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两度丧偶、丧子、患癌,都无法阻挡我拿诺奖!传奇人物弗朗西斯·阿诺德

“未来是未知的,有的时候可能的确令人失望,但如果未来是由你的双手构建的,你就不必害怕”。

——弗朗西斯·阿诺德

 

来源 | 未来科学论坛

弗朗西斯·阿诺德出生在美国宾夕法尼亚州的匹兹堡,在毗邻的埃奇伍德区长大。她的父亲是一名核物理学家,是美国陆军一名将军的儿子。由于服兵役的家庭传统,使得阿诺德家里有很强的纪律性。从很小的时候起,弗朗西斯·阿诺德就表现出怀疑、质疑的精神和强烈的独立性,这让她与传统思想的父母产生了分歧。15岁的时候,在电视上看到美越战争,阿诺德为此与父母发生激烈的争吵。她对被美军蹂躏越南人民深表同情,便不顾一切地搭便车到华盛顿特区参加反越战游行。

1961年:五岁的弗朗西斯·阿诺德和她的四个兄弟之一的爱德华在宾夕法尼亚州的埃奇伍德家中。

 

弗朗西斯·阿诺德上高中的时候,与父母冲突开始变得不可调和。70年代美国女性思想开始觉醒,地位开始提升。阿诺德看得很清楚,女性想要保有自己的地位,首先得自己独立起来。还在十几岁的时候,弗朗西斯就搬出了父母的房子,靠打零工、在城里租公寓养活自己。她隐瞒了自己的年龄,获得了鸡尾酒服务员和出租车司机的工作。在工作期间,她从匹兹堡松鼠山区的泰勒奥尔德迪斯(Taylor Allderdice)高中毕业。毕业后她终于与家人团聚,并申请了父亲的母校普林斯顿大学(Princeton University)。阿诺德的高中成绩让她很难进入文科专业,所以她申请了一个没有女生问津的专业——机械与航空航天工程。阿诺德与众不同的背景引起了招生办的注意,她被成功录取。

1980 年代:弗朗西斯·阿诺德在加州大学伯克利分校读研究生期间在她的板凳上工作。阿诺德在普林斯顿大学学习机械和航空航天工程。1979 年从普林斯顿大学毕业后,她继续在加州大学伯克利分校深造,并于 1985 年获得化学工程博士学位。

 

进入普林斯顿大学后,她学习了语言——俄语和意大利语——文学、经济学和其他与她的专业相去甚远的学科。大学期间,她曾休学一年到意大利的一家工厂工作,为核反应堆制造零部件,但她不喜欢这份工作。当她获得机械工程学位时,她的兴趣转向了可替代能源。毕业后,她在美国科罗拉多州太阳能研究所工作,承担巴西和韩国的太阳能项目。

(左)1982 年:弗朗西斯·阿诺德在国王峡谷国家公园徒步旅行;(右)1983 年:弗朗西斯·阿诺德在加州大学伯克利分校化学学院拉蒂默大厅前。(照片由 Francis H. Arnold 博士提供)

 

到了20世纪80年代,阿诺德开始看到生物燃料开发能源的前景,并决定在加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)学习化学工程。1985年,她完成了化学工程博士学位,并继续在伯克利进行生物化学博士后研究。1986年,她作为访问助理加入帕萨迪纳的加州理工学院(Caltech)。阿诺德很快被提升为助理教授,此后一直留在加州理工学院,十年内晋升为正教授。2000年,她被任命为捐赠主席。

 

重写生命密码

 

在加州理工学院,阿诺德博士开创了定向进化的方法,以创造有用的生物系统,包括酶,代谢途径,基因调控回路和生物体。

 

起初,她遵循既定的做法,试图诱导DNA分子的特定突变,以达到预定的结果。她逐渐意识到,这个过程可能会花费几十年的时间,但不会取得任何显著的成果。

弗朗西斯·阿诺德于 1986 年作为访问助理来到加州理工学院。她于 1987 年成为助理教授,1992 年成为副教授,1996 年成为教授,2000 年成为迪克和芭芭拉·迪金森化学工程、生物工程和生物化学教授。阿诺德于 2013 年成为加州理工学院 Donna and Benjamin M. Rosen 生物工程中心的主任。她目前是加州理工学院化学工程、生物工程和生物化学的 Linus Pauling 教授。

 

取而代之的是,她选择诱导随机突变,筛选所产生的酶以获得受欢迎的特性,繁殖最佳的候选,诱导更多的随机突变,然后再次筛选,让自然进化过程引导她达到目标。通过操纵进化过程,阿诺德博士在实验室里创造了新的蛋白质,就像动物饲养员创造了家畜新品种一样。阿诺德的著作在1993年发表后在科学界引起了轰动,使她站在了她所在领域的前沿。

