2018年度诺贝尔化学奖解读：人类掌控中的“进化”

把自然界用上亿年完成的“进化”搬进实验室，加速对“适者”的选择，科学家尝试用生物技术完成制造新化学反应产物的使命。2018年诺贝尔化学奖颁给了带来“进化”革命的三位科学家。

“物竞天择，适者生存”，达尔文的进化论在全世界传播了近150年。北京时间10月3日，2018年诺贝尔化学奖颁给了三名将进化论引入实验室的科学家。

美国加州理工学院的弗朗西丝•阿诺德（Frances Arnold）因其在“酶的定向进化（directed evolution）”方面的研究获得一半奖金。美国哥伦比亚密苏里大学的乔治·史密斯（George Smith）和英国剑桥大学MRC分子生物学实验室的格雷戈里·温特（Gregory Winter）则分别因为在“多肽和抗体的噬菌体展示技术”上的工作，分享另一半奖金。

这是一个关于进化的故事。

在实验室“繁殖”酶

上世纪八十年代初，美国化学工业快速发展的同时逐渐凸显出环境问题。严苛条件下的化学反应带来的是高水平的能耗、高昂的生产成本和对环境的严重污染。

正在加州大学伯克利分校攻读化学工程博士的阿诺德也意识了这个问题，这成为她科学生涯的起点。1981年里根总统上台后，生物技术受到极大重视，这使阿诺德受到DNA技术的启发。能否用生物技术制造化学产品？成为阿诺德心中的疑问，也是她今天获得殊荣的哲学。

阿诺德想到的是“酶”。作为生物体内化学反应的催化剂，酶往往在体外温和的条件下依然具有很强的催化活性。从本质上看，酶的本质是蛋白质，由20种不同的氨基酸组成，只要修