2018年有一檔電影《我不是藥神》在豆瓣有高達9.0的評分。電影中印度的進口藥“格列衛”是一種治療慢性髓細胞白血病的特效藥。這種藥可以把確診後患者的5年生存率從30%提高到80%以上。生命科學家們使用這種藥物識別癌基因並且關閉它們,所以這種白血病也被稱為“幸運”白血病。但還有許多癌症無法治癒,直至使人死亡。多少患者及患者家屬希望生命科學可以有更前沿的發現,對於癌症這種令人談之色變的疾病能有更好的治療方法。《生命科學——無盡的前沿》這本書裡講到了抗癌的奈米顆粒,似乎讓人們看到了曙光。
如今科學的發展讓未來正在來到眼前。前耶魯大學副校長以及麻省理工學院校長蘇珊霍克菲爾德所著《生命科學——無盡的前沿》就講述了生命科學在現代社會中推動科技進步,解決現實問題所取得的成就。蘇珊霍克菲爾德擔任過第16任麻省理工學院(MIT)校長,她也是麻省理工學院建校以來的第一位女校長,第一位生命科學家擔任的校長。要知道,MIT享有世界一流工科學院的美譽,物理學、化學、數學和計算機科學在國際研究中遙遙領先。而對於生命科學和工程類科學的融合,還在進一步的探索之中。
新世紀的能源問題、水資源問題、癌症提前發現及治療、飢餓人口等等諸多人類需要共同面對的問題,在科學家的努力下,有一些機緣巧合,也有更多的奇思妙想,頭腦風暴才促使很多問題的解決有了進展和方向。
1.獲得“天才獎”的安傑拉貝爾徹
病毒和電池,這兩個東西能聯絡到一起絕對是天才般的構想。早在1999年,安傑拉貝爾徹是德克薩斯大學的一名初級教授,她要申請經費:改造病毒,讓它們長出電子電路,最終變成電池。當時所有人都認為她“太瘋狂了”。也許天才和瘋子某種程度上是相似的。感謝貝爾徹沒有放棄,如今她在這一領域已經成就斐然。
貝爾徹在讀博士的時候迷上了一種動物——鮑魚。這種大型海螺產生甲殼的方式令她著迷。鮑魚的外殼成分非常簡單就是很常見的碳酸鈣而已,這種無機化合物本來相當脆弱,可在鮑魚的身體上卻表現得硬如鋼鐵,並且在鮑魚死後,這種成分的分解還不產生任何有毒物質。
安傑拉貝徹把能源需求,環保,效率幾個關鍵點整合之後,大膽提出了用病毒收集半導體中使用的元素,用來製造電子器件這一大膽構想。鮑魚殼之所以如此堅硬,就是因為碳酸鈣分子排列地高度有序,形成了微晶體。而這一切都是由鮑魚的DNA控制的,眾所周知,病毒的分裂複製能力極強,貝徹想到利用病毒的這一特點快速合成電池的零件。
也許到了2050年世界能源需求可能翻倍的那一天,我們靠著病毒高效生產出效能高,無汙染,可迴圈的能源系統。這一天才構想可以為人類目前還處於的“石油時代”畫上句號。
2.誤打誤撞獲得諾貝爾化學獎的彼得阿格雷
我們所必需的淡水在地球的總水量中只佔不到5%,除去位於冰層、土壤和大氣之中的水,其實只有1%的淡水可以為人類所用。我國也是一個缺水的國家,今天的地球上有10億人口缺乏飲用水。而淡水淨化的方法其實和公元前1500年古埃及的方法類似,仍然是蒸餾和過濾,即使經過了4000年的技術改進,仍然沒有長足的進展,直到彼得阿格雷發現了“水通道”。
水通道的發現有些“偶然”。曾經有一個令科學家很困惑的問題:水是如何穿過細胞膜的?1991年的時候,大多數研究者還認定水會自然滲透細胞膜,但阿格雷的老友兼導師堅信有一種神秘的蛋白或許是一條水的通道。
阿格雷本是研究溶血病的蛋白,卻在提純的過程中總是出現蛋白質碎片。為了驗證之前的猜想,阿格雷改變了研究的方向,用青蛙卵做了對比試驗,找到了證據。這個實驗在書中寫得很詳細,看的時候讓我感受到科學家的大膽猜想,小心求證,以及在面對哪怕無功而返的結果都坦然應對的百折不撓的精神。
3.不同學科間隨意跨越的巴蒂亞
很多癌症發現得較早都有很大治癒的可能,提早發現是治療癌症的最佳方法。巴蒂亞是醫學奈米顆粒技術領域的先鋒人物。她早年接受生物工程和醫師的專業訓練,又在MTI修完哲學博士,在哈佛修完醫學博士。整個職業生涯中,她始終關注微型技術。巴蒂亞的希望,是有朝一日,可以像隨便哪家藥房都能買到的驗孕棒一樣,快速檢測癌細胞的存在。
癌細胞的可怕之處除了瘋狂擴張之外,還特別容易轉移,一旦癌細胞轉移,成倍增加的癌細胞在新位置紮根,手術化療等等治療方法對其將難以奏效。癌細胞轉移的沿途是需要越過天然的組織和分子屏障的,為何能夠快速越過這些屏障,為入侵其他部位鋪路,癌細胞會啟用特殊的“酶”來切割那些屏障。
巴蒂亞的研究目標就是用奈米技術來研究這種特殊的“切割“技術。她與團隊中的化學家兼材料學家以及長期研究細胞表面黏附蛋白的生物學家一起,將奈米技術用於改進疾病的檢測和治療,大大降低了成本。
蘇珊作為生命科學家,在本書中對於蛋白質有很多的介紹,不管是病毒、水通道還是切割屏障的”酶“都是蛋白質,將蛋白質這種有機物和”無機物“的緊密結合,讓我們對未來充滿了想象。蛋白質是一切生命的物質基礎,參透了蛋白質的奧秘,也就讀懂了生命科學。