人类对病毒的阶段性胜利
《科学时报》 2008-10-15 记者 陈欢欢
中科院武汉病毒所副研究员王林定、中国疾病预防控制中心性病艾滋病预防控制中心首席专家邵一鸣解读2008年诺贝尔生理学或医学奖获奖项目：人类对病毒的阶段性胜利。
2008年诺贝尔生理学或医学奖被三位病毒学家分享。其中德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森发现了人乳头状瘤病毒(HPV)；法国科学家弗朗索瓦丝·巴尔－西诺西和吕克·蒙塔尼发现了人类免疫缺陷病毒(HIV)。这两种病毒分别导致了人类的两种严重疾病——宫颈癌和艾滋病。
接受《科学时报》采访的几位专家一致认为，这两项工作得奖只是迟早的事，因为他们不仅有理论上的重大发现，更带来了实际应用中的革命性突破。
发现HPV：杜绝宫颈癌不再是梦
宫颈癌是仅次于乳腺癌的第二大女性癌症杀手，全世界每年有50万名女性被确诊患有宫颈癌，其中超过一半死亡。HPV是一种常见的病毒，至少一半性活跃的成年人被HPV感染过。如今，人们知道，除了宫颈癌，HPV还能导致其他生殖器癌症，全世界超过5%的癌症病例由它导致。
但在楚尔·豪森之前，人们并不知道HPV和癌症之间存在关联。
通常，癌症仅跟遗传和环境因子有关，而不会发生传染。正如诺贝尔奖评审委员会对他的评价，楚尔·豪森打破传统教条，首次把HPV和宫颈癌关联了起来。1974年，豪森在美国举行的一个学术会议上，首次提出宫颈癌可能是由生殖器多瘤病毒引起，但未能得到大多数与会者的认可。随后的10年中，他坚持研究宫颈癌与HPV的关系，并在1983和1984年相继在宫颈癌组织中发现了HPV16和HPV18，从而确定了宫颈癌与HPV感染的关系。后来人们发现，几乎所有的宫颈癌都是由HPV引起。
中科院武汉病毒所副研究员王林定对《科学时报》记者表示，该发现证实了病毒感染可以导致癌症，改变了医生和科学家对疾病原因的传统思维方式。
中国疾病预防控制中心性病艾滋病预防控制中心首席专家邵一鸣在接受《科学时报》采访时分析，楚尔·豪森所做的工作在理论上有两大贡献：证明癌症可以由传染性因子(病毒)引起，因此也可以进行生物预防，向人们传递了一个全新的概念——有些癌症既可以传染也能够用疫苗来预防。
以前，宫颈癌只能通过诊断早期发现、及时治疗进行二级预防，但并不能防止癌症发生；而楚尔·豪森的发现使宫颈癌可以进行一级预防——通过疫苗从根本上预防癌症的发生。这是最早证明癌症由病毒引起的发现之一，更是用疫苗来预防癌症最先成功的实践。
中国医学科学院肿瘤研究所肿瘤流行病学研究室主任乔友林认为，发现HPV的重要意义就在于使宫颈癌的检测、治疗和预防成为可能。
宫颈癌疫苗是人类开发出的第一种癌症疫苗。宫颈癌疫苗的发明人之一，澳大利亚昆士兰大学免疫和代谢研究所伊恩·弗雷泽教授2007年在接受《科学时报》记者采访时曾表示，正是楚尔·豪森教授的工作使其产生了研制宫颈癌疫苗的想法。
2006年，默克制药公司和葛兰素史克制药公司生产的两种宫颈癌疫苗面世，一年之内，包括美国、英国、加拿大和澳大利亚等在内的80个国家先后批准了这种疫苗的使用。但疫苗价格较贵，注射一次需几百美元。楚尔·豪森在接受记者采访时表示，希望中国和印度等国家能够自己生产疫苗，以便在不久的将来，世界上所有适龄人群都可以接种疫苗。
虽然已经过去了20多年，宫颈癌疫苗也已面世，但是，仍有许多在人群中普遍存在、对人体造成一定伤害的各型别HPV的致病机制还不清楚。据王林定介绍，目前科学家仍在研究HPV致癌的分子机制，同时治疗性疫苗和嵌合蛋白疫苗也仍在研制当中。
发现HIV：艾滋病成为一种慢性病
同宫颈癌相比，艾滋病显得更为可怕，它的传播速度惊人，致死率极高，一度被称为“超级癌症”，在世界很多国家都排在青壮年死因的前三位。根据联合国艾滋病规划署今年8月发布的报告，全球艾滋病病毒感染者现有3320万人。
专家指出，HIV的发现有划时代意义，因为它给艾滋病防治提供了可能。
