现实版「谢尔顿」!他真的拿了诺奖,大结局比剧里更完美!

2022-10-07 18:31 来源:微信公众号 - ShengWuXueBa 作者:学术经纬
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本文转载自学术经纬 (ID: Global_Academia)
如果你看过《生活大爆炸》,那么肯定对谢尔顿(Sheldon)的人设印象颇深,除了他特殊的为人处事之道,那份从小到大对科学的执着和狂热十分让人难忘。
尽管家庭里没有人从事科学工作,他却意外地与科学有与生俱来的缘分。
谢尔顿十二岁就尝试自己分离放射性同位素,甚至自己制造小型核反应堆,此举还引起特工的注意,最后材料被收缴。他也曾借助火车玩具验证了牛顿第一定律,还在寄宿学校开始尝试自己制造激光装置。
当然谢尔顿将这些视为了童年理所应当要做的事情,而不是家人关心的吃喝玩乐,电视剧最后也给了他一个完美的结局,他拿到了诺贝尔奖。

车库里的化学实验室
你可能觉得像谢尔顿这样的传奇人生只会存在于戏剧里,但如果你认识生物学家迈克尔·杨(Michael Young),那你会发现生活中往往会比戏剧更精彩。除了人物性格没有那么戏剧化,从童年,到爱情,到诺奖,他的经历几乎就是翻版的谢尔顿。
迈克尔出生于迈阿密,他的父亲是一名铝锭销售,母亲则在律所担任秘书工作,可以说家庭环境与谢尔顿一样,并没有任何科学氛围。
▲迈克尔·杨教授因在节律机制领域做出的贡献,2017年被授予诺贝尔生理学或医学奖(图片来源:The Nobel Foundation. Photo: A. Mahmoud)
但这并不耽误迈克尔从小对科学的兴趣,这种爱好仿佛是天生的。
在他妹妹和朋友的眼里,他是十足的怪人,玩模型玩具时,别人都是摆弄下汽车、飞机,迈克尔却非得把人物模型聚在一起,又分开,或者一排排坐在桌子上,他觉得这是研究社会行为的好方式。
无独有偶,迈克尔也喜欢摆弄化学装置和实验,他的父母特意给他在一个单独房间安了个实验室,在那里,迈克尔喜欢混合制作各种化学反应,例如用氯酸钾制造氧气,然后用火点燃,又或者产生一些会喷射液体的反应,弄得地板上满是去不掉的小白点。
为了保证安全,父母只好将实验室转移到车库里。这一点是不是和《小谢尔顿》里的场景似曾相识?
除了做实验,迈克尔还自己将割草机的发动机拆下来自己组装了一辆小型卡丁车,「它会以每小时 30 英里的速度行驶,不过刹车不怎么样。」这是迈克尔自己对杰作的评价。
在迈克尔十三岁左右的时候,他收到了父母送给他的一本书《地球上的生命奇迹》。在书里,他看到一些鸟类的迁徙是由某种内部时钟控制的,它们似乎会借助太阳的位置来确定迁徙方向。随着太阳位置改变,鸟类大脑的时钟也可以跟随时间调节继续跟踪。
▲人类一天的生理变化也与昼夜节律密切相关(图片来源:参考资料[5])
这是迈克尔第一次接触到生物钟。他不知道的是,如同谢尔顿和弦理论的羁绊,生物钟与迈克尔的一生都会难分难舍,并助力他走向诺贝尔奖的领奖台。

