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诺贝尔奖揭晓:日本人连续两年多人获奖

杨文凯 (发表日期:2015-10-27 19:04:13 阅读人次:412 回复数:0)

  大村智获医学生理学奖、梶田获物理学奖

  
诺贝尔奖揭晓:日本人连续两年多人获奖

  
作者:山尾升

  
因疟疾治疗药物,中国女性药学家首次获奖

  
今年,日本人相继获得诺贝尔奖的消息也在日本国内引起了沸腾。一位是为针对非洲和南美洲的寄生虫病而开发特效药做出贡献的北里大学特别荣誉教授,今年80岁的大村智获得医学生理学奖;另一位是在世界上首次确认中微子也有质量,东京大学宇宙线研究所所长、现年56岁的梶田隆章。日本人在自然科学领域里荣获诺贝尔奖,继去年因开发出蓝光二极管(LED)而共同获奖的名城大学教授赤崎勇(86岁)等三人之后,连续两年获奖。迄今为止的日本人诺奖获奖者,自二次大战结束后不久的1949年的汤川秀树博士(获物理学奖)以来,已有24人。特别在自然科学领域,获奖人数之多仅次于美国、英国、德国、法国。而且,日本在2000年以后出现了获奖高潮,共有16人获奖。

  
今年的诺贝尔医学生理学奖,除了大村氏以外,大村的研究同仁、美国人学者威廉-坎贝尔,以及发现了治疗疟疾特效药的中国中医科学院的屠呦呦博士(84岁)一起获奖。中国媒体以号外的方式迅速报道了屠博士的的获奖消息,因为在自然科学和医学领域,中国大陆人摘取诺贝尔奖还是第一次。为此,李克强总理指出,“这表明了中国科学技术的繁荣和进步,中国医药对人类健康事业做出了巨大贡献”,对于诺贝尔奖授予中国研究者表示欢迎。

  
特效药拯救了众多患者面临的失明

  
日本人获得诺贝尔医学生理学奖,自2012年因开发人工多功能干细胞(iPS细胞)而获奖的京都大学教授山中伸弥以来时隔三年,也是第三人。大村和坎贝尔两人开发出了抗击寄生虫病的特效药“阿维菌素”(Avermectin),获得高度评价。“河川盲目症”在非洲和中南美洲的热带地区流行,两成患者面临着失明的危险。“阿维菌素”专门用于河川盲目症的治疗,每年有3亿多人使用,把许多患者从失明的危险中拯救出来。另一方面,屠呦呦从中医所使用的草药中发现了可以治疗疟疾的特效药“青蒿素和双氢青蒿素”,在全世界被广泛使用。瑞典卡罗琳医学院在宣布今年的诺贝尔医学生理学奖时,介绍了三位共同获奖人的研究业绩,并指出“他们发现了由寄生虫引起的感染症和疟疾的新治疗方法”。

  
为发展中国家的传染病治疗做出功绩的三人,在今年被授予诺贝尔医学生理学奖,其背景是在2002年至2003年发生了重症急性呼吸症候群(SARS)、去年在非洲又出现了埃博拉出血热的大流行,这些传染病给世界带来严重威胁的现实,使得传染病对策成为紧要课题。伴随着全球化的进程,日益活跃的人口移动和发展中国家的城市化使得传染病出现爆发性传播的危险不断升高。面临着如此状况的国际社会,在警钟长鸣的同时,也对三位在这个领域中取得先驱性业绩的科学家予以表彰,其意图是可以理解的。