颁奖委员会成员丽莎·兰德尔,理论物理学家,小弗兰克·b·贝尔德,哈佛大学的科学教授,在2014年加州旧金山的金盘宴会上向弗朗西斯·阿诺德颁发金盘奖。

 

阿诺德的实验室已经开发出了用于医学、神经生物学、化学合成和替代能源的新型有用的酶和生物体。阿诺德和她的团队构建了酶和其他蛋白质的整个合成家族,以研究自然选择正常模式之外的结构和功能之间的关系。

2016 年 5 月 24 日:弗朗西斯·阿诺德博士在赫尔辛基接受芬兰总统 Sauli Niinisto 颁发的千禧科技奖。阿诺德因其在“定向进化”方面的工作而获得了百万欧元的技术奖。(Saukkomaa/Getty)

 

阿诺德开创了蛋白质定向进化的方法来创建实用的生物系统,并将该技术广泛应用于科学、医学、化工和能源等领域的各类生物技术产业,如绿色化学和可再生能源等。其应用使更多行业不必再依赖不可再生原料,能实现可持续发展。在制药业中,其创新成果使很多诊断方法和药物生产程序更为高效,如治疗抑郁症、帕金森氏症等。

2018 年 10 月 3 日:弗朗西斯·阿诺德和她的儿子约瑟夫·兰格(左)和詹姆斯·贝利(右)在加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院,在新闻宣布她获得诺贝尔化学奖后。阿诺德与美国的乔治·P·史密斯和英国的格雷戈里·P·温特爵士一起获得了诺贝尔化学奖。(Frederic J. Brown and Getty)

 

阿诺德曾经这样评价自己的研究:“进化,是世界上最伟大的工程。在这星球上,物体通过进化而来,它们美丽、复杂并实用。自然界中一些物体要通过漫长的进化而来,而我们能在几个星期内便取得自然界需要几百年进化的产物。我们还能运用进化法造出无人能设计出的东西。”

2018 年 12 月 10 日:2018 年诺贝尔化学奖获得者美国化学工程师弗朗西斯·阿诺德博士在瑞典斯德哥尔摩音乐厅的颁奖典礼上从瑞典国王卡尔十六世·古斯塔夫手中接过诺贝尔奖。瑞典皇家科学院将 2018 年诺贝尔化学奖的一半授予阿诺德博士,以表彰她对“酶的定向进化”的贡献。(Photo by Jonathan Nackstrand and Getty Images)

 

2018年,她凭借着对“酶的定向进化”的研究,成功获得了2018年的诺贝尔化学奖,同时成为了史上第五位获得诺贝尔化学奖的女性,与居里夫人站在了同一个荣誉的殿堂。

 

两任丈夫接连去世

 

在阿诺德取得最伟大成就的那些年里,她忍受的不仅仅是她个人的挑战。她和她的第一任丈夫生化工程师詹姆斯·E·贝利(James E. Bailey)的婚姻没有持续多久。1994年,阿诺德和加州理工学院的同事、天体物理学家安德鲁·兰格(Andrew Lange)组建了家庭。她为第二任丈夫生了两个儿子,威廉和约瑟夫。阿诺德和兰格一起抚养了她的三个儿子。

2019 年:美国国家科学院的 Frances Arnold 博士与 Catherine B. Reynolds(左)和 Jennifer Doudna 博士(右),CRISPR 基因编辑技术和 2017 年成就学院的共同开发者。

 

詹姆斯·E·贝利于2001年死于癌症。阿诺德2005年被诊断出患有乳腺癌,在丈夫的陪伴和支持下,她积极配合治疗,熬了18个月,终于逃出生天。

 

但更多的心碎还在后面。2010年,不幸再次降临——丈夫兰格在家中自杀身亡。2016年,大学还没毕业的小儿子威廉突然发生车祸,不治身亡。

阿诺德和三个儿子

 

60岁的阿诺德,送走了两个丈夫,一个儿子。尽管发生了这些悲剧,她仍坚持紧锣密鼓地进行研究、旅行、演讲,并积极地指导年轻同事。同时,她还十分热爱运动,喜欢冒险,爱好包括滑雪、水肺潜水和越野自行车等。

 

命运跟她开了一个又一个黑色的玩笑,而她却在这黑暗中开出了一朵绚丽的花朵。

 

在她的推特里,永远都是自己的科研进展,和偶然在大自然中不经意拍到的美景。她尽情地享受当下,掌控自己的人生,从来不会沉迷过往,更不会为未知的事情担忧。这才是除了诺奖以外,阿诺德最让人钦佩的人生成就。

 

原文来源及参考资料:

[1]https://achievement.org/achiever/frances-h-arnold-ph-d/

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Frances_Arnold

[3]https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2018/arnold/biographical/

[4]https://www.mediatheque.lindau-nobel.org/laureates/arnold

 

本文经授权转载自微信公众号“未来科学论坛”。

 



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