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他兩次獲得諾貝爾獎，大家曾想去現(xiàn)場“圍觀”他究竟瘋到了什么程度
來源： 科技日報
作者：南皮縣產(chǎn)學(xué)研科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)中心
日期：
2022-10-09
10月5日晚，諾貝爾化學(xué)獎公布后，董佳家打算給自己的導(dǎo)師卡爾·巴里·夏普利斯打個電話，不過，暫時沒有打通。
但他知道，這個80多歲的“老頭”對諾獎不會感到太興奮。畢竟，他已經(jīng)拿了太多獎；而且，這是他第二次拿到諾貝爾化學(xué)獎。
“我們私下交流時他跟我說過，榮譽對他來講已經(jīng)沒有意義。”董佳家說。
董佳家現(xiàn)在是中科院上海有機化學(xué)研究所研究員，和夏普利斯教授做了十幾年的研究。
在他心中，夏普利斯是“完美”的科學(xué)家。
點擊化學(xué)：咔噠一聲，“合”上了
2022年諾貝爾化學(xué)獎授予美國科學(xué)家卡羅琳·貝爾托西 (Carolyn R. Bertozzi)、丹麥科學(xué)家摩頓·P·梅爾達爾 (Morten P. Meldal)、美國科學(xué)家卡爾·巴里·夏普利斯（K. Barry Sharpless），以表彰他們在點擊化學(xué)和生物正交化學(xué)領(lǐng)域作出的貢獻。
2000年左右，夏普利斯提出了一個新的領(lǐng)域：點擊化學(xué)。
這是一種簡單可靠的化學(xué)形式，反應(yīng)迅速，避免不必要的副產(chǎn)品。
中科院化學(xué)研究所研究員程靚解釋，通俗理解，就是兩個東西放在一塊，就可以直接反應(yīng)，如同積木拼在一起，咔噠一聲，就成了。即使不是化學(xué)家，拿到底物也能去做化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)合成的復(fù)雜度大大降低了。
有了點擊化學(xué)，科研人員也能更加精準(zhǔn)地去調(diào)控一些化學(xué)的關(guān)鍵步驟。
不久后，摩頓·P·梅爾達爾和夏普利斯各自獨立提出了銅催化疊氮-炔環(huán)加成。這一反應(yīng)被形容為優(yōu)雅而高效。
而化學(xué)反應(yīng)，除了在試管中進行，還需將其拓寬到細(xì)胞甚至活體。如果這一反應(yīng)干擾細(xì)胞內(nèi)其他官能團、組分，就會影響細(xì)胞的功能。程靚表示，所謂“正交”，意思就是與細(xì)胞內(nèi)原有生物化學(xué)反應(yīng)互不干擾。生物正交反應(yīng)，就是讓探針分子和報告官能團快速高效發(fā)生反應(yīng)，同時又不影響生物分子之間正常的相互作用。
“目前，大多數(shù)點擊化學(xué)用在生物正交反應(yīng)內(nèi)。當(dāng)然，點擊化學(xué)應(yīng)用得很廣泛，也有物理學(xué)家會用點擊化學(xué)做功能材料。”程靚說。
夏普利斯開發(fā)的點擊化學(xué)反應(yīng)，速率更快，但需要用到銅離子。然而對生物體來說，銅離子具有一定毒性。卡羅琳·貝爾托西提出了兩種無銅催化的點擊化學(xué)反應(yīng)（生物正交反應(yīng)），更適合于生命體系。浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院研究員林世賢形容，相當(dāng)于以前還要看說明書，按順序搭建積木；現(xiàn)在，無銅催化不需要說明書，可以相對自由地進行拼接。因此，卡羅琳的方法，讓點擊化學(xué)進入生物體內(nèi)，生物正交反應(yīng)普適性地用到了生命科學(xué)的研究中。
未來的應(yīng)用范圍，程靚認(rèn)為可以擴展到兩個方面：做加法和做減法。前者是指在生物體內(nèi)的特定位置和特定的時間，讓較小的前體高效發(fā)生反應(yīng)，原位創(chuàng)造新分子；后者，則是指讓帶有活性成分的分子進入生物體內(nèi)，利用生物正交化學(xué)在特定時間特定位置，釋放出對靶細(xì)胞有活性的藥物分子。“研究的熱點，就是如何讓加法和減法做得更為精準(zhǔn)。”程靚說。
點擊化學(xué)，則主要涉及不同官能團之間的連接，所以，科研人員正在拓寬點擊化學(xué)的反應(yīng)類型，增加可用的工具，讓更多官能團之間發(fā)生那種“咔噠”一聲的連接。
董佳家告訴科技日報記者，簡單來說，大家要做的，就是尋找獨特的、難以被注意的反應(yīng)，把它應(yīng)用起來。