  
大村氏从微生物中寻找药物候选

  
获得医学生理学奖的大村智,作为世界顶级水平的研究者,拥有不同寻常的经历。他出生于山梨县韭崎市的农家,在当地的国立大学山梨大学艺学部学习有机化学后,在东京都立墨田工业高校担任兼职的物理和化学教师。当时,他感到有些不能胜任,于是决定真正投入学习。在具有积极接受社会人学生传统的东京理科大学读完大学院课程后,大村于1963年担任了山梨大学红酒酿造研究室的助手,从那里了解了在葡萄糖转变为酒精的过程中酵母发挥的作用,并为之着迷。后来,他转职到被称为日本“细菌学之父”的北里柴三郎博士创立的北里研究所,还担任了北里大学药学部教授,之后他与在美国留学期间建立了关系的龙大型制药公司默克展开共同研究。在试用各种微生物合成抗生物质的探索过程中,大村从静冈县内土壤中采取的微生物制成化合物,发现了阿维菌素。

  
这种物质具有麻痹线虫等的神经系统,而对人和家畜等哺乳类的神经系统没有影响的特性。以阿维菌素为基础,制成了更高效果的伊维菌素,作为家畜的抗寄生虫药而成为世界性畅销商品。而且经过判明,伊维菌素对于容易引起失明的“河盲症”、容易引起脚部皮肤异常肿胀的淋巴系统的“象皮症”等在热带地区蔓延的寄生虫病也有疗效。

  
世界卫生组织(WTO)在此后的岁月里,得到从大村的发明中获得巨额收益的默克公司的协助,在非洲等受害于寄生虫的地区开始了配发伊维菌素的巨大工程。根据默克公司发表,截止2012年已经为超过10亿的人们无偿提供了这种抗生素。另据WTO统计,截止2002年,西非地区至少有4000万人得到预防感染“河盲症”,而从2000年开始,以53个国家为对象的伊维菌素投放工程获得进展,有望在2020年彻底控制“象皮症”的传染。

  
体现了“学以致用精神”和“以人为本理念”

  
大村投入开发寄生虫病的特效药的研究契机,源于1970年代中期在静冈县伊东市的高尔夫球场中采取了含有微生物放线菌的泥土。大村从美国的大学回到北里研究所后,与默克公司开始了从微生物中寻找合成新药化合物的共同研究,不过即使找到了合成新药的化合物,真正能够实用化的案例却很少。大村智能够取得成功的一个理由,就在于一方面本人锲而不舍地坚持研究,同时一开始就与默克公司携手共同研究这种方式。接受了研究经费的大村发现了有用的化合物,就把使用权交给默克公司。该公司完成实用化之后,又向大村支付高额的专利费用,这种安排使得“大村方式”成为产学协作的先驱,为研究的发展和特效药的大量无偿配发打开了道路。

  
在大村智度过了研究生活的北里大学,其创办人北里柴三郎博士曾是第一届诺贝尔医学生理学奖候选人而广为人知。大村智在本次授奖决定后的专访中表示:“北里先生教导我们‘学以致用的精神’,研究者不能仅仅沉溺、满足于研究本身,必须把研究成果付诸实际运用。我来到北里大学,一直回想着这样的教诲而投身工作的。”北里博士的教诲,与孩提时代在家乡山梨的老家一起生活的祖母的教导也有相通之处。对此,大村表示,“祖母教导我,最重要的事就是对人有用、为人服务,我一直铭记在心,就像有人在不断地告诫我”。“学以致用精神”和“以人为本理念”作为人生的主干,与取得巨大研究成果之间存在着必然的联系。在外出时,大村时常携带着采集土样的小口袋和小勺子,充满着研究者灵魂和技术,是传达出大村人格的最好细节。

  
梶田氏发现了中微例子的震动

  
今年荣获诺贝尔物理学奖的梶田隆章,在物质终极形态的基本粒子领域里尚存很多未解之谜的情况下,发现了“中微粒子”是有质量的,获得了高度评价。在堪称日本传家手艺的中微粒子研究领域,继2002年同样获得诺贝尔物理学奖的东京大学特别荣誉教授小柴昌俊(89岁)之后,日本人梅开二度,再成伟业,而梶田也是小柴的门生弟子。

