2024年诺贝尔化学奖揭晓，三位科学家获奖
2024/10/10
45210月9日，在瑞典斯德哥尔摩举行的2024年诺贝尔化学奖公布现场，屏幕显示奖项得主美国华盛顿大学的戴维·贝克、英国伦敦谷歌旗下人工智能公司“深层思维”的德米斯·哈萨比斯和约翰·江珀。
新华社记者 彭子洋 摄
北京时间10月9日下午，瑞典皇家科学院宣布，将授予三位科学家诺贝尔化学奖，其中一半授予美国科学家戴维·贝克（David Baker），以表彰其在“计算蛋白质设计”方面的贡献；另一半授予就职于英国人工智能公司谷歌DeepMind的两位科学家德米斯·哈萨比斯（Demis Hassabis）和约翰·江珀（John M. Jumper），以表彰其“对蛋白质结构预测的贡献”。三人将共享1100万瑞典克朗（约合745万元人民币）奖金。瑞典皇家科学院称，这三位科学家“破译了蛋白质惊人结构的密码”，而这将对人类带来极大益处。
揭示了蛋白质的密码
“他们通过计算和人工智能揭示了蛋白质的秘密。”10月9日，瑞典皇家科学院在一份公报中指出，2024年诺贝尔化学奖是关于蛋白质的，它是生命中巧妙的化学工具。
荣获今年诺贝尔化学奖的三位科学家中，贝克成功地完成了一项几乎不可能完成的壮举，即构建出全新的蛋白质种类；德米斯·哈萨比斯和约翰·江珀开发的人工智能（AI）模型则解决了一个困扰科学家们50多年的难题：预测蛋白质的复杂结构。诺贝尔化学奖委员会主席海纳·林克表示，“这两项发现都开辟了巨大的可能性。”
对于今年诺贝尔化学奖花落蛋白质研究，北京化工大学材料科学与工程学院教授丁雪佳表示并不意外。他在接受新京报记者采访时表示，近些年来，诺贝尔化学奖关于蛋白质的研究很多，这次颁给蛋白质的结构预测算是意料之内。
“基因和蛋白质作为生命活动的传递者和功能执行者，揭示生物体奥秘本身就是人类永恒的主题。”丁雪佳表示，“蛋白质结构预测使人类能够预测蛋白质结构并设计我们自己的蛋白质，这给人类带来了最大的益处。这也充分说明了二十一世纪是生命科学的世纪。”
蛋白质是构成人体一切细胞和组织的重要成分，可以说没有蛋白质就没有生命。蛋白质通常由20种不同的氨基酸组成，它们可以有无数种不同的组合方式。2003年，贝克成功设计出一种与其他蛋白质不同的全新蛋白质。此后，他的研究小组又创造出了一个又一个极富想象力的新蛋白质，包括可用作药物、疫苗、纳米材料和微型传感器的蛋白质。
诺贝尔化学奖委员会表示，新蛋白质具有广泛的潜在应用，包括制造新的药物、更快速地开发疫苗等。
关于蛋白质结构预测的突破则“年轻”许多。在蛋白质中，氨基酸以长链连接在一起，折叠起来形成三维结构，这对蛋白质的功能至关重要。自上世纪70年代以来，科学家们就一直试图根据氨基酸序列来预测蛋白质结构，但一直未能取得突破。
直到2020年，哈萨比斯和江珀开发了一个名为AlphaFold2的人工智能模型。这是一项基于深度学习和神经网络技术的算法，它可以从蛋白质的氨基酸序列预测蛋白质的三维结构。借助它，他们能够预测已知的几乎所有2亿种蛋白质结构。
诺贝尔化学奖委员会称，AlphaFold2是一项“彻底的变革”。自这项模型推出以来，已有来自190个国家超过200万人使用这一工具。正是有了这些工具，研究人员现在可以更好地了解抗生素耐药性并创建可以分解塑料的酶的图像。
人工智能带来的突破
今年的诺贝尔化学奖并不出人意外。多年来，贝克、哈萨比斯和江珀都备受关注，他们也获得了许多化学和生物学领域的顶级奖项。今年9月，三人还获得了有着“诺奖风向标”之称的引文桂冠奖。
贝克1962年出生于美国西雅图，1989年在美国加利福尼亚大学伯克利分校获得博士学位，目前是美国华盛顿大学医学院生物化学教授、蛋白质设计研究所所长。他领导的贝克实验室开发了蛋白质设计软件，并用它来创建分子，以解决医学、技术和可持续性方面的挑战。
贝克是美国国家科学院院士，职业生涯获得了众多奖项，包括2021年生命科学突破奖。2024年，他被《时代》杂志评为全球100位最具影响力的健康领域人物之一。值得关注的是，在新冠疫情大流行期间，贝克曾设计出一种新的蛋白质，它可以抵御冠状病毒。他的团队还研发了一种鼻喷雾抗病毒药物。
另外两位科学家目前都就职于英国谷歌DeepMind公司。其中，哈萨比斯1976年出生于英国伦敦，2009年在伦敦大学学院获得博士学位，目前是谷歌DeepMind首席执行官兼联合创始人。江珀1985年出生于美国小石城，2017年在芝加哥大学获得博士学位，目前是DeepMind高级研究科学家。
了解蛋白质的结构对于了解如何靶向蛋白质并改变其行为至关重要，而这对于医学具有重要意义。DeepMind公司在2018年推出了人工智能模型AlphaFold1，2020年推出了AlphaFold2，今年5月推出了AlphaFold3，目前已经可以预测蛋白质与DNA、RNA、各种配体和离子形成的复合物的结构。
事实上，贝克也曾使用电脑软件来预测蛋白质结构。上世纪90年代，他的团队就设计了一个名为Rosetta的软件，推动了计算生物学的长足发展与进步。
在瑞典皇家科学院举行的新闻发布会上，贝克也表示，人工智能对于未来科学发展至关重要。他说，哈萨比斯和江珀在蛋白质结构预测上的突破，更加凸显了人工智能可能带来的影响，使用这些工具进行蛋白质设计提高了工作的准确性。目前，贝克团队的一项核心研究是使用机器学习算法设计功能性蛋白质。
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