學工作,從事最前沿的電子光學研究,幾年後又定居美國,從事一些與電子顯微鏡相關的公共衛生研究。豐富的多學科學術經歷對他的研究非常有幫助。

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在《未來簡說》的採訪中,約阿希姆·弗蘭克教授分析了更多關於科研生活中的小故事,還要他作為哥倫比亞大學知名教授,對於年輕科學工作者的建議。

1975年約阿希姆·弗蘭克開啟了人生最重要的一項研究項目,任職紐約州衛生署高級研究員,開始進行單粒子電子顯微鏡的研究。當時電子顯微鏡對樣品的要求是非常嚴格的,很難獲得分子結構比較穩定的晶體,約阿希姆·弗蘭克認為其實不需要晶體的,只要對電子成像裡面的“單粒子”進行對位和平均就能降低噪音,從而獲得準確地得到三維結構。他的開創性研究使單粒子冷凍電鏡技術的應用成為現實,因此他也被人稱為單粒子冷凍電鏡的重要發明人。

上個世紀80年代約阿希姆·弗蘭克就完成了他在冷凍電鏡方面的研究,在後來的40多年裡,約阿希姆·弗蘭克始終在和電子顯微鏡技術打交道,從模糊到清晰,從平面到立體,為了更好地解析出生物大分子的結構,讓生物學家能夠看清生命的本質。

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在默默研究多年以後,約阿希姆·弗蘭克教授終於獲得了2017年的諾貝爾化學獎,同時獲獎的還有其他兩位傑出的教授。冷凍電鏡技術使很多蛋白質的結構可以解析到像X射線結晶學一樣的分辨率。我們正面對生物化學領域的爆炸式發展。冷凍電鏡的諸多優勢使其具有了革命性的意義,我們將能夠以原子層面的分辨率洞察細胞的每一個隱秘角落,生物化學將迎來一個光輝的未來!

約阿希姆·弗蘭克在接受創客星球創始人王星的採訪時,還談到了更多他和中國科學家的緣分,由搜狗搜索贊助的《未來簡說》諾獎特輯已經在各大視頻和資訊平臺發佈,更多精彩內容敬請關注。

《未來簡說》是由創客星球推出的全球首檔創新思維跨界主題演講節目,自上線播出以來已經邀請了近50位人工智能、醫療、無人駕駛、航天等前沿技術領域的頂尖科學家、行業領袖、先鋒創業者發表演講,其中有超過一半嘉賓都是在科研領域有突出貢獻的教授、學者。他們的研究成果或許有些晦澀、他們的表達還不夠流暢,但在樸實的言語之中是體現的是對於科學的信仰、對於創新的執著和數十年如一日的堅持。創客星球的使命就是為熱愛新知識、新技術、新洞見的受眾帶來創新知識的分享。

《未來簡說》的製作團隊創客星球,成立於2014年,是國內領先的科技內容公司,專注打造科技娛樂IP及相關商業模式。公司核心業務為原創視頻節目的製作、發行及銷售。

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