香港鄧鏡波書院●化學科

1/1 電子顯微鏡的解析度近年顯著提升，以往大多僅顯現一團團模糊不清的東西，現在已能以「原子解析度」顯現蛋白質影像。

(星島日報報道)瑞典皇家科學院昨日宣布，今年諾貝爾化學獎授予瑞士的杜博歇、美國的弗蘭克、英國的亨德森，以表彰他們對冷凍電子顯微術的發展作出關鍵貢獻。美國化學學會主席坎貝爾形容，這種技術，就好像分子世界的「Google Earth」（Google 地球）。評審委員會還說：「研究人員如今可凍結移動中的生物分子，藉此觀察前所未見的相關過程。這對生物的化學組成基本認識和藥學發展有決定性的影響。」

　　評選委員會說，科學發現往往建立在對肉眼看不見的微觀世界進行成功顯像的基礎之上，但是在很長時間裏，已有的顯微技術無法充分展示分子生命周期全過程，在生物化學圖譜上留下很多空白，而低溫冷凍電子顯微鏡（cryo-EM））將生物化學帶入了一個新時代。

　　亨德森（Richard Henderson）上世紀九十年代改進了傳統電子顯微鏡，取得了原子級分辨率的圖像；弗蘭克（Joachim Frank）在七十、八十年代開發了一種圖像合成算法，能將電子顯微鏡模糊的二維圖像合成清晰的三維（3D）圖像；杜博歇（Jacques Dubochet）發明了迅速將液體水冷凍成玻璃態以使生物分子保持自然形態的技術。這些發明使低溫冷凍電子顯微鏡的各部件得到優化。

　　杜博歇一九四二年出生於瑞士愛格勒，執教於瑞士洛桑大學；弗蘭克一九四〇年生於德國錫根，執教於美國哥倫比亞大學；亨德森一九四五年生於英國愛丁堡，是英國劍橋大學分子生物學MRC實驗室項目負責人。在記者會上，評選委員會撥通了弗蘭克的電話。弗蘭克很興奮地說：「永遠不會介意被得諾獎的消息吵醒。」

　　二〇一三年以來，低溫冷凍電子顯微鏡日漸成熟並獲得廣泛應用。如今研究者可以在生物分子的生命周期內對其進行冷凍和成像，將以往不為人知的分子生命狀態呈現出來，所帶來的新發現對於人類理解生命機理和開發新藥具有重大意義。評選委員布熱津斯基說，去年拉丁美洲爆發嚴重的寨卡疫情，研究者利用低溫冷凍電子顯微鏡技術，成功觀測到寨卡病毒的結構，這是傳統電子顯微鏡無法做到的。

　　布熱津斯基說，今年獲獎的成果使人們能夠看到細胞內部的分子以及它們是如何相互作用的，未來人們可能會看到分子結構的變化過程。冷凍電子顯微鏡技術近年來發展迅猛，不斷帶來令人驚歎的發現。利用這一技術，許多過去一直面目模糊的蛋白質分子，現在能被科學家看得清清楚楚，準確、精細的三維結構也被描畫出來。其解析結果的分辨率不斷刷新世界紀錄，科學家苦苦鑽研十幾年乃至幾十年的複雜結構得以很快被解析。

　　在生物體內，無數複雜分子不斷地運動着，形成又拆解、結合又分離，通過這些過程來實現各種生理功能。如果能任意「抓拍」高清照片、看清某個分子在特定瞬間的模樣，將使人類更深入地理解生命如何運作。冷凍電子顯微術就是這樣一種「抓拍」手段。今年諾貝爾化學獎獎金共九百瑞典克朗（約八百六十萬港元），由三位獲獎者分享。

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