诺贝尔化学奖后的中国学者

中国科学家离诺贝尔奖的差距是"一步之遥"还是"非常遥远"？有两位中国青年科学家隋海心和任罡在美国所做的水通道膜蛋白的研究，对今年获诺贝尔化学奖的工作给予了有力支持。由此可以看出，中国的青年科学家在国际科学前沿的竞争中还是很有实力的。问题是我们要在国内创造一个敢于冒风险、勇于创新的科研环境。在这方面，我们与美国等发达国家还存在着巨大差距。

没有被淹没的事实

2003年10月8日，瑞典皇家科学院宣布，将2003年诺贝尔化学奖授予来自美国的两名科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。在同一天发布的Advancedinformation中指出，在2000～2001年间，Murata、阿格雷等（2000年），任罡（Reng.G.）等（2001年）和隋海心Sui.H.等（2001年），首先报道了AQP1水通道膜蛋白的高分辨率三维结构。在此基础上，提出了水的高渗透率、选择性过滤和防止离子渗漏的机理。

2003年10月9日，美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的每日新闻中，显著地报道了隋海心的研究工作，并说这是对今年诺贝尔化学奖的研究工作的有力支持。在麦金农的实验室中，也有一些优秀的中国青年科学家（如江有兴，郭安玲等）参加钾离子通道的研究。阿格雷得奖是由于发现和表征characterize细胞膜水通道，而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现分别阐明了水和钾离子如何进出组成活体的细胞。各种生物的细胞仿佛一个个由城墙围起来的城镇，不断与外界发生物质交换。

诺贝尔奖

100多年前，人们就猜测细胞存在着很多"城门"，它们只允许特定的分子或离子出入。20世纪50年代中期，科学家发现，细胞膜中存在着某种通道只允许水分子出入，人们称之为水通道。因为水对于生命至关重要，可以说水通道是最重要的一种细胞膜通道。尽管AQP1水通道蛋白在1988年就被发现了，但是它的结构与功能是怎样的，一直是个谜。阿格雷和他的合作者用冷冻电子显微术研究AQP1水通道膜蛋白，并在2000年公布了世界第一张分辨率为0.38纳米的高清晰度的立体结构图，揭示了这种蛋白的特殊结构只允许水分子通过。比如，肾脏怎么从原尿中重新吸收水分。2001年任罡等用同样方法获得分辨率为0.37纳米的AQP1的立体结构。隋海心等比较幸运，他们生长出AQP1的三维晶体，用精确的X射线衍射得到分辨率为0.22纳米的三维精细结构，细节比分辨率为0.37/0.38纳米的立体结构清晰和丰富得多，并进一步阐明其功能机制。

隋海心1985年进入大连理工大学的材料工程系。1992年在该校获硕士学位，所学专业是材料物理与化学。后来，继续在大连理工大学深造，1996获得博士学位，博士论文内容与电子晶体学（用电子衍射和成像研究晶体结构）有关，导师是中国科学院院士、著名科学家郭可信教授。毕业后曾在中国科学院北京电子显微镜开放实验室做博士后，在郭可信院士指导下从事电子晶体学图像处理的研究（为此隋海心申请到国家自然科学研究基金）。隋海心后来到美国劳伦斯伯克利国家实验室从事膜蛋白的电子和X射线晶体结构研究。与许多在国外从事研究工作的我国青年科学家一样，隋海心也非常重视与国内的学术交流，把国外新兴的研究领域和研究方法引入国内。他专程回国参加了2003年8月21～23日在北京举行的"2003年北京电子显微学研讨会"，并且应邀做了大会报告。这次会议主要介绍电子显微学的最新进展情况，展望原子尺度表征及性能研究在新材料、生命科学方面的作用。任罡在兰州大学物理系获硕士学位后，在1993年入北京科技大学材料物理与化学系攻读博士学位，在郭可信院士和彭练矛研究员指导下从事电子显微学的博士学位论文工作。1997年去美国加州圣地亚哥的Scripps研究所细胞生物学研究室从事AQP1水通道膜蛋白的电子晶体学研究。他也曾在2001年回国在清华大学和中国科学院生物物理研究所进行学术交流。

诺贝尔奖之后的思考

每一年的诺贝尔奖公布后，国内媒体总有类似"中国和诺贝尔奖擦肩而过"的声音。介绍伯克利劳伦斯国家实验室的报道和隋海心及任罡两位青年科学家的工作不是重复上述无谓的讨论。中国科学家离诺贝尔奖的差距究竟是仅有"一步之遥"还是"非常遥远"？我想，我国基础研究的现状与美国等发达国家的确还存在着重大差距，国内科学家的创新环境和科研体制更是有着本质性的区别。诺贝尔奖所奖励的是原始性创新科技，是对人类整个文明、社会进步都有重大作用的基础科学研究，但这又是难度大而又有很大风险的研究工作。有可能取得突破性进展，但也有可能失败。后者会在晋级和资助方面遭到不少困难和挫折。因此，只鼓励创新是不够的，还要宽容勇于创新的失败者，这样才能创造一个万马奔腾的创新高潮。另一方面，在前沿领域，总有许多一流科学家同时在做同样的研究，竞争非常激烈。

如AQP1膜蛋白的结构研究，就有阿格雷所在的霍浦金斯大学医学院，美国劳伦斯伯克利国家实验室，美国加州的Scripps研究院三家的科学家们在竞争，工作进度相差不多，论文发表时间相差也仅一年。即使这样，劳伦斯伯克利国家实验室的报道还是启示我们，中国科学家获得诺贝尔自然科学奖也是有可能的，但这也是有条件的。首先，今年诺贝尔化学奖及生理学或医学奖的结果都显示出了当代科学跨领域研究的趋势。化学奖就是生命科学与电子和X射线晶体学、图像处理等领域的结合。其次，获奖者的成果也比较新：阿格雷的发现在1988年，2000年才完成。对照历年获奖者的年龄，获奖者很年轻，阿格雷今年54岁，而麦金农才47岁。这说明，年轻的科学家在新的领域是会做出突出成果的。隋海心、任罡在国外工作时间不是很长，研究对象也有改变，从合金结构转到生物大分子结构，但是由于他们有扎实的电子晶体学基础和娴熟的图像处理技术，又能刻苦钻研（每天工作到次日一两点），百折不挠（生长膜蛋白晶体的失败次数是以百次计算），才能做出突出的成果。中国有许多优秀的青年科学家，理论基础好，又非常刻苦，也应该能够做许多更好的研究工作，何况目前还有充足的研究经费支持和优良的实验条件。

关于中国科学家获得诺贝尔自然科学奖的条件，我想从浏览伯克利劳伦斯国家实验室每日新闻主页的感受谈起。看了这个主页，我感到非常震惊，它每天都会展示这个实验室科学家新的成果或者他们的研究对于社会的贡献，而没有相当官僚化的内容，像我们国内科研机构的主页有许多行政性单位的介绍、领导的介绍、与科学活动无关的其它活动的报道。每日新闻主页应该完全是围绕科研活动的，科研院所的管理成果应体现在这里从事的科学家取得了怎样的研究成果，而不是体现在管理规章的频繁变更或者名义上的成果。伯克利国家实验室的每日新闻主页的设计者很有效率，对自己单位的科学家的成果非常熟悉也非常重视。在这里，我们看到的是一个围绕着科学家的科研机构，而不是围绕着领导、行政长官的科研机构。这样的科研环境，国内什么时候才能达到，或许是我们要扪心自问的问题。

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