  
梶田率领的研究小组,通过设置于岐阜县飞弾市旧神冈矿山内的观测装置,测定大量来自太阳和宇宙的中微粒子。经过长年精确的观察和测定,发现了“中微例子的震动”,从而证明了迄今为止被认为是没有质量的中微粒子是有质量的,这为迫使研究宇宙和物质构成的万物理论走向重构提供了划时代的研究数据。

  
共同获奖的加拿大女王大学的阿瑟·麦克唐纳名誉教授,在位于地球反面的观测装置中也观察到了同样的现象,两人互相协力而得出了成果。

  
一般人不太熟悉的中微粒子,在宇宙中大量飞散,从太阳飞到地球上,每一平方厘米每秒约降落660亿个,是犹如“幽灵”般的基本粒子。就像幽灵一样完全看不到形象,却能够高速通过人体和建筑物。就这样,普通人是看不见的,却又是与我们关系极深的基本粒子。

  
继恩师小柴之后达成伟业

  
作为构成物质的基本粒子之一,中微粒子早在1930年代就被预言存在,在1950年代使用原子炉做实验而首次被发现。但是,之后的实验都无法确认中微粒子的质量,物理学界倾向于认为其质量为零。大约30年前的1980年代后半期,梶田开始注意到了“中微粒子是不是有质量呢”这种可能性,于1998年通过飞弾市的基本粒子观测装置“超级神冈探测器”观测宇宙线与地球的大气冲突而产生的大气中微粒子,首次捕捉到了“中微粒子震动现象”,从而为中微粒子具有极其细微的质量提供了证据。这项实验结果,当年在国际会议上发表,就引起了国际物理学会的震惊。在加拿大率领研究团队的麦克唐纳也在2001年,观测了从太阳飞散到地球的中微粒子,也确认到同样的“中微粒子震动”现象。

  
“超级神冈探测器”的前身是上一代“神冈探测器”,小柴教授在1987年从中观测到了超新星爆炸后飞来的中微粒子,他在2002年获得诺贝尔物理学奖。梶田与师兄、已故原高能加速器研究机构长户冢洋二一起在恩师小柴教授门下受业研究,并推进对中微粒子的阐明。小柴教授在爱徒获得诺贝尔物理学奖后说:“他的实验是举世公认的独特的成果,我认为他的获奖并非不可思议”,表达了对弟子达成伟业的欣喜之情。

  
量子物理学:日本研究传统深厚

  
在探索物质根源和宇宙成立的基本粒子领域,日本人荣获诺贝尔物理学奖,梶田隆章已是第七人。在战败后的困难日子里,1949年汤川秀树博士获得日本第一个诺贝尔奖给日本国民以巨大鼓舞。以此为开端,日本的物理学以“理论”和“实验”为车的两轮而发展起来,对世界作出了贡献。在量子物理学领域,汤川秀树(提出“中间子论”预言了原子核内部存在中间子)、朝永振一郎(在量子论领域提倡革新的“重整化理论”)、南部阳一郎(发现了质量产生的理由、次原子物理的“对称性自发破缺机制”)、小林诚、益川敏英(预言了“量子夸克有6种以上”)等5人获得诺贝尔奖,显示了强大的理论研究实力;而日本在实验物理学方面取得的成果,小柴、梶田两人的伟业就是证明。对于本次梶田的业绩,瑞典皇家科学院给予了至高评价称:“将为我们现在对于宇宙的历史、构造以及未来的理解带来革命性变化”。

  
量子物理学基础的“标准理论”假设中微粒子的质量为零,但梶田隆章的观测结果使这个理论(即瑞典皇家科学院所谓“现在的理解”)面临修正,所以是划时代的成果。从太阳、超新星、宇宙中飞散过来的中微粒子,附带着发散之初的宇宙信息而降落到地球上,如果能调查出其中的详细内容,人类对宇宙和星球的理解将跨进一大步,非常值得期待。梶田隆章在得知授奖决定后举行记者会见时,对于自己从事的研究高兴地表示:“这不是马上会有什么用处的研究。用好听的话来说,是属于拓展人类认知地平线的研究,或者说,是满足研究者好奇心的领域。这样纯粹的研究能获如此关注,非常高兴。”

