北京時間10 月2 日下午5 點30 分,2017 諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎評選結(jié)果揭曉——諾貝爾委員會宣布,將此獎項頒發(fā)給美國遺傳學(xué)家杰弗里·霍爾(Jeffrey C. Hall)、邁克爾·羅斯巴什(Michael Rosbash),以及邁克爾·楊( Michael W. Young)。
杰弗里·霍爾(Jeffrey C. Hall)1945 年3 月3 日生于紐約布魯克林,美國遺傳學(xué)家。于1971 年獲得西雅圖華盛頓大學(xué)遺傳學(xué)博士學(xué)位,于1974 年成為布蘭迪斯大學(xué)教員。1984 年他和邁克爾·羅斯巴什(Michael Rosbash)的研究小組克隆了果蠅的period 基因,這個基因能夠調(diào)節(jié)果蠅的生物鐘。他們還揭示出該基因所編碼的信使核糖核酸和蛋白質(zhì)含量隨晝夜節(jié)律而變化。
圖丨2017 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主杰弗里·霍爾(Jeffrey C. Hall)
霍爾于2001 年被選入美國文理科學(xué)院,2003 年被選入美國國家科學(xué)院并獲美國遺傳學(xué)會勛章。因為period 基因方面的杰出貢獻,他于2009 年獲格魯伯神經(jīng)科學(xué)獎,2011 年獲路易莎·格羅斯·霍維茨獎,2012 年獲蓋爾德納國際獎。并于2013 年獲得邵逸夫生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)獎。
圖丨2017 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主邁克爾·羅斯巴什(Michael Rosbash)
邁克爾·羅斯巴什(Michael Rosbash),1944 年3 月7 日生于密蘇里州堪薩斯,美國遺傳學(xué)家。羅斯巴什是布蘭代斯大學(xué)教授和霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員。1984 年他和杰弗里·霍爾的研究小組克隆了果蠅的period 基因,1990 年提出了生物鐘的轉(zhuǎn)錄翻譯負反饋回路的概念。1998 年,他們在果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了period 基因、時鐘基因。 2003 年當選為美國國家科學(xué)院院士。2013 年獲得邵逸夫生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)獎。
邁克爾·楊(Michael W Young),1949 年生于佛羅里達州邁阿密,美國遺傳學(xué)家、美國國家科學(xué)院院士。1975 年獲得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校博士學(xué)位,1978 年起任洛克菲勒大學(xué)教員,后成為該校副校長。2013 年獲得邵逸夫生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)獎。
圖丨2017 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主邁克爾·楊(Michael W Young)
1984 年他的團隊克隆出果蠅的period 基因,這個基因能夠調(diào)節(jié)果蠅的生物鐘。楊之后的研究還揭示了更多生物鐘相關(guān)基因,以及它們產(chǎn)物的運作情況。
以下為諾貝爾委員會官方新聞稿全文:
概述
地球上的所有生命都必須適應(yīng)地球的自轉(zhuǎn)。很多年來,我們一直知道所有的生命體,包括人類在內(nèi),都有一個內(nèi)部的生物鐘,來讓他們適應(yīng)晝夜變換,并找到生命的節(jié)奏。但這個這種生物鐘到底是如何工作的?Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash 和Michael W. Young 三人的工作窺探了生物鐘的秘密,并解釋了其工作原理。他們的研究成果解釋了植物、動物以及人類是如何適應(yīng)這種生物節(jié)律,并同時與地球的自轉(zhuǎn)保持同步。
今年的諾貝爾生物學(xué)獎獲得者們從果蠅身上分離出了一種基因,這種基因用來控制果蠅的日常生物節(jié)律。研究者們表示,這種基因可以使得果蠅在白天時對體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)進行編碼,使它們聚集,到晚上則進行降解。隨后,研究人員又發(fā)現(xiàn)了這種機制的其他蛋白質(zhì)組分,從而揭示了到底是一種怎樣的機制使得細胞內(nèi)的生物鐘持續(xù)工作。我們現(xiàn)在認識到,這種細胞內(nèi)機制同樣作用于其他多細胞生物,包括人類本身。
