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◎ 曹玲
10月7日，瑞典皇家科学院宣布，英国剑桥大学科学家文卡特拉曼·拉马克里希南（Venkatraman Ramakrishnan）、美国耶鲁大学科学家托马斯·施泰茨（Thomas A.Steitz）和以色列魏茨曼科学研究所科学家阿达·约纳特（Ada E.Yonath）因“对核糖体结构和功能的研究”，共同获得2009年诺贝尔化学奖。 诺奖委员会的通告说，3名获奖者通过独立的研究工作，分别采用“X射线蛋白质晶体学”方法绘制出核糖体的3D模型，成功描绘出组成核糖体的成千上万的原子的位置。他们的工作有重要的医学价值，没有核糖体存在，细菌就无法存活，所以一些抗生素通过作用于细菌的核糖体，从而在对宿主没有损害的情况下杀死细菌，医药行业已经通过核糖体研究发展新的抗生素。 值得一提的是，约纳特成为诺贝尔化学奖历史上第四位女性获奖者，之前3人分别为玛丽·居里及其女儿伊雷娜·约里奥·居里、多萝西·克劳福特·霍奇金。约纳特在接受《纽约时报》的采访时说，有很多很多人做了非常出色的工作，也应当获奖。她在收到获奖消息的时候，正在工作并照看自己13岁的孙女，以色列总统希蒙·佩雷斯在第一时间祝贺了她。 既然核糖体如此重要，那它到底是什么？如果说DNA序列是绘制生命的蓝图，那么核糖体就是生命工厂。在生命体中，DNA所含有的指令就像一张写满密码的图纸，只有经核糖体的翻译，每条指令才能得到准确无误的执行。 这些知识在上世纪60年代就已经被生物学家所掌握，但是他们不知道核糖体的具体结构，而核糖体由成千上万的原子组成，研究它的原子结构看起来几乎是无法完成的任务。 上世纪70年代末，约纳特进入这个领域成为开拓者。她从一种嗜热沙漠细菌中提取出核糖体晶体，然后使用X-射线照射它。穿过晶体层的X-射线衍射成一幅由大大小小的点构成的图案，通过计算机可以读出其中信息，重构出核糖体的内部结构。之前，DNA双链结构的解读就曾受益于这种叫做“X射线结晶学”的技术。 让成千上万的原子老老实实坐着等人给它们画像，不是件容易的工作。约纳特足足失败了2.5万次之后，才于1980年制造了第一个核糖体的晶体。接下来，制造出X-射线衍射构图结果足够好的核糖体晶体，则是20年之后的事了。约纳特得到的图中有几百万个黑点，包含了被称为“大亚基”的原子排列和位置的信息。而核糖体由两个部分组成，一个是“大亚基”，一个是“小亚基”。 约纳特成功了，同时她引导其他人进入这个领域。施泰茨博士通过核糖体电子显微图的帮助，在解读大亚基的X-射线衍射图中解决了一个关键问题。同时，施泰茨一个同事的学生拉马克里希南也开始了他的核糖体研究，解读出核糖体“小亚基”的编码。 施泰茨和拉马克里希南都是在布克海文（Brookhaven）国家实验室同步辐射研究中心完成他们的工作的，于2000年发表了研究成果。同年，约纳特博士发表了自己对核糖体两个部分的分析结果。这3名获奖者虽为各自独立展开研究，但在不同时期得到的不同发现能够彼此启发、互相补充，堪称“非传统意义上的合作”。 施泰茨博士后来参与创立了纽黑文Rib-X制药公司，该公司将核糖体研究的成果用于研发和生产药物，用以解决由多重耐药性细菌所致疾病的治疗。 除了生物医学研究方面的应用，核糖体研究的另一项影响是解决了进化领域的经典的先有鸡还是先有蛋的问题。如果核糖体被用于制造蛋白质，但它本身又是蛋白质，那它怎么来的呢？“这是个很大的问题。”苏晓东说，“核糖体结构的1/3是蛋白质，2/3是RNA，核糖体能合成蛋白质，但究竟是结构的哪一部分在起作用？在核糖体的结构发现之后，科学家才看得很清楚，起作用的区域是RNA。”也就是说，核糖体是一个以RNA为基础的工厂，进化出制造蛋白质的能力。而RNA学会如何制造蛋白质的那一刻，则是进化中非常重要的关键点。
