基础生命科学研究如何为人类解决疑难杂症？诺贝尔科学家带你揭秘

近年来，生命科学广泛的与先进技术结合，产生了巨大的生产力。比如在医疗诊断、制药行业，为许多疑难杂症都提供了新的解决途径。

10月30日，在世界顶尖科学家论坛（上海.滴水湖）生命科学与产业论坛上，几位诺贝尓奖获得者就各自深耕的领域发表行业洞见，发布生命科学、DNA等人类健康前沿领域的成果，探讨生命科学产业的发展未来。

以下是该论坛嘉宾的发言精彩内容合辑：

迈克尔·莱维特 （2013年诺贝尔化学奖获得者）：三种智能形态的结合可以解决和改造人类生态体系

现在有很多对于年轻科学家的资金的支持，似乎正在偏离正确的轨道。目前基础科学家的收入都是拨款，他们仅仅做学术研究。值得注意的是，基础科学家推动了美国的基础研究和发现，但是基础科学家群体的年龄与日俱增。

所以我们要提出一大问题：青年科学家队伍是否跟得上？因为年轻（46岁以下）基础科学数量变少了，他们获得的一些拨款的支持也在下降，而慢慢老去的科学家他们获得的拨款金额越来越多。我们可以看这个区间，几乎所有的诺贝尔奖的获奖者，他们研究工作几乎在 30-50岁这个年龄段实现的，但对于现在拿到这些拨款的科学家，我觉得已经过了顶峰了。这是一个问题。

我们观察到对于智能，地球上有三种形态，首先是生物智能，还有人类智能，还有机器智能。对于这三种智能，到目前为止，最高的只能是生物智能。我们应该从生物智能当中有所收获，进行学习。然后应该发挥人类的智能，同时我们也借助了机器智能，我们也是三者结合的话也可以更好的解决地球上所存在的问题。我们希望三者结合，解决变暖的问题、贫困的问题和地球上存在的疾病，也希望通过人类的机器智能的处理，能够把我们的基因进行调整，能够把我们的生态体系都能进行改进。

库尔特·维特里希（2002年诺贝尔化学奖获得者）：计算机系统能力的提升带动医疗诊断行业发展

过去二十年，影像学有很大的进步。布朗教授描述了著名的布朗运动，观察到了相关的一些运动的规律，而之后一些重要的科学家和研究者解决了布朗没有解决的一些问题。比如爱因斯坦把布朗运动进行了进一步的研究，形成了他的重量理论。

过去三十年，我们在研究如何获得一些更好的影像，我认为它的基础恰恰在于布朗教授和爱因斯坦教授他们重要的成果，比如磁共振成像的质量在医学诊断领域，获得了非常好的应用。所以它也是一个非常重要的经济的市场，医学诊断整个行业价值也达到了数十亿美元。

1979年的时候，我们开始分析构像反转，于是我们观察到了路氨酸，以及一些环状的结构，来解释这个构像反转的现象。包括去进行一些模拟仿真，模拟分析那一些非常小的蛋白。但当时我们使用的一些计算机的系统，未必那么成熟。在1975年到1985年左右，很多的科学家来解读这个构像反转，解读这个环状的结构如何反转90度，想进一步的分析它的独特的结构。

但到2010年，由于计算机系统能力的提升，我们可以进行更好的模拟仿真。我们也可以看到，对于我们整个原子的整个蛋白质的结构，能够通过最新的这样子的一个量子计算的能力，来进行属性的绘制。这样整个的模拟仿真结构可以更加的精准。

巴瑞·夏普莱斯（2001年诺贝尔化学奖获得者）：观察神经气体穿过血脑屏障

过去，我们花了二十多年的时间，获得了一些成果。比如包括神经气体如何穿过血脑屏障，以二十多年前日本东京的沙林毒气的袭击事件为例，虽然说被毒气的一些婴幼儿看起来还活着，但其实他们已经死去了。

对于类似的问题，我们希望能有聚合物发生作用，这样我们就可以观察到气体的情况。比如说一个人不慎吸入沙林毒气，这时候硫、氟相关的反应是非常微秒的，它会慢慢进入血流，接下来尝试进入大脑，然后毒气会进入脑部，在这时候就会出现呼吸窘迫。

对此，我们进一步的展开了一些分析。我们观察到有一个小的化学结构可以发挥一些作用，包括一些新型细胞，在其中发挥一定的作用，能给把其中的磷释放出来。对于类似的化合物之前是无法进入到脑部的，毕竟人的血脑屏障是非常重要的防护机制，但是它可以穿过血脑屏障进入脑部。这是一种新的气体，是治疗结核的一个药物。

我们以此化合物为基础，把它放入气体中，可以看到相关的结晶状的二氟化合物。它会展开一些基于化合物产生一些反应。高分子聚合物的聚合物的分散性非常的特殊，所以我们观察到它目前一些聚合化，包括一些冷凝化。这些聚合物有它独特的工作机理，能够实现最优化的热力学的特性。所以这些聚合物会不断的发挥作用。总体来说，形成过程当中，并没有太多的屏障。