  
成果来自产学协同和企业技术支援

  
与获得医学生理学奖的大村智因得到美国企业的产学协同资助而取得巨大研究成果一样,支持梶田取得伟业的是日本企业高超的技术能力。“超级神冈探测器”,是一个表面埋有1万个电球型传感器(光电子倍增管)的巨大水槽,最终在捕捉中微粒子发出的仅有的细微光线中发挥作用的,是静冈县滨松市的“滨松光子”传感器。

  
这个探测器在小柴教授主导的上一代“神冈探测器”实验中已经被评价为“世界最高性能”,而“超级神冈探测器”的感应度是前者的100倍。当时,在前面已经提到过、领导研究的户冢教授的强烈要求下,从1986年开始对传感器进行了改装。

  
在地下1000米建造注满5万吨水的巨大水槽,本社位于东京的三井造船发挥了技术力量。对于这样集中了日本的技术精粹而完成的“超级神冈探测器”,梶田认为“仅仅这个装置,放眼世界还找不到可以匹敌的对手”,对协力企业的技术支持表达了感谢之意。

  
物理学的历史,就是在实验观察到事实的基础上产生理论,然后有了打破旧理论的新事实被发现,又会确立新的理论,如此不断前进。到1970年代基本已经确立的现有标准理论,很多年以来都足以说明在实验中发现的事实,两者并不矛盾。

  
但是,“超级神冈探测器”、希格斯粒子的发现,以及位于瑞士的大型强子对撞机等观测和实验装置的开发和发展,需要有更新的理论来对应新发现的实验事实。希望了解140亿年以前宇宙形成情况的人类的知性探究心今后将如何进展,将首先从如何解决建造巨大观测装置所需要的巨额费用入手,为此而构筑国际性协力关系变得越来越必要了。

  
选择了困难研究道路的5位获奖者

  
去年和今年相继荣获诺贝尔奖的日本人获奖者具有共通之处,他们为了深入研究都不选择捷径,反而选择了困难重重的攻关之路。去年获得物理学奖的赤崎勇、天野浩、中村修三人与相同领域的其他研究者不同的是,他们专门选择了被认为是困难的方法而不断进行试验,最终为世界带来了美丽、晶亮的蓝光二极管LED。今年获医学生理学奖的大村智也是大智若愚,就像文字报道的那样,从事着不断采集土壤的“浑身是泥”的工作。获得物理学奖的梶田隆章,在小柴和已故户冢两位的教导下,接下了他们传下来的研究接力棒,继续从事精密而细微的实验观测,最终成功证明了中微粒子是有质量的。

  
另外,赤崎出身于京都大学、天野出身名古屋大学,两校的前身都是旧帝国大学,除此以外,中村、大村、梶田分别在德岛大学、山梨大学、琦玉大学等地方国立大学学习,并长期从事纯正的研究工作,终于成为世界顶级学者,这对于正在地方大学学习的未来的研究者们带来了巨大鼓舞。大村在学生时代参与了滑雪竞技,梶田则练习了弓道,都是“文武两道”之人,不是长期处于升学考试压力下的秀才型人物,令人备感兴趣。

  
山梨大学的岛田真路校长对于本大学的前辈毕业生获得诺贝尔奖发表感想称:“地方大学比较困难,也很辛苦,获得诺贝尔奖为学生们增添了勇气,提振了精神,真令人高兴。”琦玉大学的山口宏树校长针对从本校理学部毕业后升入东京大学大学院学习的梶田的获奖也发表了感想,他对本大学给予好评说:“俭朴的大学是不能否认的,但从另一面来看反而能够让学生专注于学习。自由阔达的研究氛围,还有对此给予容忍的教授阵营,我想都是与本次获奖存在必然的内在联系。”

  
2015.11

  


  

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