2018年度諾貝爾化學獎解讀：人類掌控中的“進化”

把自然界用上億年完成的“進化”搬進實驗室，加速對“適者”的選擇，科學家嘗試用生物技術完成制造新化學反應產物的使命。2018年諾貝爾化學獎頒給了帶來“進化”革命的三位科學家。

“物競天擇，適者生存”，達爾文的進化論在全世界傳播了近150年。北京時間10月3日，2018年諾貝爾化學獎頒給了三名將進化論引入實驗室的科學家。

美國加州理工學院的弗朗西絲•阿諾德（Frances Arnold）因其在“酶的定向進化（directed evolution）”方面的研究獲得一半獎金。美國哥倫比亞密蘇里大學的喬治·史密斯（George Smith）和英國劍橋大學MRC分子生物學實驗室的格雷戈里·溫特（Gregory Winter）則分別因為在“多肽和抗體的噬菌體展示技術”上的工作，分享另一半獎金。

這是一個關于進化的故事。

在實驗室“繁殖”酶

上世紀八十年代初，美國化學工業快速發展的同時逐漸凸顯出環境問題。嚴苛條件下的化學反應帶來的是高水平的能耗、高昂的生產成本和對環境的嚴重污染。

正在加州大學伯克利分校攻讀化學工程博士的阿諾德也意識了這個問題，這成為她科學生涯的起點。1981年里根總統上臺后，生物技術受到極大重視，這使阿諾德受到DNA技術的啟發。能否用生物技術制造化學產品？成為阿諾德心中的疑問，也是她今天獲得殊榮的哲學。

阿諾德想到的是“酶”。作為生物體內化學反應的催化劑，酶往往在體外溫和的條件下依然具有很強的催化活性。從本質上看，酶的本質是蛋白質，由20種不同的氨基酸組成，只要修