列入封神榜的夏普利斯
夏普利斯曾因在手性催化氧化反應(yīng)方面的貢獻，于2001年獲得諾貝爾化學(xué)獎。
有科研人員坦言，之前之所以沒敢預(yù)測夏普利斯得獎，是覺得畢竟他已經(jīng)得過一次。
林世賢直言，這是一位諾貝爾獎史上的里程碑式人物。“在這個時代，仍能獲得兩次諾貝爾獎，是非常驚人的成就！”夏普利斯兩次獲獎，意味著他在兩個截然不同的領(lǐng)域做出了開創(chuàng)性工作，“他在諾貝爾獎得主中封神了”。
早在1970年，因一次化學(xué)實驗事故，夏普利斯一只眼睛受了傷。從那以后，他基本用獨眼工作。在已經(jīng)獲得了巨大的榮譽之后，夏普利斯跳出自己熟悉的領(lǐng)域，開拓了一個全新的研究方向。
董佳家說，提出點擊化學(xué)之后，夏普利斯曾遭受大量抨擊與批判，包括著名的合成化學(xué)家和他的老朋友們。夏普利斯的夫人告訴董佳家，曾有一段時間，夏普利斯出去作報告時，特別多人喜歡來看。不是因為他們想看看什么是點擊化學(xué)，而是聽說夏普利斯瘋掉了，想到現(xiàn)場看看他到底瘋到了什么程度。
但是時間說明了一切。
您覺得您的導(dǎo)師是怎樣的人？聽到記者的提問，董佳家脫口而出——“完美的科學(xué)家！” “他對其他事情都不在意，完全由好奇心驅(qū)動做研究。眼里心里只有科學(xué)。純粹，毫無功利心。”自己拿多少錢不知道，去飛機場忘記帶護照的事情也經(jīng)常發(fā)生。值得夏普利斯費心的，只有科學(xué)。夏普利斯并不急于發(fā)文章，他提倡要做原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，要專注和好奇。不過，夏普利斯不出手則已，一出手就是“驚天動地”。
2008年11月，夏普利斯在天津大學(xué)做過一場關(guān)于科研創(chuàng)新思考的演講。2009年3月，董佳家加入他的課題組，老師將PPT和演講原稿都給了他。“這個報告我看了不下數(shù)百次。”董佳家后來逐頁翻譯了ppt和講稿，發(fā)在自己課題組的微信公號上。“他對我影響最大的，是教我科研的方法，以及怎樣做人。”
夏普利斯形容自己是一位探險家。“如果你想發(fā)現(xiàn)新事物，千里之行的第一步就是要學(xué)會與不確定性共存，并學(xué)會接受失敗如常，因為尋找未知事物的風(fēng)險就像成為一名從不系安全繩的高空雜技演員一樣大。”
“當(dāng)我在實驗臺上工作時，我的大多數(shù)反應(yīng)都行不通，但我從來沒有將它們視為失敗。我行不通的想法總會給我?guī)黻P(guān)于下一步嘗試的更多想法。因此，我的詞典里沒有‘失敗’這個概念。”夏普利斯這樣說。
未來該領(lǐng)域有廣闊想象空間
2022年諾貝爾化學(xué)獎已經(jīng)塵埃落定。林世賢說，其實，國內(nèi)在這一授獎領(lǐng)域的工作也非常前沿，與國際并駕齊驅(qū)，部分生物正交反應(yīng)的概念和應(yīng)用處于國際領(lǐng)先位置。
還有許多科學(xué)家在點擊化學(xué)和生物正交化學(xué)上作了突出貢獻。“可能因為有三個獲獎名額的限制，有些人沒有拿到這個獎項，我也覺得有些遺憾。”林世賢舉例說，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院陳鵬教授團隊率先提出了生物正交剪切反應(yīng)，通過生物正交反應(yīng)打斷化學(xué)鍵，來激活蛋白、釋放藥物。這也是生物正交化學(xué)領(lǐng)域非常有展示度的研究。
“點擊化學(xué)和生物正交化學(xué)，是化學(xué)科學(xué)工作者主動擁抱生命科學(xué)，主動迎接生命科學(xué)的挑戰(zhàn)提出來的一個新的化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)理論。理論的大廈剛剛建起，它可以帶來非常廣闊的想象空間。”林世賢認(rèn)為，它們可以給化學(xué)家精準(zhǔn)、特異地干預(yù)生命體系提供非常獨特的技術(shù)手段和一系列的工具。這些研究相當(dāng)于提供了積木的模具和模塊，至于以后是用來造飛機、航母還是宇宙飛船，值得科研人員進一步去探索。
林世賢預(yù)測，未來20年，還會有很多利用化學(xué)的基礎(chǔ)理念和思想去研究生命科學(xué)過程的研究者能夠拿到諾貝爾獎。
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