瑞典皇家科學(xué)院10月8日宣布，將2014年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家埃里克·貝齊格、威廉·莫納和德國(guó)科學(xué)家斯特凡·黑爾，以表彰他們?yōu)榘l(fā)展超分辨率熒光顯微鏡所作的貢獻(xiàn)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)高度肯定了超分辨率熒光顯微技術(shù)以及上述三位科學(xué)家的成就，強(qiáng)調(diào)“這項(xiàng)技術(shù)能夠讓科學(xué)家們繞開傳統(tǒng)顯微鏡的限制更好地研究活細(xì)胞內(nèi)的單個(gè)分子”。

     此次獲獎(jiǎng)的斯特凡·黑爾于1990年從德國(guó)海德堡大學(xué)畢業(yè)時(shí)就開始研究新型顯微鏡，他在芬蘭圖爾庫(kù)大學(xué)工作時(shí)一直在尋找突破之法。1994年，黑爾提出設(shè)想：用一束激光激發(fā)熒光分子發(fā)光，用另一束激光消除所有“大尺寸”物體的熒光，通過運(yùn)用兩束激光和掃描樣品，呈現(xiàn)出尺寸小于0.2微米的分辨圖。黑爾返回德國(guó)后于2000年成功驗(yàn)證了自己的設(shè)想。與黑爾一同獲獎(jiǎng)的威廉·莫納在1989年任職于美國(guó)IBM研究中心時(shí)，成為世界上第一個(gè)能夠測(cè)量單個(gè)分子的光吸收情況的科學(xué)家，這是另一種顯微鏡技術(shù)。單分子顯微鏡成功的關(guān)鍵，這一方法主要依靠“開關(guān)”單個(gè)熒光分子來實(shí)現(xiàn)更清晰的成像。另一位獲獎(jiǎng)?wù)呙绹?guó)科學(xué)家埃里克·貝齊格則在2006年證實(shí)這一微觀成像方法可以用于實(shí)踐。

     今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng)金共800萬(wàn)瑞典克朗大約是111萬(wàn)美元，將由三位獲獎(jiǎng)?wù)咂椒?。瑞典皇家科學(xué)院發(fā)表的聲明說，這3位科學(xué)家獲獎(jiǎng)是因?yàn)樗麄冊(cè)陲@微技術(shù)領(lǐng)域取得的巨大突破。長(zhǎng)久以來，人們都是使用光學(xué)顯微鏡來觀察微小物體，可是卻無(wú)法觀測(cè)小于0.2微米的物體。

     貝茲格等人發(fā)明的技術(shù)他們能夠利用熒光分子，給微小物體做上標(biāo)記，讓它們?cè)陲@微鏡下變得五彩繽紛，輪廓清晰，可以看到生物細(xì)胞內(nèi)納米級(jí)別的粒子運(yùn)動(dòng)情況。中科院化學(xué)所研究院方曉紅解釋說：超分辨的熒光顯微鏡就是突破了眼識(shí)分辨的極限，使得能夠觀察到用光學(xué)成像的方法能夠觀察到更加精確的結(jié)構(gòu)，實(shí)際上對(duì)我們揭示細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能的奧秘，了解我們這個(gè)生老病死的根本生物功能的機(jī)制是一個(gè)非常大的推進(jìn)。

     如果進(jìn)一步解釋就是，我們可以看到那些在帕金森癥、阿茨海默癥等疾病的萌發(fā)中起到關(guān)鍵作用的微小蛋白質(zhì)粒子，還能夠跟蹤胚胎分裂時(shí)單個(gè)蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)軌跡。而這些都將有助于人們進(jìn)一步了解這些疾病的形成機(jī)理，幫助我們?nèi)タ朔斡鼈儭?

     評(píng)選委員會(huì)在頒獎(jiǎng)詞中表示，正是由于這些科學(xué)家的成就和開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，將光學(xué)顯微成像技術(shù)的極限拓展到了納米尺度，實(shí)時(shí)研究分子過程成為可能。長(zhǎng)期以來，光學(xué)顯微鏡的分辨率被認(rèn)為不會(huì)超過光波波長(zhǎng)的一半，這被稱為“阿貝分辨率”。借助熒光分子的幫助，今年獲獎(jiǎng)?wù)邆兊难芯砍晒擅畹乩@過了經(jīng)典光學(xué)的這一“束縛”，使光學(xué)顯微鏡能夠窺探納米世界。如今，納米級(jí)分辨率的顯微鏡在世界范圍內(nèi)廣泛運(yùn)用，人類每天都能從其帶來的新知識(shí)中獲益。

     評(píng)選委員會(huì)還指出，黑爾于2000年開發(fā)出受激發(fā)射損耗（STED）顯微鏡，他用一束激光激發(fā)熒光分子發(fā)光，再用另一束激光消除掉納米尺寸以外的所有熒光，通過兩束激光交替掃描樣本，呈現(xiàn)出突破“阿貝分辨率”的圖像。貝齊格和莫納通過各自的獨(dú)立研究，為另一種顯微鏡技術(shù)——單分子顯微鏡的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，這一方法主要是依靠開關(guān)單個(gè)熒光分子來實(shí)現(xiàn)更清晰的成像。2006年，貝齊格第一次應(yīng)用了這種方法。因此，這兩項(xiàng)成果同獲今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

     這一“納米顯微”技術(shù)問世前，人類憑借光學(xué)顯微鏡對(duì)細(xì)胞內(nèi)分子作用的觀察一直存在局限，而使用電子顯微鏡觀察的前提通常是將被研究細(xì)胞殺死。