她歷經(jīng)坎坷，終成酶的“導(dǎo)師”

蘇更林

隨著2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的揭曉，一個(gè)傳奇女性科學(xué)家的名字迅速走進(jìn)了公眾視野—弗朗西斯·阿諾德，她是一個(gè)科學(xué)上的勝利者，無(wú)數(shù)的光環(huán)令全世界矚目，然而，她的人生經(jīng)歷了太多不幸。從一個(gè)天馬行空的小女孩，到駕馭進(jìn)化力量的科學(xué)大家，阿諾德到底走過(guò)了怎樣的人生歷程？

天馬行空的女孩

阿諾德1956年生于美國(guó)，在賓夕法尼亞州匹茲堡的郊區(qū)長(zhǎng)大。阿諾德的家庭背景不錯(cuò)，她的父親是核物理學(xué)家，兄弟們也都是科學(xué)家。在一個(gè)自由寬松的家庭氛圍中，阿諾德可以根據(jù)自己的興趣做任何事情，因此從小就養(yǎng)成了獨(dú)立的性格。在上高中的時(shí)候，阿諾德就是一個(gè)叛逆少年，十幾歲的時(shí)候就跑到華盛頓參加反越戰(zhàn)游行。她也曾有過(guò)經(jīng)濟(jì)困難的時(shí)候，為了解決房租和生活費(fèi)的問(wèn)題，她干脆在一家出租車(chē)公司開(kāi)起了出租車(chē)，甚至還到一家俱樂(lè)部當(dāng)上了雞尾酒服務(wù)員。

阿諾德在少年時(shí)期對(duì)人生并沒(méi)有特別的規(guī)劃，只是一個(gè)天馬行空的女孩，高中時(shí)收到的逃課通告就有一大沓。雖然學(xué)習(xí)成績(jī)受到一定影響，但她仍想進(jìn)入一所好的大學(xué)繼續(xù)學(xué)習(xí)。她申報(bào)了普林斯頓大學(xué)的機(jī)械和航空航天工程專(zhuān)業(yè)，據(jù)說(shuō)是當(dāng)時(shí)班里唯一的女生。1979年大學(xué)畢業(yè)后，阿諾德在一家核電站部件制造企業(yè)工作了一段時(shí)間。

改變從化學(xué)開(kāi)始

阿諾德此前的人生軌跡似乎與化學(xué)并沒(méi)有太大的關(guān)系，用阿諾德自己的話來(lái)說(shuō)，她的設(shè)想并不是當(dāng)一名科學(xué)家，而是成為一名外交官，或者某個(gè)跨國(guó)公司的CEO。

20世紀(jì)70年代，石油危機(jī)以及三里島核事故的發(fā)生引發(fā)了她的思考。20世紀(jì)80年代，生物燃料的發(fā)展，使她對(duì)可再生能源產(chǎn)生了濃厚興趣。阿諾德選擇到加州伯克利大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)工程，這是改變她人生軌跡的一次重要選擇。1985年，她獲得化學(xué)工程博士學(xué)位。1986年，她轉(zhuǎn)至加州理工學(xué)院繼續(xù)進(jìn)行博士后研究，后來(lái)留校任教。

阿諾德的研究側(cè)重于蛋白質(zhì)的定向進(jìn)化及其在替代能源、化學(xué)和醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，阿諾德在生物技術(shù)和工程方面取得了數(shù)十項(xiàng)專(zhuān)利和多項(xiàng)專(zhuān)業(yè)榮譽(yù)，并且獲得了國(guó)家技術(shù)和創(chuàng)新獎(jiǎng)?wù)隆Ｈ欢?，在一個(gè)由男人主導(dǎo)的工程領(lǐng)域，阿諾德的工作并沒(méi)有受到太多的重視。

有人質(zhì)疑阿諾德搞的不是科學(xué)，還有人指責(zé)她傲慢自大。阿諾德根本不在乎這些，她仍然堅(jiān)定地走自己的路。她說(shuō)：“我不是科學(xué)家，也不是紳士，所以他們的說(shuō)法不會(huì)困擾我……要說(shuō)我傲慢，我從來(lái)都不否認(rèn)，但我從不懷疑我所做事情的有用性和重要性！”

自信已經(jīng)成為她性格中的一部分，這對(duì)于保持她在科學(xué)研究中的獨(dú)立性和創(chuàng)造性是至關(guān)重要的。

把悲傷留給歷史

科學(xué)家也是一個(gè)平凡人，她的成就也離不開(kāi)家庭的支持。對(duì)于阿諾德來(lái)說(shuō)，在她職業(yè)生涯走向輝煌的時(shí)候，接連不斷的家庭變故無(wú)疑對(duì)她是個(gè)沉重的打擊。

