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从玉米中得到的抗癌思路 红辣椒中的维生素C 小球藻与光合作用 柳树与阿司匹林 中药青蒿中的抗疟疾灵药…… 2022年诺贝尔奖正陆续公布。在不少人心中，诺贝尔奖等于看不懂的技术名词和高深的前沿科技，与人们的日常生活距之甚远。 然而，许多拿下诺贝尔奖的科学家，都是从身边的事物中得到启发，比如一株植物，或一棵蔬菜。 今天，就来盘点一下那些有幸“荣获”诺奖的植物。 
从玉米中得到抗癌思路 1944 年，美国女生物学家芭芭拉 · 麦克林托克走在纽约长岛的玉米田中，观察地里种的印度彩色玉米。 她是首位绘制出玉米基因遗传图的科学家，但有一个问题仍令她百思不解：这些玉米的籽粒和叶片颜色的遗传为何没有固定规律，无法用传统的遗传学理论解释。 
早在1938年，麦克林托克就有了“转座基因”(Genetic Trans- position）的设想，她认为某些基因能够在染色体组中自由转移，但那时她并不清楚其中的调控机理。 1944—1950 年，麦克林托克以玉米为研究材料研究转座基因，发现真核生物中的“Ds-Ac 调控系统”。 
示意图：在 Ds-Ac 调控系统中，当 Ac 基因在附近，Ds 基因便能从原来位置离开，C 基因就可以正常工作（绘图：傅坤元） 麦克林托克把研究成果写成两篇论文，但这两篇开创性论文非但没受到学术界的关注，反而被斥为异端邪说，她原本前途大好的学术生涯也因此黯淡。 在一片冷眼和嘲笑中，这位女科学家始终坚持自己的理论，直到20多年后，多个科学家发现并证明了她的理论是正确的，学术界才开始重新审视她的研究成果，并惊叹于她极具前瞻性的设想和强大的内心世界。 1983 年，麦克林托克终于获得迟到了30年的诺贝尔生理学或医学奖，那时她已81岁高龄。 转座基因又被称为转座子（transposon），不光影响植物性状，更与人类疾病息息相关。 1988年，科学家首次证实转座子插入人体凝血因子基因后，可以阻碍该基因表达，从而导致血友病；2019年，圣路易斯华盛顿大学医学院的研究者发现，转座子广泛存在于各种肿瘤中，可以激活癌症相关基因的表达，促进肿瘤的生长。 如若能抑制这些致病转座子插入，便能控制疾病发生。 转座子虽是引起多种疾病的罪魁祸首，但这个发现同样为人类提供了基因疗法的抗癌思路。 
红辣椒中的维生素C 玉米并不是第一种“荣获”诺贝尔奖的植物。 1928 年，匈牙利生化学家阿尔伯特· 圣捷尔吉从植物汁液和肾上腺皮质中成功分离出一种化合物。 这种化合物有很强的还原能力，又有卓越的抗坏血效果，因而被命名为抗坏血酸，它还有另一个身份——让欧洲医生苦寻数百年的维生素 C。 在大航海时代，坏血症是海上航行中的头号杀手。 直到1602年，这一状况才出现转机。 
一支西班牙舰队路过墨西哥沿岸，发现当地的仙人掌果美味可口，更神奇的是，患有坏血病的海员吃了这种水果后病情好转。
18 世纪末，英国海军军医詹姆斯 · 林德发现让海员食用柑橘、柠檬能防治坏血病。 此后，虽然人们知道食用新鲜蔬菜水果能够防治坏血病，但没人知道是蔬果中的何种物质在发挥作用。而圣捷尔吉提纯的抗坏血酸，正是这种防治坏血病的关键物质。1932 年，美国科学家发现抗坏血酸是一种维生素，并将其命名为维生素 C。 在提纯了维生素C后，圣捷尔吉一直在寻找富含维生素C又价钱便宜的原材料，以便进行高效的提取。 圣捷尔吉的祖国匈牙利正是欧洲为数不多的爱吃辣椒的国家之一，国内的辣椒种植量远超欧洲其他国家。而辣椒中维生素C含量极高，每百克辣椒中含有110毫克维生素 C，含量是茄子的25倍，圣捷尔吉买了大量 辣椒，从中提取了数公斤的维生素C。 1937年，圣捷尔吉因为对维生素 C 和延胡索酸的研究获得了诺贝尔生理学或医学奖。 
小球藻与光合作用 20世纪40年代，加州大学伯克利分校的俄裔植物学家梅尔文 · 卡尔文开始研究植物光合作用的具体机理。这也是自古以来科学家们一直在探索的问题。 从一株嫩芽成长为参天大树，植物增加的重量从何而来？ 古希腊哲学家亚里士多德认为，这来自植物从土壤中吸收的养分。
