2024 年 10 月 9 日，瑞典皇家科學院宣布本年度諾貝爾化學獎得主的名字，這一獎項見證蛋白質科學史上兩個革命性發現的誕生：一個是創造全新蛋白質的壯舉，另一個則是突破預測蛋白質結構的長期困境。來自美國華盛頓大學（University of Washington）的大衛·貝克（David Baker）憑藉其在計算蛋白質設計領域的開創性研究，與來自英國 Google DeepMind 的戴密斯·哈薩比斯（Demis Hassabis）和約翰·馬丁·喬姆帕（John Jumper）攜手，以人工智慧（AI）預測蛋白質結構的技術，共同奪得這一榮譽。
這兩項發現揭示蛋白質，這些生物化學工具背後的精妙之處，為科學界開闢無限可能。正如諾貝爾化學獎委員會主席海納·林克（Heiner Linke）所說：「其中一項發現，展示構建奇妙蛋白質的可能；另一項則實現人類長達 50 年的夢想，從氨基酸序列預測蛋白質結構。這兩個發現，為未來開創廣闊天地。」
蛋白質的世界：生命的化學工具
蛋白質是生命的基石，控制並驅動所有生物體內的化學反應。它們是荷爾蒙、訊號傳遞物質、抗體，也是各種組織的構建材料。由 20 種不同氨基酸組成的蛋白質，具有驚人的多樣性，賦予生命無限可能。這些氨基酸排列成長鏈，並折疊成三維結構，而這一結構決定蛋白質的功能。然而，科學家們一直努力尋求從氨基酸序列預測其折疊方式，這是一項自 1970 年代以來就令科學家困惑不已的難題。
大衛·貝克於 2003 年進行突破性的研究，成功使用這些「生命的積木」，設計出與已知蛋白質完全不同的新型蛋白質。這是蛋白質設計領域的一個里程碑。從那時起，貝克的研究團隊創造了一個又一個新穎的蛋白質，其中一些蛋白質可以應用於藥物、疫苗、奈米材料和微型感測器。這一成就充分展現科學家在創建全新蛋白質上的無限想像力。
蛋白質結構的預測：懸而未決 50 年的夢想終於實現
在預測蛋白質結構方面，戴密斯·哈薩比斯和約翰·喬姆帕所引領的人工智慧技術取得驚人的突破。蛋白質中的氨基酸序列以長鏈形式存在，並折疊成複雜的三維結構，這一結構決定其功能。然而，科學界長期以來試圖從氨基酸序列中預測其折疊方式，但這一直是一個困難重重的挑戰。
這一局面在 2020 年發生改變，哈薩比斯和喬姆帕開發 AlphaFold2 模型，成功預測所有已知 2 億種蛋白質的結構。這一技術的推出，讓人類得以洞悉蛋白質如何在細胞內運作，並為抗生素耐藥性的研究提供關鍵線索。此外，AlphaFold2 還幫助科學家繪製出能分解塑料的酵素，顯示出其在環境科學中的巨大潛力。
自 AlphaFold2 推出以來，來自 190 多個國家的 200 多萬名研究人員使用此一技術，進行各種科學應用，這使得蛋白質結構的研究進展迅速，也推動生物技術的發展。
科學的突破：改變未來的發現
生命無法離開蛋白質運轉，而如今，科學家不僅能預測蛋白質的結構，還能設計出全新的蛋白質，這為人類帶來更多可能。這一變革性的發現，從根本上改變我們對生命過程的理解，也將對藥物開發、環境保護、基因編輯等領域產生深遠影響。
今年的諾貝爾化學獎以 1,100 萬瑞典克朗獎金，表彰這兩項開創性發現。大衛·貝克獲得其中一半獎金，而另一半則由戴密斯·哈薩比斯與約翰·喬姆帕共同分享。他們的工作，不僅是對蛋白質科學的巨大貢獻，也為未來無數可能的應用奠定了堅實的基礎。
這些發現告訴我們，科學不僅僅是一個理性與實驗的領域，它同時也充滿想像與創造力。從蛋白質設計到結構預測，這些科學家突破自然界的界限，為人類探索更為複雜的生命現象提供新的視角，也讓我們對未來充滿期待。
對科學與人類的貢獻
瑞典皇家科學院在其聲明中強調，蛋白質是生命不可或缺的化學工具，隨著我們對蛋白質結構與設計的認識不斷加深，這些發現將在人類健康、環境保護和工業應用等領域產生持久而深遠的影響。無論是利用蛋白質開發新藥，還是應用於材料科學，這些科學家的貢獻，都將讓我們的生活更加美好。
這些突破背後，不僅是數十年來無數科學家共同努力的成果，也展示人類不懈追求知識與真理的精神。從華盛頓大學到 Google DeepMind，從實驗室到全球應用，這些科學家們的發現，將持續改變著我們所認識的世界。
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