最平凡的諾貝爾獎獲得者

凱米

最近，日本放送協(xié)會播出了一部訪談紀錄片，感動了很多觀眾。紀錄片中的主角名叫田中耕一，他是2002年諾貝爾化學獎的得主。

17年前，田中耕一獲得諾貝爾獎的事情在全世界引起了極大的震撼。因為與以往的科學家相比，田中耕一的資歷非常平凡，他只有本科學歷，當時的身份只是電氣工程師，而且，田中耕一與學術(shù)界幾乎沒有過任何交集。諾貝爾獎頒發(fā)之后，低調(diào)、羞澀、不善言談的田中耕一立刻成為深受日本人追捧的國民偶像。然而，田中耕一卻推掉了幾乎所有的采訪和演講邀請，在公眾的聚光燈下消失了16年。直到2018年2月，田中耕一的名字再次見諸媒體，因為他又在醫(yī)學領(lǐng)域作出了重大發(fā)明。

不想升職的“怪人”

1959年8月，田中耕一出生于日本富山市，出生后不久，田中耕一的父母相繼病故，于是他被送給叔叔做養(yǎng)子。

田中耕一的叔叔是個工匠，收入不多，一家人的生活比較清貧。很小的時候，田中耕一就養(yǎng)成了節(jié)儉的好習慣，從來不愿浪費任何物品。受到叔叔的影響，田中耕一的動手能力也比較強，他從小就喜歡自己動手組裝東西，第一次組裝收音機的時候只有10歲，也喜歡做一些飛機電車的模型。上小學的時候，田中耕一的班主任是一位化學老師，老師常常帶著學生們做一些實驗，鼓勵田中耕一自由發(fā)揮想象力，即使他的做法與課本上的標準答案不一樣。

獲得諾貝爾獎之后，田中耕一回憶了上述這些童年小事，認為這些小事對自己的成長很有幫助。所以，田中耕一還專門打電話感謝了那位小學時候的班主任。

田中耕一在日本排名第三的東北大學學習的是電氣工程學專業(yè)，與化學并沒有太大關(guān)系。但畢業(yè)后，田中耕一才得知自己的身世，了解到自己的親生父母早已被病魔奪走。這件事情讓他很震驚，也讓他決定去從事醫(yī)療方面的工作。按照大學老師的推薦，田中耕一進入了島津制作所（日本有名的專門制造儀器設(shè)備的公司）的研究所。

用“質(zhì)譜”測量大分子

在島津研究所，公司分配給田中耕一的項目是開發(fā)“質(zhì)譜分析儀”，也就是利用激光測量金屬、半導體和有機化合物分子的質(zhì)量。在經(jīng)過1年的摸索后，公司決定讓田中耕一專門開發(fā)用激光對生命大分子進行質(zhì)量分析的方法，從而為他此后的成功打開了幸運之門。

我們知道，蛋白質(zhì)分子質(zhì)量至多也就是萬億分之一克。那么，應(yīng)該怎樣測量如此微小的東西呢？這就需要“質(zhì)譜分析儀”。首先，需要把樣品的分子做離子化處理，使它們帶上電荷，成為離子——這一過程需要用激光照射液態(tài)樣品來實現(xiàn)，想辦法將帶電的質(zhì)子或者電子黏附到樣品的分子上。第二步，要把制造出來的離子按照質(zhì)量來進行分離——這一過程需要用到電磁場。帶電的離子會受到電磁場的作用，不同質(zhì)量的離子的受力情況有所差異，所以會有不同的運動軌跡和運動時間，不同的離子就可以被分開。第三步，把被分離開的離子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺z測這個信號，最后反復(fù)分析這個信號，得到“質(zhì)譜”。

“質(zhì)譜”技術(shù)的原理不難理解，相關(guān)的計算也經(jīng)常出現(xiàn)在中國高中物理的習題當中。但是在田中耕一之前，科學家沒有找到使生命大分子離子化的有效方法。對于小分子而言，帶上電荷后的離子化分子比較容易從溶劑中逃逸出來，飛到檢測口生成電信號，但生命大分子質(zhì)量更大，離子化時需要的能量就更高，它們往往在離子化的過程中被破壞了。這就形成了很久以來使用“質(zhì)譜”技術(shù)無法測量高分子的局面。