在发现HIV之前，艾滋病已经在美国逐渐蔓延开来。但由于不知道该病的病因是什么，当时肝炎病毒、白血病病毒、EB等很多肿瘤病毒被认为是引起艾滋病的病原，因此无法进行诊断、预防、治疗。
1983年，巴尔－西诺西与蒙塔尼首先分离出了HIV。之后，科学家得以进行诊断试剂和抗病毒药的研制。目前，已经发现了30种左右抗艾滋病病毒药物，联合使用可以控制病情，使艾滋病从一种致死性疾病变成就像糖尿病一样的慢性疾病，虽然很难治愈，但病人也可以过正常的生活。从2005年开始，艾滋病致死人数呈连年下降趋势。由于越来越多的艾滋病病毒感染者获得药物治疗，目前世界艾滋病病毒感染率已经下降了10%。
1983年之后，法国与美国陷入了多年的谁是艾滋病病毒发现者的争论，甚至一度引起两国的外交纠纷。此次诺贝尔奖最终仅授予了两位法国科学家。在被问及对此的看法时，邵一鸣说：“尽管科学竞争很激烈，只有第一，没有第二，但是科学评价应该更全面和更公正。”
邵一鸣认为，科学之树上容易摘到的果实早已摘完，科学发现越来越像一个过程，而不是灵机一动。新的重大成就多需团队才能完成。他认为更理想的获奖者应该包括三方面的科学家，一是1981年能从5例同性恋肺炎病人这一蜘丝马迹中追出一个震惊世界的新疾病——艾滋病的美国疾病控制预防中心的流行病学家，二是发现HIV的法国科学家，三是很快解读了HIV全基因组遗传密码并研制出诊断试剂，保证了血液安全的美国NIH分子生物学家罗伯特·盖洛。
另外，同法国科学家争夺HIV发明权的罗伯特·盖洛还首先发现了白细胞介素2，一种白细胞的生长因子，使分离包括HIV在内的寄生于白细胞中的病毒成为可能。之后，他还发现了能抑制HIV并延缓艾滋病发病的趋化因子，直接导致HIV第二受体的发现并围绕着趋化因子发展了许多治疗艾滋病的药物以及疫苗。
……
邵一鸣指出，法国在发现HIV的竞争中占先也是有其原因的。虽然技术能力、高技术手段和科研团队总体力量都不如美国，但法国巴斯德研究所承续了一项优良传统：实验室研究和流行病现场的研究紧密结合。该所在世界各地都建有网络实验室，有很多各地疾病资源的积累。
法国另外一个独到之处在于在传统病毒学方面的功底比较强，人才队伍全面。邵一鸣指出，发现新病原主要靠传统的病毒分离、培养等技术，而这些传统技术在那些科学发展更快的地方往往不再受重视，时髦的是分子生物学的高技术。
“我国也存在这个问题。”邵一鸣说，“SARS流行时我们没能最先找到病原也不是没有原因的，至少有两点经验教训值得重视。一是不重视传统病毒学，一窝蜂去搞所谓的高技术。二是学科和研究队伍布局不全面，热门的很拥挤，冷门的没人做，如缺乏研究冠状病毒的科研人员。”
中国是新发传染病的资源大国。然而我国的研究队伍却很不全面，一些所谓的热门领域重复投入较多，学科建设前瞻性不够，发病率低的学科人才和技术储备不足。邵一鸣指出，传染病暴发此消彼长，今天严重的不见得一直严重，今天发病率低的也不见得不会升高，学科建设必须全面，保证应有的技术储备。
包括邵一鸣在内，《科学时报》联系采访的几位专家恰巧都在南非参加世界艾滋病疫苗大会。艾滋病疫苗是艾滋病防治的最高追求，曾一度离我们很近，但一代、二代疫苗已经证明失败。
邵一鸣的团队也正在努力攻克艾滋病疫苗这块高地。他表示，艾滋病疫苗的研制是所有疫苗研制中最难的，最大的难点在于人的免疫系统在进化上比HIV弱，这就是为什么在自然感染时绝大部分人不能产生有效的保护免疫力，清除病毒和阻断发病。而肝炎病毒、麻疹病毒等正好与此相反，疫苗也都研制成功了。研制这种比人类进化强的病毒的疫苗很难。
不过，过去的失败也为新的尝试铺平了道路。邵一鸣表示，过去的技术路线有很大的局限性，失败的经验能够帮助科研人员加速新的尝试。
从1981年第一次描述艾滋病到1983年发现HIV，科学家仅用了两年的时间，巴尔-西诺西一度认为，HIV疫苗很快就能面世。可直到今天，25年过去了，她仍在研究HIV的各种变体。