1642年，比利时科学家海尔蒙特挑战了亚里士多德的理论，他认为植物的重量主要来源于吸收的水分。 1804年，瑞士科学家索绪尔通过实验，提出植物增重不光是因为吸收了水分，也吸收了二氧化碳。 德国科学家萨克斯则在1864年，发现光合作用能把二氧化碳和水转化为淀粉等有机物。但光合作用的具体机理如何，仍是未解之谜。 同位素技术被发明后，卡尔文发现自己可以用这门新技术来研究光合作用。 卡尔文选择的实验植物，便是一种名叫小球藻（Chlorella）的单细胞藻类。这种藻类不但生长迅速，而且光合作用效率极高，又没有根茎叶等复杂结构，极容易处理，是非常理想的实验材料。 以小球藻为实验材料，卡尔文发现植物体内能够将二氧化碳转化为糖类的光合碳循环步骤，这就是著名的卡尔文循环。 1961年，卡尔文因此获得诺贝尔化学奖。 
柳树与阿司匹林 早在2000多年前，古埃及人、古希腊人和中国古人就发现了服食柳树的叶子和树皮可以止痛。 但此后2000多年里，各国医生虽一直使用柳树叶、柳树皮及其制剂给病人缓解疼痛，但无人知晓其中有效成分。 直到1828年，法国药剂师亨利 · 勒鲁克斯和意大利化学家约瑟夫· 布希纳首次从柳树皮中提炼出黄色晶体物质，将其命名为水杨苷。水杨苷水解后生成葡萄糖和水杨酸，水杨酸正是柳树中发挥止痛作用的有效成分。 
之后，各国化学家又发现水杨酸分子的结构，用化学方法合成水杨酸，让水杨酸成为第一种人工合成药物。 但是，药用水杨酸存在着稳定性差、副作用强等缺点。 1897年，青年化学家费利克斯 · 霍夫曼研发出一种效果稳定、副作用小的止痛药，他给水杨酸添加了一个乙酰基团，制造出临床效果更好的乙酰水杨酸，乙酰水杨酸在注册专利时被命名为阿司匹林。 1971 年，英国医学家约翰·范恩发现阿司匹林止痛作用的机理，它还能阻止血小板凝聚、预防血栓，有保护心血管的作用，研究成果发表在《自然》杂志。 1982 年，范恩因对阿司匹林的研究获得诺贝尔生理学或医学奖，并被授予英国爵士头衔。 “古歌旧曲君休听，听取新翻杨柳枝。”阿司匹林作为止痛药已有百年历史，而阿司匹林的最早雏形——柳树皮、柳树叶，也许有着更多神奇药效，等着我们去发掘。 
中药青蒿中的抗疟疾灵药 2015 年，来自中国的女科学家屠呦呦因发现青蒿素（Artemisinin） 获得诺贝尔生理学或医学奖。 在温暖湿润、蚊虫横行的地区，疟疾一直是当地人们的噩梦。 美洲印第安人自古以来一直用金鸡纳树皮治疗疟疾。1820 年，法国医学家从金鸡纳树皮中提纯出奎宁，使疟疾治疗更方便、精准。此后，科学家们又研制出氯喹等抗疟疾药物。 然而随着这些抗疟疾药物的长期使用，不少地区的疟原虫产生了抗药性。 在1967 年5月23日，中国政府启动“5·23 抗疟计划”，研发抗疟疾新药。 1969年，北京中药所屠呦呦率领研究小组从中国古籍中搜集到2000多份治疗疟疾的中医古方，对这些方子提及的200多种中药进行重点研究。 青蒿作为药用植物，在中国已有千年种植历史。不少古籍都提到青蒿治疗疟疾有奇效，但研究小组在用青蒿提取物杀灭疟原虫时，发现青蒿提取物的效果非常不稳定，似乎并非理想的抗疟疾药物。 1971 年，屠呦呦从东晋葛洪《肘后备急方》中得到灵感，书中治疗疟疾的方子是： “青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。” 这个方子处理青蒿的方法是绞汁，而非传统的煎药。她想到，也许青蒿中的有效成分不耐高温，于是她改用低沸点溶剂的提取方法，得到了具有生物活性的提取物。 1972 年，研究小组成功从青蒿提取物中提纯出有效物质的结晶体，并将其命名为青蒿素。 之后，为解决疟原虫对青蒿素的抗药性问题，屠呦呦又率领研究小组不断改进疗法。 青蒿素的临床应用，使我国疟疾患者从 20 世纪 70 年代的2400多万减少到目前的数10万，在非洲发展中国家，含有青蒿素的抗疟疾药物救了数百万人的生命。
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