「周期」和「永恒」
果蝇是一种适合研究节律的模式动物,但在诺奖道路最初的起点,你需要回答一个简单的问题:怎么判断果蝇是不是醒着?
答案很明了,如果它飞来飞去那就是醒着。
但困难的是,要如何一直守着确定果蝇的状态。人是要睡觉的,无法一直盯着果蝇是否在飞。于是迈克尔和同事合作制造了一个面包盒大小的工具,其中带有一个传感器,果蝇掠过的时候就会记录一次信号,由此可以信号频率记录来判断果蝇的状态。
这个装备出现后,曾有数千只经过基因改造的果蝇先后住进了这个工具箱中。
具体研究什么基因呢?在迈克尔研究生工作时,他的老师伯克·贾德(Burke Judd)曾拿出了一篇论文在他面前晃了晃,那是《美国国家科学院院刊》PNAS上一篇描述果蝇生物钟相关基因的文章,作者将其命名为了period(「周期」基因)。
▲青年时期的迈克尔(图片来源:洛克菲勒大学,courtesy:Michael Young)
迈克尔对此也非常感兴趣,他通过实验确定 period 是一个全新的基因,位于两个已知基因之间。神奇的是,他在后续实验中获得了仅仅有 period 缺陷的果蝇,它们除了昼夜节律消失,其他一切正常。
这也说明 period 在生物钟中是一个核心发条。
在后续的研究岁月中,迈克尔找到了一个很可能是 period 的转录单元。这个时候小盒子派上了用场,许多 period 缺陷的果蝇被放置了进去。每天早上来到实验室,迈克尔都会首先检查机器打印出的纸条,根据纸条上的信号规律,这些果蝇节律是完全紊乱的。
随后他们将提取出来的转录单元通过转基因的方式引入了缺陷果蝇,不久后,他再次收集了机器打印出的纸条。
可以肯定的是,加入了 period 转录单元的果蝇节律恢复正常了。period 的全貌和功能第一次展现在了人类面前。
▲period基因激活后会产生PER蛋白,后者达到阈值后会进入细胞核关闭period基因,直到新的循环产生(图片来源:参考资料[6])
period 之后,迈克尔继续对更多的时钟基因进行了追寻,在数千次的测试中,timeless 基因(「永恒」基因)出现了,它具备许多和 period 相同的行为特征。
更重要的是,两个基因产生的蛋白可以进行配对,达到阈值之后就会进入细胞核阻止新蛋白的生产。随着配对蛋白不断清除,开关又会重新打开,开始新的一个循环。
这个循环就成为了我们内部的时钟,控制着昼夜节律,随着太阳升起落下在我们身体中上演。
最终迈克尔与两位同样在节律机制研究中做出杰出贡献的杰弗里·霍尔(Jeffrey Hall), 迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash)一起被授予了 2017 年的诺贝尔生理学或医学奖。

小小的剧情延续
值得一提的是,迈克尔的感情生活也与谢尔顿类似,只不过他和妻子劳蕾尔·埃克哈特(Laurel Eckhardt)认识的时间要更早。
把时钟重新拨回上世纪 70 年代,他们最初在伯克的课上相遇,第一次见面迈克尔打招呼,劳蕾尔都完全没有搭理他。之后他们才在伯克的办公室中互相介绍认识并熟络起来,最后两人在研究生阶段变得形影不离。
与谢尔顿的妻子艾米(Amy)很类似,劳蕾尔现在也是一名生物学教授,他们也仍然会在工作上互相合作。
在电视剧中我们可能很失望没看到谢尔顿到底会培养出怎样的孩子。
▲上世纪 90 年代,迈克尔和妻子、女儿在郊外远足(图片来源:参考资料[1])
迈克尔可能可以帮你弥补这个遗憾,他和妻子共培育了两个女儿,一位是社会学的博士,另一位成为了出色的医师,可以说继承了父母的学术天赋。
他们在新墨西哥州建造了一座房子,在那里一家人会一起远足,写论文,探索自然界的秘密,就像迈克尔小时候一样。



参考资料:[1]https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2017/young/facts/[2]https://seek.rockefeller.edu/michael-w-young/[3]https://www.shawprize.org/prizes-and-laureates/life-science-and-medicine/2013/autobiography-of-michael-young[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Michael_W._Young[5]https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/press-39.pdf

编辑: 王凯

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