我們體內(nèi)的生物鐘,在一天之中的不同時段,對我們的生理功能進行著非常精準的調(diào)節(jié),例如行為、激素水平、睡眠情況、體溫,以及新陳代謝等。當我們所處的外部環(huán)境于我們體內(nèi)的生物鐘出現(xiàn)不匹配的情況時,我們的身體狀況就會馬上反應(yīng)出不適,比如乘機穿越數(shù)個時區(qū)導(dǎo)致的“時差”。此外,還有跡象表明,如果我們的生活方式與生物鐘開始出現(xiàn)偏差時,我們換上各種疾病的風(fēng)險也會隨之增加。
我們的內(nèi)部時鐘
大多數(shù)的生物可以預(yù)測并適應(yīng)環(huán)境中的日常變化。18 世紀的時候,法國科學(xué)家Jean-Jacques d'Ortous de Mairan 將含羞草置于恒定黑暗的環(huán)境下。他發(fā)現(xiàn),含羞草葉片的活動仍能保持24 小時的波動性變化。植物似乎都有自己的生物鐘,那次發(fā)現(xiàn)也被認為是生物具有內(nèi)源生物節(jié)律的最早證據(jù)。
之后,其他研究人員發(fā)現(xiàn),不僅植物有這種“內(nèi)部時鐘”,其他動物包括人類都存在這一現(xiàn)象,而這個“時鐘”其實有助于我們?yōu)槿粘5纳頇C能做好準備。這種規(guī)律性的適應(yīng)被稱為“晝夜節(jié)律”。但是,人體內(nèi)部生物鐘的工作原理仍然是個謎。
圖丨含羞草的生物鐘現(xiàn)象:含羞草葉子會在有日光的白天張開,在沒有日光的夜晚合閉。Jean-Jacques d'Ortous de Mairan 通過實驗證實,在持續(xù)黑暗條件下,含羞草葉片開合現(xiàn)象依然保持著如同晝夜周期下同樣的節(jié)律性。
發(fā)現(xiàn)生物鐘基因
早在上世紀七十年代,加州理工學(xué)院的Seymour Benzer 和他的學(xué)生Ronald Konopka 就開始尋找可以控制果蠅晝夜節(jié)律的基因。他們發(fā)現(xiàn),有個當時還不知道的基因如果發(fā)生突變,就會擾亂果蠅的晝夜節(jié)律。他們給這個新基因起了個名字:period(周期)。那么,這個基因是如何影響節(jié)律的呢?
今年的諾貝爾獎得主研究的就是這個問題。1984 年,Jeffrey Hall 和Michael Robash(當時兩人在波士頓的布蘭迪斯大學(xué))和洛克菲洛大學(xué)的Michael Young 緊密合作,成功地分離出了period 基因。他們把這個基因編碼的蛋白其名為“PER”。他們發(fā)現(xiàn),在晚上PER 會在果蠅體內(nèi)積累,到了白天又會被分解。所以PER 的濃度會循環(huán)震蕩,周期為24 小時,和晝夜節(jié)律相同。
自我調(diào)節(jié)的周期節(jié)律
接下來,科學(xué)家需要研究的一個重大課題,就是PER 這個蛋白如何保持穩(wěn)定的震蕩周期。Jeffery Hall 和Michael Rosbash 提出了一個假說:PER 蛋白可以讓period 基因失去活性。換句話說,PER 和period 形成了一個抑制反饋的環(huán)路,PER 可以抑制基因合成自己,這樣就形成了一個連續(xù),循環(huán)的節(jié)律(如下圖)。
圖丨period基因反饋條件的簡單示意圖。在這幅圖里,period基因經(jīng)過了一個完整的24小時周期。當period基因有活性的時候,可以合成period mRNA,后者進入細胞質(zhì)后開始合成PER蛋白。PER又會進入細胞核,逐漸積累,抑制period的活性。這樣就形成了一個抑制性的反饋機制,形成了晝夜節(jié)律。
這個模型非常有趣,但是仍然有幾個問題沒有解決。PER 蛋白質(zhì)只有從細胞質(zhì)進入細胞核,才能抑制period 基因。Jeffery Hall 和Robash的研究表明,每當晚上的時候,PER 蛋白會在細胞核里積累,但是它是如何進入細胞核的?1994 年,Michael Young 發(fā)現(xiàn)了第二個節(jié)律基因:timeless。Timeless 可以編碼TIM蛋白,同樣為正常節(jié)律所需。Young 做了一個漂亮的實驗,發(fā)現(xiàn)TIM 會結(jié)合到PER 上,然后兩個蛋白可以一起進入細胞核,并且在那里抑制period 基因的活性(如下圖)。
圖丨參與調(diào)節(jié)節(jié)律鐘的分子的簡單示意圖
以上的研究揭示了細胞蛋白水平為什么會出現(xiàn)震蕩,當還有問題。這種震蕩的頻率周期為什么維持在24 小時?Michael Young 又發(fā)現(xiàn)了一個基因doubletime,可以編碼DBT 蛋白。DBT 可以延遲PER 蛋白的積累,這解釋了為什么震蕩的周期為什么會穩(wěn)定在24 小時左右。
