“浪漫”,這是錢永健屢次轉(zhuǎn)變科學(xué)研究方向時的夢想;“個性”,這是華裔科學(xué)家在挫敗科研疲憊感時的一劑良藥……
1952年生于紐約的錢永健是中國著名科學(xué)家錢學(xué)森的堂侄,現(xiàn)為美國科學(xué)院院士、醫(yī)學(xué)院院士,美國加州大學(xué)圣迭戈分校化學(xué)及藥理學(xué)兩系教授。盡管頭頂光環(huán)早已炫目,錢永健卻堅持在科學(xué)道路上走自己的路,不論何時都要“完美地契合自身個性的深處”。
身體不好
實驗室中找樂子
身體略顯單薄的錢永健出生在一個科學(xué)家和工程師世家,這位不愛出風(fēng)頭的科學(xué)家戴著一副帶框眼鏡,一頭短發(fā)已掛銀絲。
錢永健生于紐約,在新澤西利文斯頓長大,一大家子人中多位長輩都是工程師;蛟S從兒時起,錢永健就注定了要走進(jìn)科學(xué)。錢永健的父親是一名機(jī)械工程師,他母親的數(shù)位兄弟都是美國麻省理工大學(xué)的工程學(xué)教授。錢永健稱自己的研究領(lǐng)域是分子工程學(xué),他這樣描述自己的職業(yè)選擇:“我注定了繼承家族的血統(tǒng),從事這樣的工作。”
錢永健兒時患有氣喘,他不得不長期呆在家中,無法進(jìn)行耗費(fèi)體力的室外活動,他因此常常數(shù)個小時在地下實驗室中專注于化學(xué)實驗,并開始喜歡上能產(chǎn)生奇妙色彩的化學(xué)。最讓他難忘的一次,是他在實驗中引爆了自制的火藥,導(dǎo)致家中一張乒乓球桌被燒焦。
不過,錢永健在科學(xué)方面的天賦很快得以顯現(xiàn)。16歲時,還在上中學(xué)的他便獲得了美國全國性的西屋天才獎第一名。其后,因獲得全美優(yōu)秀學(xué)者獎而進(jìn)入美國著名的哈佛大學(xué),20歲時,錢永健便攜化學(xué)和物理學(xué)士學(xué)位從大學(xué)畢業(yè)。錢永健的家庭堪稱科學(xué)之家。他的哥哥錢永佑(Richard W Tsien)是神經(jīng)生物學(xué)家,曾任斯坦福大學(xué)生理系主任。兩兄弟分別獲Rhodes和Marshall學(xué)者獎(通常認(rèn)為是美國大學(xué)生競爭性最強(qiáng)的兩個獎學(xué)金,克林頓總統(tǒng)曾獲Rhodes獎),到英國留學(xué),九十年代雙雙成為美國科學(xué)院院士。
不過,在劍橋大學(xué),錢永健最終厭倦了化學(xué),他渴望進(jìn)行一些更加激動人心的研究,最初他選擇了分子生物學(xué),而后再是海洋學(xué)。
追逐夢想
研究領(lǐng)域要契合個性
“我夢想著在藍(lán)色海洋上遠(yuǎn)航,那樣一定很浪漫,但我最終發(fā)現(xiàn)它(海洋學(xué)研究)完全不是這樣。我的研究只是在海灣中測量石油污染的程度,最終我發(fā)覺自己根本不關(guān)心藻海的高度。”就這樣,錢永健轉(zhuǎn)而開始專注于一項看上去永遠(yuǎn)充滿神秘色彩的領(lǐng)域:人類大腦,他因此獲得了一個生理學(xué)博士!澳愕目茖W(xué)領(lǐng)域應(yīng)該完美地契合你個性的深處,在你的沮喪時期不可避免地到來時,這樣的契合則為你提供了最本真的愉悅!
如今,盡管錢永健在科學(xué)研究上碩果累累,他卻絲毫不為任何贊許所動。對于科學(xué)界評價“他發(fā)明了多色瑩光蛋白標(biāo)記技術(shù),為細(xì)胞生物學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)發(fā)展帶來一場革命”,錢永健只是淡淡地說,“我只是制造工具的人!钡珜嶋H上,錢永健對于顏色的迷戀為細(xì)胞生物學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)帶來了革命性的變革,讓其他科學(xué)家們得以“走進(jìn)”活細(xì)胞,并實時觀測細(xì)胞分子的活動。
目前,錢永健是霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員,他對熒光蛋白如何應(yīng)用于神經(jīng)生物學(xué)和癌癥研究中興趣濃厚,因為他的父親正是被癌癥奪取了生命。
“我父親得的是胰腺癌,診斷出6個月后,他就去世了。這是一種可怕的癌癥! 他說,“我總是想在職業(yè)生涯中做一些與臨床相關(guān)的事,如果可能,癌癥是終極挑戰(zhàn)。”對于癌癥的診斷和治療,錢永健十分關(guān)注。他和他的同事們已經(jīng)造出了一種U型的縮氨酸分子——一種化學(xué)療法藥物。
化學(xué)世界的“發(fā)光體”
1994年,華裔美國科學(xué)家錢永健開始改造GFP,有多項發(fā)現(xiàn)。世界上用的大多數(shù)是錢永健實驗室改造后的變種,有的熒光更強(qiáng),有的黃色、藍(lán)色,有的可激活、可變色。到一些不常用做研究模式的生物體內(nèi)找有顏色的蛋白成為一些人的愛好,現(xiàn)象正如當(dāng)年在嗜熱生物中找到以后應(yīng)用廣泛的PCR用多聚酶后的一波浪潮。不過真發(fā)現(xiàn)的有用東西并不很多。成功的例子有俄國科學(xué)院生物有機(jī)化學(xué)研究所Sergey A. Lukyanov實驗室從珊瑚里發(fā)現(xiàn)其他熒光蛋白,包括紅色熒光蛋白。
蛋白質(zhì)本身發(fā)光,無需底物,起源是下村修和約翰森的研究。1962年,下村修和約翰森等在《細(xì)胞和比較生理學(xué)雜志》上報道,他們分離純化了水母中發(fā)光蛋白水母素。1963年,他們在《科學(xué)》雜志報道鈣和水母素發(fā)光的關(guān)系。其后Ridgway和Ashley 提出可以用水母素來檢測鈣濃度,創(chuàng)造了檢測鈣的新方法。鈣離子是生物體內(nèi)的重要信號分子,水母素成為第一個有空間分辨能力的鈣檢測方法,是目前仍用的方法之一。
1955年Davenport和Nicol發(fā)現(xiàn)水母可以發(fā)綠光,但不知其因。在1962 年下村修和約翰森在那篇純化水母素的文章中,有個注腳,說還發(fā)現(xiàn)了另一種蛋白,它在陽光下呈綠色、鎢絲下呈黃色、紫外光下發(fā)強(qiáng)烈綠色。其后他們仔細(xì)研究了其發(fā)光特性。1974年,他們純化到了這個蛋白,當(dāng)時稱綠色蛋白、以后稱綠色熒光蛋白GFP。Morin和Hastings提出水母素和GFP之間可以發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。水母素在鈣刺激下發(fā)光,其能量可轉(zhuǎn)移到GFP,刺激GFP發(fā)光。這是物理化學(xué)中知道的熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)在生物中的發(fā)現(xiàn)。1992年,普臘石拿到了GFP的基因,使得研究者的應(yīng)用更加方便。
水母素和GFP都有重要的應(yīng)用。但水母素仍是熒光酶的一種,它需要熒光素。而GFP蛋白質(zhì)本身發(fā)光,在原理上有重大突破。(吳挺)