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《未来简说》专访诺贝尔化学奖得主:冷冻电镜让人类看清生命本质


发布日期:2022-05-13 23:05   来源:未知   阅读:

  2017年的诺贝尔化学奖授予雅克·杜邦内特(Jacques Dubochet),约阿希姆·弗兰克(Joachim Frank),以及理查德·亨德森(Richard Henderson),以表彰他们“在开发用于溶液中生物分子高分辨率结构测定的冷冻电镜技术方面的贡献”。

  哥伦比亚大学生命科学系教授约阿希姆·弗兰克更是跨学科研究的典范,他在30年前发展了一系列的成像算法并编写了软件,实现无需结晶的蛋白质三维结构解析技术。

  约阿希姆·弗兰克是由搜狗搜索赞助的创新思维跨界主题演讲节目《未来简说》诺奖特辑的嘉宾之一,为了向更多年轻一代传递最前沿的新知、最一线的研究突破,创客星球联合创始人王星率制作团队前往美国哥伦比亚大学采访约阿希姆·弗兰克教授,采访中他分享了获得诺奖的喜悦和科研成就背后的人生故事。

  一位出身物理学背景的科学家,靠一个在上个世纪80年编写的成像算法获得了2017年的诺贝尔奖化学奖,在大众看来是一件匪夷所思的事,但是约阿希姆·弗兰克教授一生的奋斗历程证明,这些对于别人来说跨界的挑战,就是他最在行的领域。

  约阿希姆·弗兰克出生于在二战时期的德国,战争摧毁了他在锡根市的家乡,年仅4岁的他不得不跟着父母逃离到外地,一家六口在小房子中艰苦度日。虽然生活清贫但约阿希姆·弗兰克想成为科学家的梦想从未被忘记,他经常自己做实验,在瓶瓶罐罐中装上许多溶液来测试。二战后小约阿希姆·弗兰克有机会展现他在科学研究方面的天赋,高中时期就对物理学非常感兴趣,大学顺利考入弗莱堡大学物理系。终于在科研方面入了门的约阿希姆·弗兰克本科毕业后进入著名的慕尼黑大学和慕尼黑科技大学,还被招入人才济济的普朗克实验室,在德国的大学里,他研究的是熔点下金的电子衍射,读博士时,接触了X射线晶体学,并师从德国著名的电子显微学家霍佩博士,并由此接触到了电子显微镜。

  约阿希姆·弗兰克在获得了博士学位后,人生进入了第一个转折点,出众的科研天赋让他收到了美国多个知名实验室的橄榄枝,拿着丰厚的奖学金约阿希姆·弗兰克前往美国,游学这两年最重要的经历是进入美国航天局的喷气推进实验室工作,在这所由钱学森创办的实验室中,约阿希姆·弗兰克学习了图像处理技术,这是他诺奖研究成果最重要的一块技术拼图。

  此后约阿希姆·弗兰克又前往英国剑桥大学工作,从事最前沿的电子光学研究,几年后又定居美国,从事一些与电子显微镜相关的公共卫生研究。丰富的多学科学术经历对他的研究非常有帮助。

  在《未来简说》的采访中,约阿希姆·弗兰克教授分析了更多关于科研生活中的小故事,还要他作为哥伦比亚大学知名教授,对于年轻科学工作者的建议。

  1975年约阿希姆·弗兰克开启了人生最重要的一项研究项目,任职纽约州卫生署高级研究员,开始进行单粒子电子显微镜的研究。当时电子显微镜对样品的要求是非常严格的,很难获得分子结构比较稳定的晶体,约阿希姆·弗兰克认为其实不需要晶体的,只要对电子成像里面的“单粒子”进行对位和平均就能降低噪音,从而获得准确地得到三维结构。他的开创性研究使单粒子冷冻电镜技术的应用成为现实,因此他也被人称为单粒子冷冻电镜的重要发明人。

  上个世纪80年代约阿希姆·弗兰克就完成了他在冷冻电镜方面的研究,在后来的40多年里,约阿希姆·弗兰克始终在和电子显微镜技术打交道,从模糊到清晰,从平面到立体,为了更好地解析出生物大分子的结构,让生物学家能够看清生命的本质。

  在默默研究多年以后,约阿希姆·弗兰克教授终于获得了2017年的诺贝尔化学奖,同时获奖的还有其他两位杰出的教授。冷冻电镜技术使很多蛋白质的结构可以解析到像X射线结晶学一样的分辨率。我们正面对生物化学领域的爆炸式发展。冷冻电镜的诸多优势使其具有了革命性的意义,我们将能够以原子层面的分辨率洞察细胞的每一个隐秘角落,生物化学将迎来一个光辉的未来!

  约阿希姆·弗兰克在接受创客星球创始人王星的采访时,还谈到了更多他和中国科学家的缘分,由搜狗搜索赞助的《未来简说》诺奖特辑已经在各大视频和资讯平台发布,更多精彩内容敬请关注。

  《未来简说》是由创客星球推出的全球首档创新思维跨界主题演讲节目,自上线位人工智能、医疗、无人驾驶、航天等前沿技术领域的顶尖科学家、行业领袖、先锋创业者发表演讲,其中有超过一半嘉宾都是在科研领域有突出贡献的教授、学者。他们的研究成果或许有些晦涩、他们的表达还不够流畅,但在朴实的言语之中是体现的是对于科学的信仰、对于创新的执着和数十年如一日的坚持。创客星球的使命就是为热爱新知识、新技术、新洞见的受众带来创新知识的分享。

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