2001年，她的第一任丈夫詹姆斯·貝利（生化工程師）因癌癥去世，兩人育有一子。

阿諾德是一個(gè)工作狂，在加州理工學(xué)院的27年里，她只休過(guò)一次假。2005年，她與家人一起到澳大利亞、馬達(dá)加斯加等地休假。休假回來(lái)后，阿諾德被診斷出罹患乳腺癌。她勇敢地接受了抗癌治療并最終康復(fù)。是她的樂(lè)觀態(tài)度，增強(qiáng)了她戰(zhàn)勝疾病的信心。

2010年，她的第二任丈夫蘭格（宇宙學(xué)家）自殺身亡，兩人育有兩子。作為一個(gè)單親媽媽?zhuān)粌H要照顧三個(gè)孩子，而且還要進(jìn)行創(chuàng)造性的工作。

2016年，厄運(yùn)再次降臨到她的頭上。她的一個(gè)兒子在一場(chǎng)事故中意外身亡，這對(duì)她的打擊實(shí)在是太大了。

2017年在加州理工學(xué)院的一次公開(kāi)演講中，她在提到自己的人生波折時(shí)曾幾度哽咽。她曾這樣安慰自己：“總有比你更糟糕的人。我感謝每天都能做自己喜歡的事情?！笔堑?，穿行在逆境之中，要懂得把悲傷留給歷史，過(guò)好每一天，做好每一件事情。

試管里的“進(jìn)化論”

進(jìn)化創(chuàng)造了地球上最為復(fù)雜和美麗的世界，其中生物酶扮演了極其重要的角色。而生物酶是一種極為特殊的高效催化劑，其化學(xué)本質(zhì)是具有催化活性的蛋白質(zhì)或核酸。

自然界的氮循環(huán)離不開(kāi)固氮酶的催化作用，它能以極其溫和的方式把分子氮還原為氨，并且在整個(gè)過(guò)程中都是對(duì)環(huán)境友好的。而工業(yè)上合成氨需要在高溫高壓條件下才能實(shí)現(xiàn)這樣的過(guò)程，并且需要消耗大量的能源，同時(shí)產(chǎn)生大量的污染物。

我們需要向大自然學(xué)習(xí)，從進(jìn)化中獲得靈感，進(jìn)而來(lái)改進(jìn)我們的工業(yè)生產(chǎn)方法。1990年前后，阿諾德認(rèn)為應(yīng)當(dāng)模擬自然的進(jìn)化過(guò)程，來(lái)獲得人類(lèi)所需要的酶。用進(jìn)化的力量來(lái)造福人類(lèi)，這是阿諾德不懈努力的方向。

自然界中蘊(yùn)藏有極其豐富的酶資源，但有些酶并不能令我們滿意。阿諾德作為“定向進(jìn)化”的先驅(qū)，在馴化酶的研究中做出了開(kāi)創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。所謂“定向進(jìn)化”，就是在試管中模仿達(dá)爾文“進(jìn)化論”的過(guò)程，從而改良或創(chuàng)造新的酶類(lèi)蛋白質(zhì)。

對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行有目標(biāo)的進(jìn)化選擇，在自然界可能需要數(shù)千年的時(shí)間，而在試管里只需要幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間就夠了。然而，要獲得符合我們意愿的生物酶，并不是一件容易的事情。阿諾德曾說(shuō)：“我不在乎999999次的實(shí)驗(yàn)有沒(méi)有作用，我只想找到100萬(wàn)次里面成功的那一次?！?/p>

阿諾德在自然進(jìn)化的啟示下，在試管中通過(guò)“定向進(jìn)化”繁殖出了更好的生物酶。利用這些酶可以生產(chǎn)生物燃料、環(huán)保塑料、藥物以及其他特殊化學(xué)品，從而利用進(jìn)化的力量來(lái)解決人類(lèi)的生態(tài)問(wèn)題。

阿諾德說(shuō)過(guò)：“定向進(jìn)化讓我們能夠重寫(xiě)生命密碼，特別是用它來(lái)解決人類(lèi)的問(wèn)題?！蓖瑫r(shí)，“我希望我的獲獎(jiǎng)將凸顯一個(gè)事實(shí)，女性可以把科學(xué)做得很好，并且同樣可以為世界做出貢獻(xiàn)”！