诺奖学者阿诺德的精彩人生

她是一位科学家,2018年因为在酶的定向进化领域做出的开创性工作获得诺贝尔化学奖。

她就是Frances H. Arnold(弗朗斯·阿诺德),一位崇尚科学让生活更美好的科学家。

获得诺奖后首次访华,阿诺德来到中国第一所现代大学——天津大学,受聘天津大学名誉教授,向天大师生们分享了她的精彩人生和最新研究成果。

天津大学药学院院长杰伊·西格尔是阿诺德的老朋友,在名誉教授致聘仪式上,他向天大师生介绍了阿诺德的精彩人生。

1956年阿诺德出生在美国宾州一个知识分子家庭,父亲是一位核物理学家。也许是受二战时期各种惨烈的消息影响,阿诺德成为一个坚定的和平卫士。1974年,当她还在读高中时,就搭车来到首都华盛顿参加越战的各种活动。她在酒吧做调酒师、做出租车司机,用打工赚来的钱支撑她的反战抗争。

阿诺德对学习有一种天生的热爱。她在普林斯顿大学读本科时学的是太阳能,在以优异成绩完成本专业课程外,还辅修了经济、俄语和意大利语。她那时的理想是成为一名外交家或是跨国公司的高层管理人员。为了这个理想她还在大二时休学去了意大利,在一家生产核反应堆部件的工厂工作,体验工厂经营生产流程,和工人的工作。从普林斯顿毕业后,阿诺德在韩国、巴西等国家的太阳能研究所工作过。

坚信科学让世界更美好。随着年龄与阅历的增加,阿诺德渐渐发现科学研究是她最大的兴趣与理想,于是考入加州大学伯克利分校读博。攻读化学工程专业时,阿诺德对生物化学产生了浓厚的兴趣。获得博士学位后,她在伯克利进行博士后研究,研究生物物理化学。1986年阿诺德加盟加州理工学院,逐步成长为化学工程,生物工程和生物化学教授。在20世纪90年代初,阿诺德教授首次创建了“定向进化”的方法,并用它来快速地改造酶的功能。这是一项变革性的技术,已经被全球大量的实验室采用,很多化学和生物科技产品利用这种技术生产, 取代了很多有毒的化学制品。通过定向进化产生的酶可被用于制造从生物燃料到创新药物等各种产品,能够促进更环保的化学工业,生产新材料,制造可持续生物燃料,减轻疾病和拯救生命。2018年因为在酶的定向进化领域做出的开创性工作阿诺德获得了诺贝尔化学奖。

做科研的同时,阿诺德那颗经营的心依然蓬勃。她是40多项专利的共同发明者,2005年与合伙人创业成立公司利用可再生资源制作燃料和化学物质;2013年与两个学生合伙创立公司研究杀虫剂替代品;同时担任一个基因组公司的董事。

科学家阿诺德还是一个兴趣广泛的人。她有很多爱好,潜水、滑雪、山地自行车、徒步远足多有涉猎。她注重科普,是美国科学院社会科普委员会的专家,担任了风靡全球的喜剧《生活大爆炸》的科学指导,帮助好莱坞的编剧们精准描述科学问题、阐述科学话题。

在对阿诺德的多彩人生讲述后,在热烈的掌声中,西格尔院长邀请阿诺德走上讲台给天大师生做了精彩的学术报告。

“我现在最爱的还是science,我们直接讲science吧。”没有客套,没有寒暄,阿诺德直接进入了学术报告时间。

阿诺德以《进化创新将新化学带入生活》为题向现场500余名师生介绍了酶“定向进化”方面的最新研究进展。定向进化 (directed evolution) 是在试管中模拟自然进化过程,通过快速突变和重组等方式人为的产生基因多样性,然后按照特定的需要和目的,设计并筛选出具有期望特征的蛋白质或者核酸用于催化化学反应。作为传统有机化学合成的补充,通过定向进化的酶催化的反应可以获得全新的化学实体。阿诺德介绍她的团队目前还是在做“定向进化”方面的研究,侧重在创造一些新的、催化特定反应更好的酶。酶是可以催化化学反应的蛋白质,这些酶对环境无害,并通常可替代传统的金属类催化剂。“进化是世界上最强大的工程方法,我们应该利用它来寻找解决问题的新的生物解决方案。” 阿诺德和她的同事们用“定向进化”的方法来使酶能构建硅碳键。该发现填补了生物界不能构建硅碳键的空白,未来将有更多的环保新产品值得期待。

对科学充满激情,对生活充满热情,阿诺德诠释了一个科学家的精彩人生。(编辑焦德芳)

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