這三位新科諾貝爾獎得主的研究闡述了生物鐘的理論基礎(chǔ)。在隨后的幾年里,其他一些分子也被發(fā)現(xiàn),進一步解釋了生物鐘的機理和穩(wěn)定性。例如,他們?nèi)诉€發(fā)現(xiàn)了其他一些蛋白可以維持period的活性,以及外界的光如何調(diào)節(jié)生物鐘。
守時的人體生理學(xué)
生物鐘在復(fù)雜的人體生理中的方方面面都有涉及。我們已經(jīng)知道所有的多細胞生物,包括人類,都是使用同一個相似的機制來調(diào)節(jié)生理節(jié)奏。生物鐘能調(diào)節(jié)我們大部分的基因,并且最終這個生物鐘能使我們的生理情況適應(yīng)一天中不同時段。
圖丨因為這三位得主極有創(chuàng)意的發(fā)現(xiàn),晝夜節(jié)律學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一個涉及面廣且動態(tài)發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域,并且一定會對人類做出巨大貢獻。
其實,每一位取得諾獎的科學(xué)家,他們的工作并不僅僅是在其專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)光發(fā)熱,這些研究是過去幾十年間生命科學(xué)領(lǐng)域的真實發(fā)展,這些發(fā)展也正在改變我們每一個人的生活,這也是諾貝爾獎的意義所在。
該榜單來自諾貝爾獎官網(wǎng):http://www.nobelprize.org
諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎全盤點
在諾貝爾獎體系中,有一部分是頒布給那些在生理學(xué)界或醫(yī)學(xué)界有杰出貢獻的科研工作者,這就是諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。歷屆獲獎人中不乏改變醫(yī)學(xué)世界的牛人,例如發(fā)明青霉素的弗萊明,還有我國杰出科研工作者發(fā)現(xiàn)青蒿素的屠呦呦教授。
第一屆諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的頒布是在1901 年,現(xiàn)在就讓我們來盤點下1901 年到2016 年間環(huán)繞諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎發(fā)生的事情吧。
◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的數(shù)量
從1901 年開始計算,一共有106 屆諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎被頒發(fā)。其中有九年沒有頒發(fā)相關(guān)獎項:1915、1916、1917、1918、1921、1925、1940、1941 以及1942年。
那么為什么這些年都沒有頒發(fā)諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎呢?在諾貝爾基金會章程上寫道:如果在考慮范圍內(nèi)的所有科學(xué)發(fā)現(xiàn)沒有足夠的重要性,獎金將被保存至下一年。如果第二年,仍然不能頒發(fā)獎項,那么獎金將納入諾貝爾基金的受限資金中。而在第一次和第二次世界大戰(zhàn)中,諾貝爾獎沒有頒發(fā)。
◆ 共同分享和獨享的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎題
為什么諾獎可以共享呢?原因就寫在諾貝爾基金會章程上:如果兩項科學(xué)發(fā)現(xiàn)都有資格獲得諾貝爾獎,那么諾貝爾獎的獎金可以平均分為兩等分。如果兩位或者兩位以上的科學(xué)家參與了一項能獲獎的科學(xué)發(fā)現(xiàn),那么諾貝爾獎可以同時頒發(fā)給他們。但是,一屆諾貝爾獎不能分給三位以上的獲獎?wù)摺?/p>
◆ 獲獎?wù)叩臄?shù)量
據(jù)統(tǒng)計,1901 年至2016 年間,前后共有211 位諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎?wù)摺?/p>
◆ 獲獎?wù)叩纳?/p>
獲獎?wù)咧校畛R姷纳帐? 月21 日和2 月28 日。
◆ 獲獎?wù)叩钠骄挲g
據(jù)統(tǒng)計,1901 年至2016 年間全部獲獎?wù)叩墨@獎平均年齡為58 歲。
圖丨1923 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主弗雷德里克·G·班廷