上世纪中期，抗生素和病毒疫苗的普遍使用使许多感染性疾病的治疗变为可能，甚至杜绝了天花等疾病，人们一度认为可以宣布对感染性疾病的全面胜利。然而事实证明并非如此，根据世界卫生组织2005年公布的数字，传染性疾病依然是第二大致死病因，在所有因疾病导致人类死亡的事例中占1/4。北京大学生命科学院研究员魏文胜表示，一方面，一些当初几乎灭绝的疾病如肺结核、疟疾等又以新的抗药性变体卷土重来；另一方面，新型感染性疾病如SARS、禽流感、丙型肝炎等又不断出现。病原微生物高度突变的特性导致新的抗药菌株或病毒的不断出现，对人类提出严峻的挑战。在发展传统治疗方法的同时，现在急需人们调整思维，找出新的对策来预防及治疗感染性疾病。
邵一鸣告诉记者，我国卫生部与世界卫生组织明年初将在北京举办亚太艾滋病疫苗大会，巴尔-西诺西将在会上作发现HIV 25年的主旨发言。
微观粒子物理学的一条基本规律
《科学时报》 2008-10-15 记者 陆琦
清华大学物理系教授邝宇平院士、中国科学院理论物理研究所所长吴岳良院士、中国科学院研究生院教授苏刚、清华大学高能物理中心教授何红建、中国科学院理论物理研究所欧阳钟灿院士解读2008年诺贝尔物理学奖获奖项目：微观粒子物理学的一条基本规律。
瑞典皇家科学院10月7日宣布，2008年诺贝尔物理学奖一半奖给美籍日裔科学家南部阳一郎，以表彰他“在亚原子物理中自发对称性破缺机制的发现”；另一半奖给两名日本科学家小林诚和益川敏英，以表彰他们“关于对称性破缺起源的发现，该发现预言大自然中至少存在三种不同的夸克”。
获奖的3位理论物理学家所建立的理论基本而深刻，对人们认识由基本粒子组成的微观世界的结构及其运动规律以及宇宙的起源起到了重要的推动作用。
《科学时报》就此采访了理论物理领域的5位学者。其中清华大学物理系教授邝宇平院士指出：“南部阳一郎的工作和小林诚、益川敏英二人的工作虽然都属于对称性破缺的研究，但属于两个不同的方面。”
对称性与对称性破缺
对于大自然中的对称性现象，我们一点也不陌生，比如人体是左右对称的，物与像之间具有镜像反射对称性，古建筑的窗棱图案常具有平移对称性等。
直观上看，对称是物体相同部分有规律地重复。深入到数学、物理层面，邝宇平指出，对称性是指对象在某种变换(例如空间反射、转动、平移)下的不变性。这里的“对象”可以是图形，也可以是物理规律。“对称性是物理学中最普遍和根本的概念。”
“尽管在物理学中对称性思想起着巨大的认识论作用，但是科学家的发现越来越展示了这样一个事实：对称性破缺一样具有重大的科学意义，它揭示了自然界演化发展的一条基本原理。”中国科学院理论物理研究所所长吴岳良院士表示。
与对称性相反，对称性破缺是指在一定变换下所表现的可变性或对称性的降低。也就是说，对象的某一特征在一定变换下不再保持不变，其对称性遭到破坏。例如，附以一条半径或一个标记点的圆盘是均匀、无标记的圆盘的对称性破缺，椭圆是圆的对称性破缺，固态是液态的对称性破缺等等。
中国科学院研究生院教授苏刚举了一个形象的例子：当体重差不多的两个小孩在玩跷跷板时，两个小孩分坐两端，在静止状态下，跷跷板保持水平状态，达到平衡。
当一个小孩离开后，跷跷板失去平衡，有小孩的一端着地，另一端则必然上翘，使原来的水平状态被打破，原有的对称性就发生了破缺。
“李政道、杨振宁在20世纪50年代中期发现弱相互作用过程中宇称不守恒，可谓是对称性破缺的重要突破。”吴岳良说。
粒子物理的一条基本规律
对称性破缺包含两种形式，即对称性的显式破缺和对称性的自发破缺。
“对称性的自发破缺是指描述系统内部相互作用的物理规律所具有的对称性被该系统的最低能量态(即真空基态)所破坏，而对称性的显式破缺是指该物理规律的表述本身就包含破坏该对称性的特征。物理学界普遍认为自发对称性破缺比显式对称性破缺更为基本和自然。”清华大学高能物理中心教授何红建向记者解释道。
苏刚说：“对称性自发破缺的重要性除了在粒子物理领域体现出来之外，还是其他领域如宇宙学、化学、生物等领域的普遍现象。”
