交叉学科结硕果

材料上实现切割和钻孔。

林德罗特说：“这项研究涉及如何让激光变得更强，有了强大的激光我们可以做很多实际的事情，比如精准、低成本地为粒子加速，强激光带来的短脉冲又可以帮助我们以简单且尽可能不损伤眼球的方式来矫正视力。”

诺贝尔化学奖揭示并利用“进化”的力量

地球的生命经过长期进化最终获得强大的适应力，散布于各种严酷环境，包括热温泉、深海以及沙漠等。如果能够借助进化的力量，人们在化工、医学等众多领域中遇到的难题也就迎刃而解。

美国科学家弗朗西丝·阿诺德、乔治·史密斯以及英国科学家格雷戈里·温特正是基于相同理念，在实验室模拟自然进化，通过品问世都有他们的功劳。不同途径释放进化的力量，获得了瞩目成果，他们也因此被授予2018年诺贝尔化学奖。

在全球发展清洁能源的过程中，成本与高效、清洁一直存在矛盾，传统的方法已很难适应发展，需要研究人员找到新方法来实现这一目标。阿诺德并没有把希望寄托在传统化学方法上，而是将目光投向了酶。酶是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或RNA，是一类重要的生物催化剂。

华南理工大学生物科学与工程学院院长林章凛曾在阿诺德的实验室担任博士后。在他看来，阿诺德的巨大原创性贡献在于改变了原先人类希望理性设计生物分子的想法，提出在实驗室中模拟自然界的自然进化，通过随机突变、随机杂交，再加以适当规模的筛选或者选择，来进化出新的生物分子。

“这对于生物化学界来说，是一种哲学和方法学的巨大贡献。”林章凛说。

阿诺德在1993年完成了首个酶的定向演化实验，首次实现了她的理论。经过多年发展，阿诺德的实验室生成的酶已经能够催化那些自然界中都不存在的化学反应，从而制造出全新材料。她的这些“量身定制”酶如今已是包括药物在内许多材料制作的重要工具，它在生产过程中能避免产生许多污染环境的副产物。

与阿诺德分享今年诺贝尔化学奖的史密斯则研发了一种名为噬菌体展示的新技术。他利用了一种能感染细菌的病毒噬菌体，将外源蛋白或多肽的DNA序列插入噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置，使外源基因随外壳蛋白的表达而表达，同时，外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面。这种技术可应用于研究与蛋白质相互作用的配体，以及进行蛋白质演化等。

温特将史密斯的这项技术用于抗体的定向演化，以便提升它们在疾病治疗方面的一些特性。基于这种新技术开发的药物已在2002年获得相关批准，可用于类风湿性关节炎等疾病的治疗。

诺贝尔化学奖评选委员会成员彼得·绍姆福伊说，基于史密斯和温特研究成果开发出的全新抗体能够有效用于人体，如今许多畅销药品问世都有他们的功劳。

交叉学科更易出现引领性原创成果

从生物学家发现免疫系统制动机制而衍生癌症治疗新方法，到物理学家用光镊探索和调整细胞内部结构，利用短激光脉冲技术治疗白内障和近视眼（激光手术），再到化学家掌控酶和抗体定向进化的力量，2018年诺贝尔自然科学三大奖项均与生命科学有关。

其实，诺贝尔自然科学奖项交叉学科趋势越来越明显，其中化学奖是跨学科研究的一个典型。据统计，自1990年以来，有16次诺贝尔化学奖颁给了生物学方面的成就。唯一获得过两次诺贝尔化学奖的便是英国生物化学家桑格尔。他在1958年凭借开创蛋白质测序领域，测定胰岛素氨基酸序列而首次获奖，之后在1980年因发明测定DNA序列方法梅开二度。

化学奖除了与生物学有“碰撞”，也与物理学有跨界，2017年诺贝尔化学奖就是颁给了英国生物物理学家理查德·亨德森、美国生物物理学家约阿希姆·弗兰克以及瑞士生物物理学家雅克·杜博歇，以表彰他们在冷冻显微术领域的贡献。此外，诺贝尔化学奖获得者中还有数学家——1998年的诺贝尔化学奖颁给了美国物理学家瓦尔特·科恩和英国数学家约翰·波普。

为什么生命科学、医学、化学和物理学的交叉学科成果最容易受到诺贝尔奖的青睐？答案是比较清晰的，交叉学科是比较容易出成果的富矿，而且学科交叉更容易获得突破性的发现和发明。

“交叉学科在他人尚未耕种的土地上耕耘，获得新发现新成果的概率会更大一些，因此，交叉学科就成为创新的基地之一。”苏州大学基础医学与生命科学学院院长高晓明说，譬如化学包括有机化学、无机化学、理论化学和生物化学等几个分支学科，生物化学就是用化学最基本的理论来解释生命现象。“尤其是生命科学发展得特别迅速，在化学领域获得有影响的研究结果，在生物化学领域出现的机会比较高。”

作为两个及以上学科的“集大成者”，交叉学科最有可能产生颠覆性技术和引领性原创成果，而这恰恰是诺贝尔奖关注的焦点。诺贝尔奖获奖“大户”美国在交叉学科方面一直走在领先位置。例如，美国麻省理工学院与哈佛大学在2004年共建的博德研究所在交叉学科开展上就非常成功，博德研究所创立的根本思路就是通过理工医多学科交叉，增进对人类疾病的深刻认知，为攻克人类重大疾病奠定科学基础。这里已汇聚来自全球的3000多名科学家共同开展交叉研究，成果丰硕。

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