最年輕的獲獎?wù)撸浩駷橹梗摢勴椬钅贻p的獲獎?wù)呤歉ダ椎吕锟恕·班廷(如上圖),他和他的助手于1923 年因成功分離胰島素而得獎,獲獎的時候年僅32 歲。
圖丨1966 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主佩頓·勞斯
最年長的獲獎?wù)撸号孱D·勞斯,他發(fā)現(xiàn)了病毒在某些癌癥中所扮演的角色,因而獲得1966 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,獲獎的時候已經(jīng)87 歲了。
◆ 女性獲獎?wù)?/p>
全部211 位獲獎?wù)咧?,只?2 名是女性。而在這12 人中,只有巴巴拉·麥克林托克(如下圖)是獨享諾獎,其余均和他人分享當年的諾獎。
圖丨1983 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主巴巴拉·麥克林托克
1947 - 格蒂·特蕾莎·科里
1977 - 羅莎琳·薩斯曼·耶洛
1983 - 巴巴拉·麥克林托克
1986 - 麗塔·列維-蒙塔爾奇尼
1988 - 格特魯?shù)隆·埃利恩
1995 - 克里斯汀·紐斯林-沃爾哈德
2004 - 琳達·巴克
2008 - 弗朗索瓦絲·巴爾-西諾西
2009 - 伊麗莎白·布萊克本以及卡羅爾·格雷德
2014 - 梅·布萊特·莫索爾
2015 – 屠呦呦
◆ 多次獲獎?wù)?/p>
迄今為止,還沒有人能夠獲得兩次或以上次數(shù)的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。沒準下一個就是你。
◆ 死后才獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的獲獎?wù)?/p>
歷屆諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的主中,沒有人是在死后才獲獎的。從1974 年開始,諾貝爾基金會章程已經(jīng)明確表示,諾貝爾獎不能頒布給已經(jīng)過世的科學(xué)工作者,而在宣布獲獎后獲獎人才去世的情況不在其列。
在1974 年之前,諾貝爾獎頒發(fā)給已故科學(xué)工作者的案例也只有兩例:1961 年諾貝爾和平獎得主(Dag Hammarskj?ld)達格·哈馬舍爾德以及1931 年諾貝爾文學(xué)獎得主埃利克·阿克塞爾·卡爾費爾德(Erik AxelKarlfeldt)。
圖丨2011 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主拉爾夫·斯坦曼(Ralph Steinman)
而在2011 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的一份官方聲明中表示,一位諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主拉爾夫·斯坦曼(Ralph Steinman,如上圖)在獲獎前三天已經(jīng)去世。但是,諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評審委員會還是決定將獎項頒發(fā)給他,因為在瑞典卡羅林斯卡研究所召開的諾貝爾大會上,委員會頒布獎項的時候并不知道斯坦曼教授已經(jīng)離世。
◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎?wù)叩募彝?/p>
科學(xué)伉儷:
圖丨1947 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主卡爾·科里和格蒂·科里夫婦
卡爾·科里和格蒂·科里夫婦(Gerty Cori and Carl Cori,如上圖)因發(fā)現(xiàn)糖原的催化轉(zhuǎn)化原因同時獲得1947年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎;
圖丨2014 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主梅·布萊特·莫索爾和愛德華·莫索爾夫婦
梅·布萊特·莫索爾和愛德華·莫索爾夫婦(May-Britt Moser and Edvard I. Moser)因發(fā)現(xiàn)構(gòu)成大腦定位系統(tǒng)的細胞同時獲得2014 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎;
父子兵:
圖丨漢斯·馮·奧伊勒-切爾平(左)和烏爾夫·馮·奧伊勒-切爾平(右)
漢斯·馮·奧伊勒-切爾平(Hans von Euler-Chelpin,化學(xué)獎)和烏爾夫·馮·奧伊勒-切爾平(Ulf vonEuler,醫(yī)學(xué)獎);
圖丨阿瑟·科恩伯格(左)和羅杰·科恩伯格(右)
