美两科学家喜获诺贝尔化学奖(组图)

http://www.sina.com.cn 2003年10月09日09:54 南方都市报

彼得·阿格雷　　美两科学家喜获诺贝尔化学奖

　　他们在细胞膜通道方面作出了开创性贡献

　　2003年诺贝尔奖专题

　　解读二零零三年诺贝尔奖

　　包括人类在内的各种生物都是由细胞组成的。细胞如同一个由城墙围起来的微小城镇，有用的物质被不断运进来，废物被不断运出去。早在100多年前，人们就猜测细胞这一微小城镇的城墙中存在着很多“城门”，它们只允许特定的分子或离子出入。2003年诺贝尔化学奖表彰的就是有关这些“城门”的研究成果。

　　瑞典皇家科学院8日宣布，将2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，分别表彰他们发现细胞膜水通道，以及对离子通道结构和机理研究作出的开创性贡献。他们研究的细胞膜通道就是人们以前猜测的“城门”。

　　据新华社电　瑞典皇家科学院8日宣布，将2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，以表彰他们在细胞膜通道方面作出的开创性贡献。

　　诺贝尔化学奖评选委员会主席本特·努丁在新闻发布会上说，阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道，而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明了盐分和水如何进出组成活体的细胞。

　　诺贝尔奖史上罕见的年轻人

　　诺贝尔科学奖通常颁发给年龄较大的科学家，获奖成果都经过几十年的检验。但阿格雷只有54岁，而麦金农才47岁。他们的成果也比较新：麦金农的发现产生于5年前；阿格雷的工作于1988年完成。瑞典媒体评论说，这在诺贝尔科学奖历史上是比较罕见的。今年诺贝尔化学奖及生理学或医学奖的结果都显示出了当代科学跨领域研究的趋势。

　　百年研究领域的重大突破

　　早在100多年前，人们就猜测细胞中存在特殊的输送水分子的通道。但直到1988年，阿格雷才成功分离出了一种膜蛋白质，之后他意识到它就是科学家孜孜以求的水通道。评选委员会说，这是个重大发现，开启了细菌、植物和哺乳动物水通道的生物化学、生理学和遗传学研究之门。

　　麦金农在1998年测出了钾通道的立体结构，“震惊了所有的研究团体”。评选委员会说，由于他的发现，人们可以“看见”离子如何通过由不同细胞信号控制开关的通道。

　　诺贝尔化学奖每年的颁奖仪式于10月10月诺贝尔逝世纪念日在奥斯陆举行。奖金总额为1000万克朗（约合130万美元）。

　　研究缘起

　　生物体的主要组成部分是水溶液，水溶液占人体重量的70％。生物体内的水溶液主要由水分子和各种离子组成，它们在细胞膜通道中的进进出出可以实现细胞的很多功能。

　　早在1890年，威廉·奥斯特瓦尔德（1909年诺贝尔化学奖获得者）就推测离子进出细胞会传递信息。20世纪20年代，科学家证实存在一些供离子出入的细胞膜通道。50年代初，阿兰·霍奇金和安德鲁·哈克斯利发现，离子从一个神经细胞中出来进入另一个神经细胞可以传递信息。为此，他们获得了1963年诺贝尔生理学或医学奖。不过，那时科学家并不知道离子通道的结构和工作原理。

　　新的理论解释

　　打开细胞“城墙”的门

　　20世纪50年代中期，科学家发现，细胞膜中存在着某种通道只允许水分子出入，人们称之为水通道。因为水对于生命至关重要，可以说水通道是最重要的一种细胞膜通道。尽管科学家发现存在水通道，但水通道到底是什么却一直是个谜。

　　水通道蛋白具有吸水功能

　　20世纪80年代中期，美国科学家彼得·阿格雷研究了不同的细胞膜蛋白，经过反复研究，他发现一种被称为水通道蛋白的细胞膜蛋白就是人们寻找已久的水通道。为了验证自己的发现，阿格雷把含有水通道蛋白的细胞和去除了这种蛋白的细胞进行了对比试验，结果前者能够吸水，后者不能。为进一步验证，他又制造了两种人造细胞膜，一种含有水通道蛋白，一种则不含这种蛋白。他将这两种人造细胞膜分别做成泡状物，然后放在水中，结果第一种泡状物吸收了很多水而膨胀，第二种则没有变化。这些充分说明水通道蛋白具有吸收水分子的功能。

　　2000年，阿格雷与其他研究人员一起公布了世界第一张水通道蛋白的高清晰度立体照片。照片揭示了这种蛋白的特殊结构只允许水分子通过。

　　人体内有11种水通道蛋白

　　水通道的发现开辟了一个新的研究领域。目前，科学家发现水通道蛋白广泛存在于动物、植物和微生物中，它的种类很多，仅人体内就有11种。它具有十分重要的功能，比如在人的肾脏中就起着关键的过滤作用。通常一个成年人每天要产生170升的原尿，这些原尿经肾脏肾小球中的水通道蛋白的过滤，其中大部分水分被人体循环利用，最终只有约1升的尿液排出人体。

　　观测离子通道中运动状态

　　1988年，罗德里克·麦金农利用Ｘ射线晶体成像技术获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片，并第一次从原子层次揭示了离子通道的工作原理。这张照片上的离子通道取自青链霉菌，也是一种蛋白。麦金农的方法是革命性的，它可以让科学家观测离子在进入离子通道前的状态、在通道中的状态以及穿过通道后的状态。　新华

　　意义

　　对水通道和离子通道的研究意义重大。很多疾病，比如一些神经系统疾病和心血管疾病就是由于细胞膜通道功能紊乱造成的，对细胞膜通道的研究可以帮助科学家寻找具体的病因，并研制相应药物。

　　另外，利用不同的细胞膜通道，可以调节细胞的功能，从而达到治疗疾病的目的。中药的一个重要功能是调节人体体液的成分和不同成分的浓度，这些成分可以通过不同细胞膜通道调节细胞的功能。有专家认为，对细胞膜通道的研究可以为揭示中医药的科学原理提供重要的途径。　新华

　　链接

　　美英两学者共获诺贝尔经济学奖

　　据新华社电　瑞典皇家科学院8日宣布，将2003年诺贝尔经济学奖授予美国经济学家罗伯特·恩格尔和英国经济学家克莱夫·格兰杰，以表彰他们在经济学时间数列分析方面所作出的贡献。两人将分享共计1000万克朗（约合130万美元）的奖金。

　　彼得·阿格雷

　　1949年生于美国明尼苏达州小城诺斯菲尔德，1974年在巴尔的摩约翰斯·霍普金斯大学医学院获医学博士，现为该学院生物化学教授和医学教授。

　　得奖感言：

　　“凌晨5时30分，瑞典打来的电话将我从睡梦中叫醒。我的灵感告诉自己，那绝对不是玩笑，顿时我乐疯了。”

　　罗德里克·麦金农

　　1956年出生，在美国波士顿附近的小镇伯灵顿长大，1982年在塔夫茨医学院获医学博士，现为洛克菲勒大学分子神经生物学和生物物理学教授。

　　得奖感言：

　　“我一直坚信自己的理念，只要你做好科学，科学一定不会亏待你。如果你不断披荆斩棘，所有的困难最终都会被克服。”