2008年諾貝爾化學獎

因在發現和研究綠色熒光蛋白方面作出貢獻而獲獎。

裝在“桶”中的發光基團對藍色光照特別敏感。當它受到藍光照射時，會吸收藍光的部分能量，然後發射出綠色的熒光。利用這一性質，生物學家們可以用綠色熒光蛋白來標記幾乎任何生物分子或細胞，然後在藍光照射下進行顯微鏡觀察。原本黑暗或透明的視場馬上變得星光點點——那是被標記了的活動目標。對生物活體樣本的實時觀察，在綠色熒光蛋白被發現和應用以前，是根本不可想象的。而這種徹底改變了生物學研究的蛋白質，最初是從一種廣泛生活於太平洋海域的發光水母體內分離得到的。

在大自然中，具有發光能力的生物有不少，螢火蟲是陸地上最為我們所熟悉的發光生物，我國古代還有“捕螢數百入囊內照明夜讀”的佳話。在海洋裏，某些水母、珊瑚和深海魚類也有發光的能力。特別是有的肉食性魚類專門靠一條閃着熒光的觸角來把其他小魚吸引到自己的嘴邊，《海底總動員》裏就有這種魚。事實上，大多數發光動物能發光是靠兩種物質——熒光素和熒光素酶——合作產生的結果。不同發光生物的熒光素和熒光素酶結構是不一樣的。因此，這些生物的發光本領只能是它們自己的“專利”。

20世紀60年代，一位日本科學家從美國西岸打撈了大量發光水母，帶回位於華盛頓州的實驗室進行研究。這些水母在受到外界的驚擾時會發出綠色的熒光，這位科學家希望找到這種水母的熒光素酶。然而，經過長期的重複努力，居然毫無收穫。他大膽地假設，這種學名叫Aequorea victoria的水母能發光也許並不是常規的熒光素/熒光素酶原理。他想，可能存在有另一種能產生熒光的蛋白。此後，他進行了更多的實驗，終於搞清楚了這種水母的特殊發光原理。原來，在這種水母的體內有一種叫水母素的物質，在與鈣離子結合時會發出藍光，而這道藍光未經人所見就已被一種蛋白質吸收，改發綠色的熒光。這種捕獲藍光併發出綠光的蛋白質，就是綠色熒光蛋白。

綠色熒光蛋的發光機理比熒光素/熒光素酶要簡單得多。一種熒光素酶只能與相對應的一種熒光素合作來發光，而綠色熒光蛋白並不需要與其他物質合作，只需要用藍光照射，就能自己發光。

在生物學研究中，科學家們常常利用這種能自己發光的熒光分子來作為生物體的標記。將這種熒光分子通過化學方法掛在其他不可見的分子上，原來不可見的部分就變得可見了。生物學家一直利用這種標記方法，把原本透明的細胞或細胞器從黑暗的顯微鏡視場中“揪出來”。

傳統的熒光分子在發光的同時，會產生具有毒性的氧自由基，導致被觀察的細胞死亡，這叫做“光毒性”，因此，在綠色熒光蛋白髮現以前，科學家們只能通過熒光標記來研究死亡細胞靜態結構，而綠色熒光蛋白的光毒性非常弱，非常適合用於標記活細胞。

然而，綠色熒光蛋白被發現20多年後，才有人將其應用在生物樣品標記上。1993年，馬丁·沙爾菲成功地通過基因重組的方法使得除水母以外的其他生物(如大腸桿菌等)也能產生綠色熒光蛋白，這不僅證實了綠色熒光蛋白與活體生物的相容性，還建立了利用綠色熒光蛋白研究基因表達的基本方法，而許多現代重大疾病都與基因表達的異常有關。至此，生物醫學研究的一場“綠色革命”揭開了序幕。

後來，美籍華人錢永健系統地研究了綠色熒光蛋白的工作原理，並對它進行了大刀闊斧的化學改造，不但大大增強了它的發光效率，還發展出了紅色、藍色、黃色熒光蛋白，使得熒光蛋白真正成為了一個琳琅滿目的工具箱，供生物學家們選用。目前生物實驗室普遍使用的熒光蛋白，大部分是錢永健改造的變種。

有了這些熒光蛋白，科學家們就好像在細胞內裝上了“攝像頭”，得以實時監測各種病毒“為非作歹”的過程。通過沙爾菲的基因克隆思路，科學家們還培育出了熒光老鼠和熒光豬，由於沙爾菲與錢永健的突出貢獻，他們與綠色熒光蛋白的發現者下村修共享了2008年的諾貝爾化學獎