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每年10月初有一个备受瞩目的诺奖周，此时颁发的各类年度诺贝尔自然科学奖项是广大科学爱好者关注、了解现代科学前沿的绝好机会。诺贝尔自然科学奖 以其严谨、公正、客观性在世界科学界赢得了极大的信誉，其获奖内容成为人们把握现代科学脉络的重要标杆。所以，如果你想了解一门科学的大致现状，去了解诺 贝尔奖获得者的工作是一个不错的、高屋建瓴的选择。
诚然，从科学家做出获奖成果到真正获奖一般需要十几年以致更多的时间，似乎影响了时效性，但这也是一个成果逐渐显现其科学价值和重要意义，并为越来 越多的人所熟知和运用所必需的时间。因为每年的科研成果成千上万，科研评价也不计其数；任何一项开创性研究最初仅仅是一个科学或技术的生长点，只有在其自 身充分发展、显现效果，并且与后期新的科研成果相互映照后，各种科研评价才会逐渐汇聚，科学界才能大致形成共识。为了更好地利用诺贝尔奖对于当今科学认识 的窗口作用，我们不妨在较大的时间范围来观察获奖成果的落点分布，进而把握不同学科基本现状和前沿。 本文对近30年来诺贝尔生理学或医学奖的获奖成果做一个生命科学的学科门类的梳理，并加以简要的介绍和分析，以帮助大家了解目前处于生命科学前沿的主要学科及其主要的研究内容。 诺贝尔生理学或医学奖是诺贝尔本人临终所创立的几个科学奖项之一，这个名字反映了诺贝尔本人在那个年代对生命科学研究及其与医学之间关系的一种认 识。在诺贝尔死后，生命科学的研究领域日益广泛，除生理学之外，至少还有遗传学、生物化学、细胞生物学、分子生物学等与之同等重要。这些学科重要成果的研 究者后来都被授予了诺贝尔生理学或医学奖，尽管在严格的意义上它们超出了生理学的范畴。另外，现代医学与生命科学关系密切，现代医学一方面不断向生命科学 提出需要解决的问题，并通过这些问题的解决促进医学的发展；另一方面，在医学问题的解决过程中也不断深化人们对生命现象本质的认识。因此，为生命科学和医 学设立一个统一的奖项是很合理的，这个奖项囊括了当今生命科学的最高成就。
神经科学的获奖项目
今年获得诺贝尔生理学或医学奖的研究成果是“发现构成大脑定位系统的细胞”。从其内容上看应属神经科学方面的研究工作，从学科分类的角度看应属神经 生物学的研究范畴。神经生物学是当今生命科学领域最具活性的学科之一，有人称之为21世纪的明星学科。美国和欧洲在九十年代分别推出过脑的十年计划，投入 了相当的研究经费。神经生物学研究之所以广受重视，一方面是脑功能作为生命现象的最大谜团，对它的任何解析都富于挑战性，有助于逼近“认识你自己”这类人 类认识的终极目的；另一方面，随着人类健康水平的提高和人类平均寿命的延长，老年人增多，老年性疾病如神经退行性疾病对人体的危害逐渐显现。在人类寿命不 断延长的过程中，严重威胁人类健康的疾病谱也在变化着，总的趋势是沿着年龄轴向高龄方向滑去。在进入现代社会之前，威胁人类的严重疾病如严重营养不良、呼 吸系统疾病、腹泻、严重传染病等主要扑向孩子们；随着现代医学对这些疾病的逐渐克服，癌症和心脑血管疾病的危害性暴露出来。虽然医学的发展使它们也逐渐变 得越来越不那么可怕了，很多人可以安然步入老年，但随后就凸显出诸如阿尔兹海默病、帕金森氏病等更为可拍和难以治疗的疾病。要想办法对付它们，对脑功能的 深入了解是必须的。 一类对脑功能的重要研究内容是对执行各种神经功能的脑区定位，说白了就是了解脑的各个区域都是干什么的；我们应该如何搭建各种宏观的神经功能与微观 神经细胞活动的联系桥梁，也就是我们如何从细胞以至分子活动层面解释宏观的神经功能。自从19世纪60年代法国医生布洛卡（Broca）注意到有语言缺陷 的人脑在额下回有损伤，从而发现言语运动中枢的布洛卡区后，大量的临床观察和实验研究确定了许多大脑皮质区域的机能特化，确定了诸如大脑的运动区、感觉 区、视区、听区等功能性区域。本年度获奖的大脑定位系统细胞的发现是这一系列研究工作的继续。这项研究将大鼠对外界空间位置的记忆系统定位在大脑海马和附 近内嗅皮质内，并发现了与之相关的位置细胞和网格细胞。这些细胞的活动是“大脑内在的GPS”运行的基础。对该获奖成果的更详细内容请参见其他介绍文章。