阿瑟·科恩伯格(ArthurKornberg,醫(yī)學(xué)獎)和羅杰·科恩伯格(Roger D. Kornberg,化學(xué)獎);
龍兄虎弟:
圖丨簡·丁伯根(左)和尼克拉斯·丁伯根(右)
簡·丁伯根(Jan Tinbergen,經(jīng)濟學(xué)獎)和尼克拉斯·丁伯根(Nikolaas Tinbergen,醫(yī)學(xué)獎);
◆ 強制放棄諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎
圖丨1939 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主格哈德·多馬克(放棄)
只有一屆諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎被獲獎?wù)咚趪敊?quán)者強制要求放棄領(lǐng)獎。二戰(zhàn)期間,阿道夫·希特勒駁回三位德國科學(xué)家接受諾貝爾獎的請求,其中就有1939 年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主格哈德·多馬克(如上圖)。
另外兩位科學(xué)家分別是1938 年諾貝爾化學(xué)獎得主理查德·庫恩以及1939 年諾貝爾化學(xué)獎得主阿道夫·布特南特。不過,他們之后還是接收了諾貝爾獎證書和獎?wù)?,沒有獎金。
◆ 獲獎?wù)咭约八麄兊膶I(yè)領(lǐng)域
獲獎?wù)呱孀泐I(lǐng)域最普遍的是基因科學(xué),共有48 位科學(xué)家獲獎。
◆ 獲獎?wù)叩臒o間合作
科學(xué)研究往往不是一個人的事情,偉大的發(fā)現(xiàn)更需要科學(xué)家之間無間的合作,就像多名諾貝爾獲獎?wù)咧g都保持著長期的合作關(guān)系:
◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎的提名
在提名數(shù)據(jù)庫中,你可以發(fā)現(xiàn)很多有意思的事情,比如說,奧地利神經(jīng)學(xué)者西格蒙德·佛洛伊德(1856-1939,如下圖),同時也是精神分析學(xué)界的奠基者,曾經(jīng)先后32次被提名諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎,卻從來沒有獲獎。
圖丨奧地利神經(jīng)學(xué)者西格蒙德·佛洛伊德
1929 年,一位專家進入了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評審委員會中,他表示佛洛伊德的工作沒有進一步研討的必要,因為他覺得這樣的工作沒有科學(xué)價值。也許佛洛伊德的工作就是這樣不被諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎評審委員會所接受。在1936 年,佛洛伊德甚至被提名諾貝爾文學(xué)獎,提名者是他的相識,諾獎得主羅曼·羅蘭。
諾貝爾獎的提名數(shù)據(jù)被塵封了50 年之久,才展現(xiàn)在世人面前。
◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獎?wù)?/p>
諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獎?wù)率怯扇鸬涞袼芎偷窨趟囆g(shù)家埃里克·林德伯格設(shè)計,圖案描繪了一位醫(yī)學(xué)天才正伸出手用碗收集從石縫中流出的水,嘗試給懷中罹患疾病的少女解渴的畫面。
◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎證書
諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎證書十分精美,可以說每一本證書都是一件藝術(shù)品。它們都是由瑞典或者挪威最頂尖的藝術(shù)家和書法家制作而成。
◆ 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獎金
阿爾弗雷德·諾貝爾用他大部分的資產(chǎn)——超過3100萬瑞典克朗(折合現(xiàn)在17億200萬瑞典克朗)——成立一個基金會,將基金所產(chǎn)生的利息每年獎給在前一年中為人類作出杰出貢獻的人,以表彰那些對社會做出卓越貢獻,或做出杰出研究、發(fā)明以及實驗的人士。
◆ 單詞“Laureates(獲獎?wù)撸钡膩碓?/p>
圖丨屠呦呦獲獎
單詞“Laureate(獲獎?wù)撸北玖x是戴著桂冠的人。在希臘神學(xué)中,阿波羅就是這樣一個戴著桂冠出場的人。桂冠則是由月桂樹(拉丁語:Laurusnobilis)的枝條和樹葉編織成的圓形王冠。在古希臘,桂冠一般授予體育競技的勝利者或是文學(xué)領(lǐng)域的佼佼者,是榮譽的象征。