诺贝尔科学奖完成时与进行时，本文主要内容关键词为：诺贝尔论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
生理学或医学奖
三人揭秘——程序性细胞死亡由基因控制
期望突破——发现所有的调控基因，治疗癌症、抵御艾滋病
2002年诺贝尔生理学或医学奖分别授予了英国科学家悉尼·布雷内、美国科学家罗伯特·霍维茨和英国科学家约翰·苏尔斯顿，以表彰他们发现了在器官发育和程序性细胞死亡过程中的基因规则。
中国科学院院士、我国著名的细胞生物学家翟中和也在我国较早建立了细胞超微结构技术，对程序性细胞死亡过程中的基因规律问题一直很关注。据翟中和介绍，此次三位获奖科学家的最大贡献就是将细胞的程序性死亡和一般性衰老死亡区分开来，证明了程序性细胞死亡的必然性；其次，通过对线虫的研究将基因分析与细胞的分裂、分化以及器官的发育联系起来，提出在器官发育过程中细胞的程序性死亡是由一系列基因控制的。另外，程序性细胞死亡机理为艾滋病、肿瘤和癌症等疾病的治疗提供了寻找新方法的可能，将在人类战胜疾病的过程中发挥重要作用。
程序性细胞死亡是细胞一种生理性、主动性的“自觉自杀行为”，这些细胞死得有规律，似乎是按编好了的“程序”进行的，犹如秋天片片树叶的凋落，所以这种细胞死亡又称为“细胞凋亡”。
包括人类在内的生物是由细胞组成的，细胞的诞生固然非常重要，但细胞的死亡也非常重要。人在胚胎阶段是有尾巴的，正因为组成尾巴的细胞恰当地死亡，才使我们在出生后没有尾巴。从胚胎、新生儿到青少年，在这一系列人体发育成熟之前的阶段，总体来说细胞诞生的多，死亡的少，身体才能发育。发育成熟后，人体内细胞的诞生和死亡处于一个动态平衡阶段，一个成年人体内每天都有上万亿细胞诞生，同时又有上万亿细胞程序性死亡。
在健康的机体中，细胞的生生死死总是处于一个良性的动态平衡中，如果这种平衡被破坏，人就会患病。如果该死亡的细胞没有死亡，就可能导致细胞恶性增长，形成癌症。如果不该死亡的细胞过多地死亡，比如受艾滋病病毒的攻击，不该死亡的淋巴细胞大批死亡，就会破坏人体的免疫能力，导致艾滋病发作。
布雷内早在20世纪60年代初期就正确地选择线虫作为研究对象。这一选择使得基因分析能够和细胞的分裂、分化，以及器官的发育联系起来，并且能够通过显微镜追踪这一系列过程。霍维茨发现了线虫中控制细胞死亡的关键基因，并描绘出了这些基因的特征。他揭示了这些基因怎样在细胞死亡过程中相互作用，并且证实了相应的基因也存在于人体中。苏尔斯顿则描述了线虫组织在发展过程中细胞分裂和分化的具体情况。他还确认了在细胞死亡过程中发挥控制作用的基因的最初变化情况。
这3位获奖者的成果为其他科学家研究程序性细胞死亡提供了重要基础，后来科学家又在这一领域取得了一系列新成绩。科学家们发现，控制程序性细胞死亡的基因有两类，一类是抑制细胞死亡的，另一类是启动或促进细胞死亡的。两类基因相互作用控制细胞正常死亡。如果能发现所有的调控基因，分析其功能，研究出能发挥或抑制这些基因功能的药物，那么就可加速癌细胞自杀，达到治疗癌症的目的，提高免疫细胞的生命力，达到抵御艾滋病的目的。
目前一些国家的科学家已经开始利用程序性细胞死亡的机理，研究可以治疗多种疾病的新方法，一些医药生物科技公司已经开始在进行这方面的临床实验。
诺贝尔物理学奖
戴维斯是敢于探索太阳中微子第一人，小柴昌俊捕捉到超新星爆发时的中微子；贾科尼首次提供精确宇宙X射线图像
有待揭示——宇宙是一直膨胀还是开始坍塌