纵观近30年来的诺贝尔生理学或医学奖，大致还有几项属于神经生物学范畴： 2004年 “发现嗅觉受体和嗅觉系统的组织方式”； 2000年 “发现神经系统中的信号传导”的研究等； 此外，1991年 “发现细胞中单离子通道的功能”和去年“细胞囊泡的运行与调节机制”等成果，也是在对神经细胞的研究中做出的发现。
细胞生物学的获奖项目
如果我们将历年获奖项目进行分选，就会看到获奖最多的研究项目属于一般公众并不十分了解的一个基础学科：细胞生物学。有1/3以上的获奖项目与细胞 生物学研究有关。学过生物的人都知道，细胞是生物有机体的基本构成单位，生物体的任何外在特征，最终都要归于某些细胞的功能活动。 细胞生物学是研究细胞内部结构和功能的学科。深入研究细胞内部结构时，科学家发现各种细胞结构复杂得难以想象。目前已经知道很多结构和功能各异的生 物大分子和小分子，如各种蛋白质、DNA、RNA、糖类、脂类化合物……。但对了解生命现象而言，仅仅知道每个生物分子是远远不够的，还必须知道这些生命 分子在细胞内外是如何组织起来和相互作用的；这些分子位于哪些区域；是线粒体，还是核糖体、溶酶体……；哪些分子和哪些分子结合或靠近；一些分子在细胞的 哪些地方、在什么条件下会转变成另外的哪些分子；等等。 对细胞结构和功能的解读，将使人类使用某种手段干预细胞的活动成为可能。比如核移植、试管婴儿、杀灭癌细胞，等等。对细胞功能的理解也是各种新药开 发的关键，因为各种药物都必须作用于细胞活动的特定环节。如果一个作用于细胞的药物因其自身结构进入不了细胞，它就必须和细胞表面的某种受体结合，再向细 胞内传递特定指令。有一类十分重要的细胞膜受体叫做G蛋白偶联受体，据说有多达40%的现代药物通过与G蛋白偶联受体结合而发挥药效，因此这些药物开发的 前提是对这些受体和受体下游的信号通路充分了解。这就成为细胞生物学所要解决的问题。
简单归纳一下近30年来与细胞生物学研究有关的诺贝尔生理学或医学奖项： 涉及细胞物质运输机制的研究有：1991年“发现细胞中单离子通道的功能”； 1999年 “发现蛋白质具有内在信号以控制其在细胞内的传递和定位”； 2013年“发现细胞重要运输系统—囊泡传输系统的奥秘”。
这些研究，有的涉及较大规模的囊泡运输，有的涉及单个蛋白质分子或离子的运输。此外，1985年的获奖项目“在胆固醇代谢的调控方面的发现”，表面 上看涉及的是代谢调控的研究，实际上是胆固醇进入细胞机制的研究：有些病人因为遗传原因，胆固醇难以进入细胞，于是大量堆积在血液里而损害血管。这项研究 解释了这些病人胆固醇难以进入细胞的原因，同时还导致了一个重大的基础发现——细胞膜受体的发现。 涉及到信号在细胞内外传导的过程的获奖项目有：1992年“发现可逆的蛋白质磷酸化作用是一种生物调节机制”； 1994年“发现G蛋白及其在细胞中的信号转导作用”； 1998年“发现在心血管系统中起信号分子作用的一氧化氮”。 与细胞生长和分化调控有关的有：1986年“发现生长因子”； 1989年“发现逆转录病毒致癌基因的细胞来源”； 2001年“发现细胞周期的关键调节因子”； 2009年“发现端粒和端粒酶如何保护染色体”； 2012年“发现成熟细胞可被重写成多功能细胞”。 此外，还有一些奖项也可以归到细胞生物学的范畴中，如1995年、2002年、2011年的获奖项目，只是这些研究的特殊性，本文放到发育生物学和免疫学中介绍。实际上，这些学科的研究密切相关，很难把一项研究单一地归入某一分支学科中。
免疫学的获奖项目
免疫学是生命科学中极具挑战性的分支，也是获奖大户。从理论上讲，免疫学处理多细胞生物中细胞与细胞之间相互识别和作用的复杂过程；从应用角度讲， 免疫学在医学上具有广泛的应用价值，如生产能有效预防各种传染病、自身免疫疾病、肿瘤等的各种疫苗。此外，器官移植也离不开免疫学的研究。 免疫学的具体获奖项目包括： 1987年“发现抗体多样性产生的遗传学原理”； 1990年“发明应用于人类疾病治疗的器官和细胞移植术”； 1996年“发现细胞介导的免疫防御特性”； 2011年“对于先天免疫机制激活的发现”和“发现树突细胞和其在获得性免疫中的作用”。
