2006年度诺贝尔科学奖于本周初揭晓。美国科学家包揽了所有奖项。

生理学或医学
揭示细胞调节蛋白质产生的机制八年后,一对美国科学家获得了诺贝尔生理学或医学奖。
斯坦福大学医学院的 Andrew Fire 和伍斯特马萨诸塞大学医学院的 Craig Mello 将分享 140 万美元的奖金,以表彰他们发现了一种自 2000 年以来被称为 RNA 干扰 (RNAi) 的现象 (SN: 7/2/05,第 7 页:订阅者可从以下网址获取关闭声音)斯德哥尔摩卡罗琳斯卡医学院的诺贝尔颁奖大会上表示,RNAi机制“完全出乎意料,极大地拓展了我们对基因控制的认识”。
40 多年来,研究人员已经知道 RNA(一种单链核酸)会将基因的指令传送给细胞的蛋白质制造机制。20 世纪 90 年代中期,菲尔和梅洛利用线虫进行研究时发现,具有特定序列的双链 RNA 会阻止具有匹配序列的基因产生蛋白质。这一发现解释了菲尔和梅洛以及其他研究团队在之前实验中得出的令人费解的结果。
1998 年,Fire 和 Mello 发表了关于这种现象的研究成果,该现象被称为基因沉默或 RNAi。
随后其他研究人员也发现了RNAi的基本机制。双链RNA激活细胞机制,将携带特定基因信息的单链RNA切断。
此外,研究人员发现生物体以多种方式使用RNAi,例如抵御病毒和在发育过程中调节基因表达。
Fire 指出,在发表第一篇有关 RNAi 的论文时,他和 Mello“设想我们能够在线虫身上做很多事情”,比如逐个关闭特定的线虫基因以确定其功能。然而,其他研究团队很快发现,他们可以使用这种方法抑制几乎所有多细胞生物(包括真菌、植物和动物)的蛋白质生产。
加州杜瓦特市希望之城医学研究中心的医生约翰·罗西说,这种在实验中控制蛋白质的简单方法“为基础研究和应用研究打开了大量大门”。
罗西和其他科学家还计划将双链 RNA 片段转化为药物,以清除细胞中的有害蛋白质。一些此类药物正在临床试验中,但尚未上市。
旧金山 Sirna Therapeutics 公司首席科学官 Barry Polisky 表示,这一策略可以对抗艾滋病、阿尔茨海默病、流感和其他健康问题。RNAi“可以应用于所有重要的人类疾病。这听起来很神奇,但这是真的,”他说。
盐湖城犹他大学健康科学中心研究组织再生的亚历杭德罗·桑切斯·阿尔瓦拉多 (Alejandro Sánchez Alvarado) 表示,今年的诺贝尔生命科学奖授予了一项在费尔和梅洛开始他们的工作时还没有任何可预见的应用的研究,这真是“太棒了”。
如今,几乎各个领域的生物学家都将 RNAi 纳入了他们的研究中。“这是一个很好的例子,说明当人们只是为了做科学而做真正出色的科学研究时会发生什么,”阿尔瓦拉多说。—C. 布朗利
物理
两位天体物理学家因在卫星任务中发挥的主导作用而荣获 2006 年诺贝尔物理学奖,该任务提供了令人信服的宇宙大爆炸理论有效性证据,并首次探测到星系形成的种子。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心(位于马里兰州格林贝尔特)的约翰·C·马瑟和劳伦斯伯克利(加利福尼亚州)国家实验室和加利福尼亚大学伯克利分校的乔治·F·斯穆特将共同获得该奖项。
据颁发诺贝尔物理学奖的瑞典皇家科学院称,在 20 世纪 70 年代和 80 年代,马瑟是美国宇航局宇宙背景探测器 (COBE) 卫星的“真正推动者”。该卫星原本预计由航天飞机送入轨道,但 1986 年挑战者号航天飞机爆炸,导致卫星开发受阻,但马瑟带领 COBE 克服了这一障碍和其他障碍。
“我感觉自己就像骑在老虎背上,”马瑟在 10 月 3 日的新闻发布会上回忆道。
COBE 于 1989 年由火箭发射,首次精确测量了整个天空中宇宙诞生时留下的微弱微波辉光(SN:5/2/92,第 292 页)。通过证明这种残留能量完全符合黑体光谱的模式,该卫星的数据证实了大爆炸理论支持者的一个关键预测。
马瑟负责操作一台特定的仪器——宇宙探测者号上的三台仪器之一——用于进行黑体测量。
芝加哥大学宇宙学家迈克尔·S·特纳指出:“完美的黑体光谱实际上排除了除大爆炸之外的任何宇宙微波背景的解释。”
斯穆特领导了 COBE 另一台仪器的开发和操作,该仪器可以识别天空中微波背景的微小温度变化。在此之前,科学家无法解释新生宇宙中完美均匀的膨胀物质球是如何形成今天的星系和星系团的。
理论家曾预测,在宇宙诞生的最初时刻,基本粒子的随机出现和消失(量子力学所预测的过程)可能导致亚微观不规则现象,随着空间的快速膨胀,这些不规则现象会突然变大。
通过观测几十万分之一开尔文的温差,斯穆特的仪器首次揭示了这些延伸的量子不规则性的证据——这是引力作用进一步形成块状的种子。
普林斯顿大学的 David N. Spergel 说道:“COBE 图像是我们首次看到的宇宙婴儿期的图像。”
自 COBE 的 4 年任务以来,科学家们已经使用其他航天器,例如美国宇航局的威尔金森微波各向异性探测器 (WMAP),来改进微波背景测量,从而以前所未有的精度测量宇宙的具体属性,例如其年龄和成分(SN:2/15/2003,第 99 页:宇宙启示录:卫星追踪婴儿宇宙)。
斯穆特说:“COBE 表明这些变化是存在的,因此后续实验可以非常仔细地测量它们。”科学新闻。
WMAP团队成员斯佩格尔表示,他“很高兴听到COBE团队获得认可”。—P·韦斯
化学
瑞典皇家科学院今年继续表彰美国科学家,将 2006 年诺贝尔化学奖颁给了斯坦福大学医学院的罗杰·科恩伯格。科恩伯格的研究揭示了细胞获取基因中编码的蛋白质制造指令的机制的基本细节。
2001 年,科恩伯格发表了 X 射线晶体学图像,描绘了酵母细胞如何传输存储在其 DNA 中的数据。一种名为 RNA 聚合酶的酶会附着在 DNA 上并构建信使 RNA,这是一种承载信息的单链载体。科恩伯格的分子快照揭示了 DNA 和信使 RNA 在 RNA 聚合酶中的位置,并表明了酶如何进行正确的复制。一旦信使 RNA 完成,细胞就会将其转化为蛋白质。
下周的科学新闻将详细阐述科恩伯格的工作。—A·坎宁安