2002年诺贝尔物理学奖授予美国科学家雷蒙德·戴维斯、日本科学家小柴昌俊和美国科学家里卡尔多·贾科尼，称他们“在天体物理学领域做出的先驱性贡献”，打开了人类观测宇宙的两个新窗口。
这两项成果一项是戴维斯和小柴昌俊在“探测宇宙中微子”方面取得的成就，这一成就导致了中微子天文学的诞生；另一项是贾科尼在“发现宇宙X射线源”方面取得的成就，这一成就导致了X射线天文学的诞生。
中微子是宇宙间的“隐身人”，是一种非常小的基本粒子，几乎不与任何物质发生作用，尽管每秒有上万亿个中微子穿过我们的身体，但我们很难发现它的踪影。1930年著名物理学家泡利（1945年诺贝尔物理学奖获得者）就预言了这种神秘粒子的存在，但科学家用了25年的时间才证实了这一预言。美国科学家弗雷德里克·莱因斯在20世纪50年代利用一个核反应堆制造出大量中微子，因此获得1995年诺贝尔物理学奖。
中微子还和太阳有着密切联系。太阳到底靠什么发光？19世纪，科学家认为它靠的是太阳内物质相互吸引而形成的能量。但科学家计算发现，这种能量只能供太阳燃料200万年，这显然与实际情况不相符，因为太阳的实际年龄已经有50亿年了。1920年，科学家发现，由2个质子和2个中子及4个电子组成的氦原子质量要略小于4个由1个质子和1个电子组成的氢原子的质量。英国科学家爱丁顿根据爱因斯坦的质能互换公式推测，缺少的质量转变成能量释放出来，这就是核聚变，太阳发光靠的就是核聚变。科学家预言，在太阳内每聚变形成一个氦原子就会释放出2个中微子。
不过当时科学家认为，探测太阳中微子几乎是不可能的。诺贝尔奖委员会称戴维斯是20世纪50年代唯一一位敢于探测太阳中微子的科学家。后来科学家发现，中微子可能与氯原子核发生反应生成一个氩原子核和一个电子，探测是否生成氩原子核就可证实中微子的存在。但这种可能性非常小，诺贝尔奖委员会称这“相当于在整个撒哈拉沙漠中寻找一粒特定的沙子”。为了捕获中微子，戴维斯领导研制了一个新型探测器，它的主体是一个注满615吨四氯乙烯液体的巨桶，埋藏在美国的一个矿井中。在30年的探测中，他共发现了来自太阳的约2000个中微子，并证实了太阳是靠核聚变提供燃料的。
中微子有可能与水中的氢和氧原子核发生反应，产生一个电子，这个电子可引起微弱的闪光，探测这种微弱的闪光就可证实中微子的存在。小柴昌俊在日本领导研制的另一个中微子探测器利用的就是这一原理。他除了证实太阳中微子的存在外，还在1987年2月23日发现了一处遥远的超新星爆发过程中释放出的中微子。在那次爆发过程中，估计有1亿亿个中微子穿过了探测器，科学家捕获了其中的12个。
2002年诺贝尔物理学奖表彰的另一项成果与X射线有关。每时每刻都会有大量的宇宙射线到达地球，但包括X射线在内的多数宇宙射线都被大气层吸收了，因而在地面上很难发现它们的踪影。为了揭开宇宙X射线之谜，必须向太空发射探测器。贾科尼领导研制了世界第一个宇宙X射线探测器——爱因斯坦X射线天文望远镜。这一探测器于1978年进入太空，它首次提供了精确的宇宙X射线图像，在此基础上科学家获得了大量新发现。此外，贾科尼在世界上第一次发现了太阳系外的X射线源，第一次证实宇宙存在着X射线背景辐射，他还探测到了可能来自黑洞的X射线。1976年，贾科尼倡议研制更为强大的钱德拉X射线望远镜。耗资15亿美元的钱德拉X射线望远镜1999年才进入地球轨道。计划在太空至少运行5年，对星系、类星体和恒星进行探测，寻找黑洞和暗物质的踪迹。
