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诺奖科技成果如何改变生活

科技动态
来源: 标签:科技成果如何 2010-10-15 10:26:45
    编者按
诺奖科技成果如何改变生活(图)
 
  编者按

  诺贝尔奖的开奖,每年学术界是翘楚盼望,而在普通人眼里却波澜不惊,似乎离我们太远。其实,诺贝尔奖开出的各类科技奖项与我们的生活密不可分。

  这几年诺贝尔奖的评选越来越倾向于技术应用领域。科学家们只是把常人忽略的东西,用自己的好奇心、钻研力来证实存在。比如,今年获得诺贝尔物理奖的英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,研究了二维材料石墨烯的开创性实验。英国生理学家罗伯特·爱德华兹在体外受精技术领域作出的开创性贡献。如果没有2010年诺贝尔化学奖获得者们的研究成果——钯催化交叉偶联反应,人工合成这些分子就非常困难。

  诺奖成果

  造出抗癌药和杀虫剂

  强力抗癌药物、高效的有机杀虫剂、能够自己发光的薄膜显示器,这些东西有什么共同点?那就是,它们都由复杂有机分子组成,如果没有2010年诺贝尔化学奖获得者们的研究成果——钯催化交叉偶联反应,人工合成这些分子就非常困难。

  碳元素是地球生命的基础,有机分子都有着碳原子搭成的“骨架”。碳原子之间的结合是有机化学的核心,人们经常会在自然界新发现一些有巨大应用潜力的复杂有机物,但这些物质的天然产量往往很少,如果不能有效地人工合成,潜力就无法变成现实。

  但是,让来自不同分子的碳原子互相结合,不是一件容易的事,因为碳原子化学性质不活泼。美国和日本的3名科学家以钯原子“牵线搭桥”,最终使不同“出身”的碳原子走到一起并相互结合,从而使一大批新药和工业新材料应运而生。这一杰出成果使他们赢得了今年的诺贝尔化学奖。

  怎么让这些懒洋洋的碳原子活跃起来,好将它们凑作一堆?一百多年前人们已经想到办法,法国科学家格林尼亚发明了一种试剂,利用镁原子强行塞给碳原子两个电子,使碳原子变得活跃。这是一项非常重要的成果,使格林尼亚获得了1912年的诺贝尔化学奖。

  但是这样的方法在合成复杂大分子的时候有很大局限。人们不能控制活跃的碳原子的行为,反应会产生一些无用的副产物。在制造大分子的过程中,副产物生成得非常多,反应效率低下。

  用钯作为催化剂可以解决这个问题。钯原子就像“媒人”一样,把不同的碳原子吸引到自己身边,使碳原子之间的距离变得很近,容易结合——也就是“偶联”,而钯原子本身不参与结合。这样的反应不需要把碳原子激活到很活跃的程度,副产物比较少,更加精确而高效。

  20世纪60年代末至70年代初,美国科学家理查德·赫克研究出了后来被称为“赫克反应”的方法,利用称为烯烃的有机小分子在钯催化作用下合成大分子。1977年,日本科学家根岸英一用锌原子将碳原子运送到钯原子上,实现“根岸反应”。两年后,日本科学家铃木章用硼元素取代锌,实现类似的效果,并且毒性更低,适宜规模化生产,这就是“铃木反应”。

  如今,这三个反应经过不断改进,在化学界和工业界取得了重要地位,应用于许多物质的合成研究和工业化生产。例如赫克反应被用于合成抗癌药物紫杉醇和抗炎症药物萘普生,铃木反应则帮助合成了有机分子中一个体格特别巨大的成员——水螅毒素。科学家还尝试用这些方法改造一种抗生素——万古霉素的分子,用来杀灭有超强抗药性的细菌。此外,利用这些方法合成的一些有机材料能够发光,可用于制造只有几毫米厚、像塑料薄膜一样的显示器。

  诺贝尔奖引发热议

  人工生殖技术能克隆人吗?

  瑞典卡罗林斯卡医学院宣布,将2010年诺贝尔生理学或医学奖授予英国生理学家罗伯特·爱德华兹,以表彰他在体外受精技术领域作出的开创性贡献。

  今天,世界上第一例试管婴儿路易丝·布朗已经32岁,而且她已结婚,并以自然的方式做了母亲。同时,人工生殖技术也让世界上约400万人诞生,让许多不育家庭获得了欢乐。从这个意义上来讲,人工生殖技术意义非凡。

  自爱德华兹和斯特普托的试管婴儿技术之后,人工生殖技术在今天有了长足的发展。今天人工生殖技术已发展为典型的三种方式。一是体外受精和胚胎移植,二是卵子胞浆内单精子注射(ICSI),三是胚胎移植前基因诊断。过去曾把这三种技术说成是三代人工生殖技术,但这显然是不准确的。

  当初,人工生殖技术曾遭遇激烈争论甚至反对,不少人担心人工生殖技术将培育出科学怪物或畸形人。也有很多人认为,人不能扮演“上帝”的角色,因为孩子是“上帝的礼物”,否则就会打开潘多拉的魔盒。然而,爱德华兹的获奖似乎让一切争论尘埃落定,也是人类从科学层面对该项技术成果的最高评价。

  不过,人类关于人工生殖技术的争论还将继续,甚至暗流涌动。因为,这项技术在不断发展,人类对这项技术的应用也在不断扩大范围,因而必然会引发新问题,其本质就是技术的应用是否会被社会接受。这个问题的背后则是更核心的问题,如何让科学只荫庇和护佑人,而不是相反。

  因此,尽管爱德华兹获得了科学的最高奖励和认同,但宗教却不认同。获奖消息公布后,梵蒂冈方面声称,试管婴儿技术要对三种不好的行为负责。一是让人类的孕育脱离了夫妻行为;二是人的胚胎被摧毁,而生命是从精子与卵子结合开始,因此摧毁胚胎也就是杀人;三是催生了卵子买卖市场。

  当然,人工生殖技术还包括另一个更尖锐的问题,人类是否同意克隆人。毫无疑问,克隆人也属于人工生殖技术。既然试管婴儿能帮助不育患者获得天伦之乐,克隆技术同样能帮助失去孩子的家庭。因为,人们最能接受的克隆人的理由,是把失去的孩子找回来,还给丧子者一个一模一样的孩子。

  不过,“试管婴儿之父”获得2010年诺贝尔生理学或医学奖最为重要的是提示,人工生殖技术“不是对自然生殖过程的革命,而是治愈疾病的手段”。如果以此为核心标准来行事,则人工生殖技术的负面影响将大大减少,而对人类的益处将大大增加。 (本文来源:扬州晚报 )

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