新科诺奖：在这个前所未有的高清世界里，看见生命的细节

2017年诺贝尔奖化学奖，颁给了雅克·杜波谢（Jacques Dubochet）, 约阿希姆·弗兰克 （Joachim Frank） 和 理查德·亨德森（Richard Henderson），以表彰他们发展了冷冻电子显微镜技术，以很高的分辨率确定了溶液里的生物分子结构。

因为他们，我们能看到的微观世界从图片左侧这样，变成了右侧这样。

他们究竟做了什么？让我们看看一段简短解读——

我们很有可能在近期内获得 原子级别分辨率下的生命复杂机械的详细图像 。今天有三位科学家获得了诺贝尔化学奖，他们 对于冷冻电子显微镜技术的研究发展，同时简化和改进了生物分子的成像 。正是这项技术，使得生物化学迈向了新的时代。

图像，是理解的关键。科学上的重大突破，其根源常常来自成功地创造出肉眼不可见物体的图像。然而在生物化学的领域里，现有技术难以实现生命体的大部分分子内在机械的可视化，所以留存了许多空白。但是， 冷冻电子显微镜改变了这一切 ，研究者现在可以 冻结运动中的生物分子，看到以前从未见过的生物进程 。这对进一步理解生命的基础化学过程以及发展相关医药领域都是决定性的。

长期以来，电子显微镜被认为只适用于死亡物质的成像，因为高强度的电子束会破坏生物材料。 但是在1990年， 理查德·亨德森 成功地使用电子显微镜得到了原子级分辨率的三维蛋白质图像。这一突破证明了这项技术的潜力。

约阿希姆·弗兰克 使这项技术得以普遍应用。在1975到1986年间，他研发了一种图像处理方法，可以 对电子显微镜下模糊的2D图像进行分析和合并 ，从而显示出一个清晰的三维结构。

雅克·杜波谢则在电子显微镜中加入了水。液态水会在电子显微镜的真空中气化，令生物分子坍塌。但20世纪80年代早期，杜波谢成功地使水玻璃化——他令水快速降温，在生物样本周围 以液态形式固化 ， 使生物分子即使在真空中也能维持天然形态 。

在这些发现之后，电子显微镜的每个微小部件都被优化过了。2013年，电子显微镜终于达到了梦寐以求的 原子级分辨率 。

现在，获得生物分子的三维结构已经是研究者们的日常。 过去的几年科学文献充满了各种各样东西的图像，从造成抗生素耐药性的蛋白质到寨卡病毒的表面，不一而足。

生物化学正迎来一场爆发式的进展，我们已经准备好面对激动人心的未来。

让我们记住这三个名字，感谢他们为生物化学领域带来的革命：

雅克•杜波谢

1942年生于瑞士艾格勒。1973年获瑞士日内瓦大学及巴塞尔大学博士学位。现为瑞士洛桑大学生物物理学名誉教授。

约阿希姆•弗兰克