发育生物学的获奖项目发育生物学是另一个挑战性学科，也是生命科学中发展最快的学科之一。它解决多细胞的生物体如何建立，以及对这一过程的遗传控制等问题。发育生物学与 遗传学和细胞生物学密切相关，形成你中有我、我中有你的局面。广义的细胞生物学包含了发育生物学，它们的研究方法都是相似的。以下的获奖项目与发育生物学 有关： 1995年“发现早期胚胎发育中的遗传调控机理”； 2002年“发现器官发育和细胞程序性死亡的遗传调控机理”； 2007年“在利用胚胎干细胞引入特异性基因修饰的原理上的发现”； 2010年“试管婴儿方面的研究”。
遗传学与分子生物学的获奖项目分子生物学是20世纪生命科学的皇冠，它的研究范围广泛，包括蛋白质、核酸、多糖在内的所有生物分子的结构和功能。其研究方法渗透到生命科学的各个 分支。不过分子生物学最主要的研究还是在有关基因的结构与功能方面，而这也是现代遗传学研究的重点方向。在这里只介绍与遗传有关的内容，而将其他涉及分子 生物学的内容分散到其他学科分支中介绍。 从1953年DNA双螺旋的发现以来，涉及遗传机理研究的诺贝尔奖项也很多。近30年较明确的、属于这方面的获奖项目包括： 1989年“发现逆转录病毒致癌基因的细胞来源”； 1993年“发现断裂基因”； 2006年“发现了RNA干扰——双链RNA引发的沉默现象”。
此外，上面提到的1987年、1995年的获奖项目也可算作遗传学研究的成果。
与临床医学有关的诺贝尔生理学或医学奖（一）新病原体的发现（这类发现往往具有重大的临床意义，有一些是对传统病源观念的颠覆，如普里朊的发现）： 1997年“发现普里朊——传染的一种新的生物学原理”； 2005年“发现幽门螺杆菌及其在胃炎和胃溃疡中所起的作用”； 2008年“发现了导致子宫颈癌的人乳头状瘤病毒”和“发现人类免疫缺陷病毒（即艾滋病病毒）”。
（二）临床诊断和治疗方面： 1988年“发现药物治疗的重要原理”； 2003年“在核磁共振成像方面的发现”； 2010年“试管婴儿方面的研究”。 此外，1998年“一氧化氮作为信号分子的发现”、 1990年的器官和细胞移植术等，也都具有重要的临床意义——其他的诺贝尔生理学或医学奖成果或多或少都具有潜在的临床价值。
以上是对近30年诺贝尔生理学或医学奖成果的一个归类，从中可以大致看出生命科学前沿的走向。围绕细胞的研究获奖了最多的奖项，后面的神经生物学、发育生物学、免疫学、和遗传学所获奖项差别不大。可以认为主要是这些学科的研究导致了人类对生命现象认识的重大突破。 当然，这里的归类带有一定的主观性。因为科学研究作为基于目标的人类活动，有时对研究内容作硬性学科归类不一定合理，也会引起很多争议。还应该指 出，诺贝尔生理学或医学奖主要奖给已被实验证明的重大科学发现，而不大会奖给各种思想观念的突破或新理论的提出。因此，像进化生物学这样一个作为各门生命 科学的基石，且取得革命性进展的学科，一般不会获得诺贝尔奖。 另外，对生命科学研究的诺贝尔奖项并不限于诺贝尔生理学或医学奖，其他的诺贝尔奖，尤其是诺贝尔化学奖，也奖励生命科学中的重大研究成果。例如 2012年的诺贝尔化学奖授予“G蛋白偶联受体研究”成果。前面提到G蛋白受体的研究对药物开发具有重大意义。涉及这方面研究内容的G蛋白的研究获得诺贝 尔生理学或医学奖，G蛋白偶联受体的研究则被授予诺贝尔化学奖。近半数的诺贝尔化学奖与生命科学相关。之所以如此，是因为生命现象在很大程度上可归结于各 种化学现象，而当今生命科学的研究使用着与化学研究相同或相似的方法。所以生命现象已经成为化学的最大研究对象。 有一个生命科学的重要分支本文未提及，这就是生物化学。生物化学研究也是成果丰硕，其重要成果主要被授予了诺贝尔化学奖。限于篇幅，这里就不再对诺贝尔化学奖中有关生命科学的内容作介绍了。 （来源：科学公园 作者：） |
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