获奖的两项成果均涉及对宇宙未来的研究。中微子有没有质量，暗物质到底有多少，这关系到宇宙总质量的大小。科学家认为，如果宇宙总质量大于某个数值，宇宙将在自身引力作用下停止膨胀，并开始“大坍塌”；如果小于或等于某个数值，则宇宙将一直膨胀下去。由这两项成果开拓的科研新领域必将揭示更多的宇宙奥秘，这些新答案将直接补充甚至改写现有的基本理论。
诺贝尔化学奖
发明——生物大分子质谱分析法利用核磁共振技术测定大分子
时代课题——破解基因功能、蛋白质结构和功能
所有生物都含有包括DNA和蛋白质在内的生物大分子，看清它们的真面目曾经是科学家的梦想。如今这一梦想已成为现实。2002年诺贝尔化学奖表彰的就是这一领域的两项成果。
这两项成果一项是美国科学家约翰·芬恩与日本科学家田中耕一“发明了对生物大分子的质谱分析法”，他们两人将共享2002年诺贝尔化学奖一半的奖金；另一项是瑞士科学家库尔特·维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”，他将获得2002年诺贝尔化学奖一半的奖金。
中科院化学所研究员卞则梁说：得知诺贝尔奖授予我所研究的领域，很受鼓舞。生物大分子质谱分析法不仅可以准确测量生物大分子的分子量，而且可以进一步揭示各种蛋白质分子的氨基酸构成和DNA分子内核苷酸的构成及序列结构。这对人类疾病治疗方面的意义重大。另外，此次诺贝尔化学奖的成果大大促进了化学界和生物学界的学科交叉，使化学领域的一些分析方法，如质谱分析法和核磁共振法在生物领域得到很好的利用，这对生物领域分子结构的测定有巨大的推动作用。
约翰·芬恩对成团的生物大分子施加强电场，田中耕一则用激光轰击成团的生物大分子。这两种方法都成功地使生物大分子相互完整地分离，同时也被电离。他们的发明奠定了科学家对生物大分子进行进一步分析的基础。
如果说第一项成果解决了看清生物大分子是谁的问题，那么第二项成果则解决了看清生物大分子是什么样子的问题。
第二项成果涉及核磁共振技术。这种技术已经广泛地应用到医学诊断领域。最初科学家只能将这种方法用于分析小分子的结构，因为生物大分子非常复杂，分析起来难度很大。瑞士科学家库尔特·维特里希发明了一种新方法，这种方法的原理可以用测绘房屋的结构来比喻：我们首先选定一座房屋的所有拐角作为测量对象，然后测量所有相邻拐角间的距离和方位，据此就可以推知房屋的结构。维特里希选择生物大分子中的质子（氢原子核）作为测量对象，连续测定所有相邻的两个质子之间的距离和方位，这些数据经计算机处理后就可形成生物大分子的三维结构图。这种方法的优点是可对溶液中的蛋白质进行分析，进而可对活细胞中的蛋白质进行分析，能获得活蛋白质的结构，其意义非常重大。1985年，科学家利用这种方法第一次绘制出蛋白质的结构。目前，科学家已经利用这一方法绘制出15-20%的已知蛋白质的结构。
最近两年来，人类基因组图谱、水稻基因组草图以及其他一些生物基因组图谱破解成功后，生命科学和生物技术进入后基因组时代。生物技术可能将成为推动经济和社会发展的主要动力。这一时代的重点课题是破解基因的功能，破解蛋白质的结构和功能，破解基因怎样控制合成蛋白质，蛋白质又是怎样发挥生理作用等。在这些课题中，判定生物大分子的身份，“看清”它们的结构非常重要。
标签：科学论文; 诺贝尔论文; 中微子论文; x射线论文; 蛋白质结构论文; 宇宙结构论文; 死亡基因论文; 基因合成论文; 基因结构论文; 太阳论文; 完成时论文; 科普论文; 诺贝尔奖论文;