小失誤成就諾貝爾獎

不過，這個難題終于被田中耕一克服了。

1983年到1984年，田中耕一一直在嘗試向液態(tài)樣品中添加輔助介質(zhì)，希望能夠提升蛋白質(zhì)分子離子化的成功率。當時，田中耕一的實驗室里就有幾百種輔助介質(zhì)可供選擇，田中耕一日復(fù)一日地機械性嘗試，不知疲倦地將篩選工作不斷進行下去。但是，這些大工作量的機械篩選并沒能導致任何突破。

這時，島津制作所的一位同事建議他用超細金屬粉末鈷粉試一試，這些金屬顆粒的直徑與激光的波長相差不大，能夠非常高效地吸收光能。于是，田中耕一又嘗試將鈷粉懸浮在不同的有機溶劑中來試圖取得一些改進，無數(shù)次嘗試后仍然沒有實質(zhì)性突破。

1985年2月，田中耕一原本想用丙酮來懸浮鈷粉，結(jié)果居然錯用了甘油。我們知道，甘油在室溫下是粘度很大的液體，人們在冬天可以將其涂在皮膚表面來防裂，而生物學家則通常用它來保藏菌種。因此甘油根本就不是常用的溶劑，與具有強烈刺激氣味的丙酮其實是很容易區(qū)分開的。在田中耕一“不幸”將甘油倒入鈷粉與要檢測的維生素混合物的瞬間，他立刻意識到了這個小失誤，因為這么粘稠的液體絕不可能是丙酮。

當時，鈷粉的價格比較昂貴，而田中耕一不喜歡浪費東西，于是他決心用甘油試一試。結(jié)果意外出現(xiàn)了，一個意想不到的信號在質(zhì)譜上出現(xiàn)，這個信號顯示的分子量接近完整的維生素分子。如果只用鈷粉的丙酮懸浮液作為輔助介質(zhì)，那么這個信號就檢測不出來。

田中耕一預(yù)感到，突破就要來了，他繼續(xù)將神奇的甘油鈷粉混合液用于檢測更大的生物分子。他以超人的耐心調(diào)整各種實驗參數(shù)，終于在1985年下半年檢測到了一種酶的“質(zhì)譜”信號，這是儀器分析化學的一個歷史性突破，正式宣告蛋白質(zhì)大分子可以被完好地離子化。1987年，田中耕一用同樣的方法又檢測到分子量更大的另一種酶的“質(zhì)譜”信號。回頭來看，當初不慎在鈷粉中加入甘油居然是一個通向成功的轉(zhuǎn)折點。

1985年，島津制作所及時為田中耕一的質(zhì)譜離子化新方法向日本專利局遞交了申請。1990年后，世界上許多人都相繼開發(fā)出了“質(zhì)譜分析裝置”，有的裝置在性能和質(zhì)量上還優(yōu)于田中耕一的產(chǎn)品，但他們都承認，這些成就都源于田中耕一的發(fā)明創(chuàng)造。2002年，諾貝爾化學獎委員會正式宣布，田中耕一與另外兩名美國科學家共享諾貝爾化學獎。

將研究進行到底

獲得諾貝爾獎的消息一經(jīng)公布，田中耕一立刻成為熱點人物，這讓他很不習慣，因為名利非他所求。在盡量推掉了社交應(yīng)酬之后，田中耕一一頭扎島津制作所，再不露面了，一躲就是16年。這16年里，他依然拒絕升遷，依然只想潛心做研究。

直到2018年2月，田中耕一突然在《自然》雜志發(fā)表了最新研究成果，只需要分析幾滴血液，就可以提前30年檢測出患者是否患有阿爾茲海默癥的征兆。原來，早在40年前得知父母病逝時，田中耕一便下定決心投身醫(yī)療研究。即使獲得了諾貝爾獎，他仍然沒忘初心，再一次做出了重要的科學發(fā)現(xiàn)。