亚利耶·瓦谢尔（2013年诺贝尔化学奖获得者）：通过建模来更好了解相关生物体系的问题

细胞的变换形式看起来是非常复杂的，但是可以让人们的计算机在更多的层面上破解整个信息传递的问题，了解到酶在催化过程当中所扮演的角色。但为什么有一些化学反应会那么快呢？当中的酶扮演着怎样的的作用？

我们用计算机建模，通过量子力学，或者是在一个小的体系下，可以采用量子计算的方法，帮助我们进行建模，来更好的了解分子的运动。而在生物体当中，我们采用不同尺度的模型。首先是液体当中它运动的模拟，这个也是我们通过量子计算的方法，可以更好的了解我们整个延伸率的情况。

对于最近的模型来说，我们目前在进行更进一步的量化的一个计算，比如了解电荷与电荷之间整个交互的作用。对此，我们整合的静电自由能量的情况，得出相关的公式。

首先我们要进行一个长时间的模拟。通过这样一个模拟，我们可以模拟牛顿定律，而现在通过量子计算，可以更好的进行布朗运动的模拟ATP整个旋转的过程。我们可以通过这样子一个模型，从结构中了解到ATP水解的情况。比如通过能量图我们就可以知道，ATP的能量释放的时候，它在往前走和往后走的能量分布是有所不同的。

威廉·莫纳（2014年诺贝尔化学奖）：单个分子的研究与探测可以多维度应用

在很早的时候，我们开始对单个的分子来进行更好的研究，当时我还是在IBM工作。我们在超分辨率的情况下，能够显现出单个分子的结构，进行单分子探测，而且把数字资讯能更好的进行保存。在整个低温的固体下进行相关的光谱的演示，希望能把整个低温分子的光学属性能更好的进行保存以及分析。

过去几十年当中，我们在单分子的探测过程当中，实现了很多的效果，最后可以看到，这个方法现在也可以应用在基因序列的监测，包括蛋白质表标识当中。在室温当中可以看到很多新的现象。在GFP当中，可以看到整个斑点闪烁的情况。除了静态的结构，我们再关注动态的显像，通过3D的技术，可以展示DNA、蛋白动态的一些运动。

对于青年学生、对于创新和探索，产业转化应用，我想说的是，对于科学基础的一些想法我们进行探索，这样会有助于之后的应用。我们不可能什么都预测到，所以要做好准备。一旦有预想不到的观察，会觉得它是比较奇怪的或者是哪里出了错，往往是这些令你吃惊的东西，会带来不曾有过的发现。比如单分子的这些想法，影响到科学领域。我们在如何超越目前的掣肘，聚合了全世界的才俊，不断的探索，希望未来实现更多更好的发现。

阿达·约纳特（2009年诺贝尔化学奖）：我们现在进入了后抗生素时代

人类社会如何面对未来抗生素耐药性，以及减少和避免抗生素对环境产生的负面影响？通过基础科学不断的投入和深度研究，我们有望让人类生活质量进一步提高。

大量的核糖体中，数百万计的核糖体集体发挥作用。例如肝脏中，每个细胞有四五百万，细菌细胞有时含有数十以万计的核糖体，它们发挥作用速度非常快，可以在非常短的时间内形成40个肽键。

核糖体在其中的角色是非常重要的，它们发挥着非常非常基本型的作用。每一个活细胞都扮演着非常关键的角色，消除一些致病性的菌。我们临床所用的抗生素，其中一半的作用机制，使得这些细菌的核糖体瘫痪，达到抗生素的效果。

我们现在进入了后抗生素时代。 现在全球经济40%的活力，因为抗生素耐药，可能会受到致命的打击。有不同的企业也希望进行研发。但整体来说，就是你投入了巨额的资金，但其实现在开发出新的抗生素的可能性越来越小。我们希望能开发一些新的抗生素，让它们成为可降解的抗生素，具有环保效果。

我们体内有几百亿计的微生物菌群。其中有一些有益菌对我们健康是有帮助的，所以我们要确保抗生素不会影响到有益菌。另外我们也要分析这些病原体和真核生物真核细胞之间的关系。如何阻止一些疾病细菌，要针对这个病原体有特异性，而不会影响到有益菌。

我们如今所使用的这些抗生素，其中有一部分无法被消化，也无法生物降解。我们现在所做的一些工作，就是如何抑制生物合成的过程。现在有很多的药物可以从抗原体的结构当中，了解它相关的结构。

我希望不论是制药公司，还是我的学生、实验室，不仅仅要了解病原体，还要把病原体和抗生素和整个环境的因素都要结合起来，这样就可以对整个的微生物群，对于希望环境来说，可以降低相关的风险和破坏。

腾讯科技综合 执笔 /陆屿