谁说文科生学不好理科?他连诺奖都拿了
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他追求艺术,欣赏戏剧,阅读小说,诗歌更是信手拈来。
他从文学转向生物学,从分子生物学跨入神经科学,研究数十载,终揭开人类嗅觉系统的神秘面纱。
他是哥伦比亚大学校级教授Richard Axel,2004年诺贝尔生理学或医学奖得主。
哥伦比亚的少年:从文学到生物
1946年,Axel出生在纽约的一个普通家庭。在曼哈顿文化的熏陶下,学生时代起Axel便爱上了艺术。
每周,Axel都会去两次歌剧院,和艺术家们漫步闲谈,也常去纽约公共图书馆学习。之后他以全奖进入哥伦比亚大学就读本科,开始了新的求学之路。
(图源:The National Herald)
对Axel来说,在哥大的时光是一段激动人心的日子。他曾说:“是哥大塑造了我,在哥大求学时,我对知识的渴求被激发并得到了充分的滋养。”
但也就是在那时,一次偶然让原本对艺术文学颇感兴趣的Axel踏入了生物科学领域。
为了勤工俭学,Axel在一个医学实验室里找到了一份洗刷玻璃器皿的工作。当时,实验室的研究员们正在探索何种DNA能转录为RNA以及何种RNA能翻译为蛋白质。年轻的Axel被这个课题深深吸引了:“显而易见,数十亿年来,创造生命所需的所有信息都存储于DNA的基础序列中。而现在的问题是如何解码这些信息,从而改变世界。这是一个引人注目的问题。”
Axel对这个问题的专注远远超过了简单机械的兼职工作。他对生物学的浓厚兴趣打动了时任实验室负责人。于是,Axel被重新雇用为实验室的研究助理。那时起,他放弃文学,转向生物学。
嗅觉的探索:从分子生物学到神经科学
1970年,Axel取得了约翰·霍普金斯大学的医学博士学位。之后,他回到哥伦比亚大学,于1978年成为一名分子生物学教授。
在1980年代,Axel开始对先天性行为的研究产生了浓厚兴趣。他受到英国行为生物学家Nikolaas Tinbergen关于“棘鱼与邮车[1] ”研究的启发,开始思考大脑是如何通过激活神经元感知外部世界。
作为一位进入神经科学领域的分子生物学家,Axel决定从人类的嗅觉切入。他认为,人类之所以能辨别出世界上千百万种不同的气味,是因为人的大脑里有数量庞大的对应不同气味分子的受体,而这些受体需要基因的支持。
为此,Axel和同事Linda Buck耗时六年,完成了确定气味受体基因的实验。Axel回忆道,“一天晚上,Buck向我展示了我们的实验数据。结果表明,数量庞大的气味受体基因家族是存在的。”
1991年,Axel和Buck宣布发现了一个由约1000种不同基因组成的大家族,这些基因对应着相同数目的气味受体种类。之后的十几年里,两人各自独立研究,从分子层面到细胞组织层面清楚地阐明了嗅觉系统的工作原理,解开了人类感官中最难解开的谜团之一。
凭借着此项发现,二人在2004年被授予诺贝尔生理学或医学奖。
Axel接受诺奖现场(图源:The Nobel Foundation)
[1] "棘鱼与邮车"研究——20世纪40年代,英国行为生物学家Nikolaas Tinbergen发现,每天中午当一辆红色邮车驶过实验室窗口时,雄性棘鱼都会如临大敌,撞击鱼缸两壁。此外,几乎任何红色的物体放在雄鱼面前都会被当成其他雄鱼加以攻击,雌性棘鱼也会被自己从未见过的红色雄性棘鱼所吸引。
Tinbergen由此得到启发:红色是引发雄性棘鱼攻击行为的刺激物。通过进一步研究,他发现,貌似复杂的求偶行为就是一连串简单的刺激-反应过程,具有先天性和可预测性;其中起作用的是红色,棘鱼本身反而是不重要的。
创新梦工厂:打破桎梏与多元发展
Axel的实验室集结了来自不同学科领域的科研人员,在这里,Axel为他们提供了自由创新的空间。
“和Axel一起工作真的太令人兴奋了!他是一位伟大的科学家,对科学难题有着极大热情,想要打破砂锅研究到底。”Axel的同事Abbott如此评价。
与Axel一起获得诺奖的Buck也认为,“Axel不满足于为固定的框架知识添砖加瓦,而是试图打破学科间的桎梏。”
洛克菲勒大学的Leslie Vosshal教授,同时也是哥大1987届校友,曾是Axel实验室的一员。他回忆道:“在Axel实验室的时光,就像在马戏团一样。每个人都在挑战一些看似不可能的、玩命的实验。Axel对不同观点的欣赏与包容让我成为一个更勇敢、更博思的科学家。”
Axel和Evan Schaffer Ph.D. GSAS '11一起工作
尽管科研工作这样忙碌,Axel仍会抽出时间来满足自己对艺术和文学的向往:“每周我至少会去一次歌剧院,也会在博物馆和画廊呆上几个小时。”
和很多人一样,他享受在纽约的城市生活:“我的诺贝尔自传开篇就是‘纽约是我的世界’,而事实也确实如此。”
参考资料
[1] https://www.college.columbia.edu/cct/issue/winter18/article/mind-scientist
[2] https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2004/summary/
[3] https://www.cuimc.columbia.edu/news/richard-axel-wins-2004-nobel-prize
撰稿:木止
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