“对称性的自发破缺这一概念就是南部阳一郎于1960年率先把超导的理论引进粒子物理学中的。这一引进具有重要的方法论意义。”邝宇平曾在国外听过南部阳一郎的报告，虽然没有深入的交流，但是非常了解南部阳一郎的学术思想。
“简单地说，南部阳一郎给出了一个机制，即对称的运动方程可以导致不对称的物理态。”邝宇平进一步解释，“对称性自发破缺的本质在于：在一些理论中，具有某一特定对称性的方程可以解出不具有这种对称性的物理态，使得物理观测量反映出对称性破坏的效应。这个机制是微观粒子物理学的一条基本规律。”
听起来似乎很深奥，吴岳良用一个简单的例子进行了解释：放在山顶的一个球，这个球处于完全对称的状态，然而，其状态是不稳定的，因为极轻微的扰动力就可以让球沿一特定方向滚下山。此时，对称性被破坏，因为球滚动的方向具有区别于其他任何方向的特征。
“其实，理论物理大师Heisenberg早在1928年就研究了铁磁系统中的空间转动对称性的自发破缺；而南部阳一郎在粒子物理系统中提出的对称性自发破缺机制却与基本粒子的质量产生紧密相关，这与Heisenberg的研究很不一样。”何红建指出，“南部阳一郎模型已经很好地解释了质子和中子在低能近似理论中如何通过对称性的自发破缺获得质量并与实验数据吻合，然而对于更为基本的粒子(如电子和夸克等)，其质量的产生机制至今都是未知数，尚无实验证实。”
30年前的预言
“确切地说，南部阳一郎在粒子物理中的贡献是提出了由动力学引起的手征对称性自发破缺的概念，由此可使得轻夸克(组成物质最基本的粒子)获得动力学质量的起源来解释构成原子核的中子和质子的质量。”吴岳良表示，“而小林诚和益川敏英的贡献是预言了三代夸克的存在，并给出了CP破坏的一种可能机制，但是并没有回答和解释CP破坏的起源，如要理解宇宙中观察到的物质—反物质不对称，还要求引进新的CP破坏源。”
吴岳良说，李政道先生在与小林诚和益川敏英同一时期首先提出了CP对称性自发破缺的概念。最近他们的研究表明，这个想法可在简单的双Higgs二重态模型中实现，它不仅可解释小林诚和益川敏英的CP破坏源，还给出了新的CP破坏源。
早期，科学家认为，基本粒子的运动规律对于正、反粒子互换(C)和空间反演变换(P)具有对称性，但是后来实验发现有千分之二的破坏被称为CP破坏。
1972年，当时29岁的小林诚和33岁的益川敏英发表论文，提出只要存在三代以上夸克，CP破坏就可能发生。
发表这篇论文时，科学家只发现了3个夸克(u,d,s)，即1.5代；而小林诚—益川敏英(KM)的理论中包含有6个夸克，所以论文发表后未引起人们的注意。随着一些基本粒子如J/?鬃、重轻子等的发现，人们开始关注KM理论。另外3种夸克(c,b,t)分别发现于1974年、1977年和1995年；从1995年至今再无别的新夸克被发现。
“长寿命b-夸克的发现提供了新的可能性去测试CP破坏，人们因此在斯坦福大学和日本高能加速器研究机构(KEK)建立了‘B-工厂’，所有的测量结果和实验数据都显示出与小林诚和益川敏英在30多年前的理论预言惊人的一致。”苏刚说。
“小林诚和益川敏英的工作无法提供正确的宇宙学CP破坏参量。”邝宇平表示，“宇宙的起源，物质多于反物质，这需要满足很多条件，其中有一条就是要有较强的CP破坏。但是他们研究给出的CP破坏数值远远小于要求的，不足以解释。因此，我们还需要找到新的造成CP破坏的机制。”
迄今为止，产生自然界所有基本粒子质量的自发对称性破缺机制和显式CP对称性破缺产生的原因完全是未知数。科学家已经提出了无数模型来解释，但没有一种模型提供的解释得到实验证实(包括1979年获诺贝尔物理学奖的电弱统一模型)。何红建表示：“大型强子对撞机LHC于2008年秋正式启动，全世界科学家都期待着LHC的崭新实验数据，它也将解答2008年诺贝尔物理学奖工作无法回答的悬念。”
诺贝尔奖并不遥远
“好多年前就有人提议这几位科学家应该得诺贝尔奖，但是粒子物理方面够诺贝尔奖水平的工作实在太多。”邝宇平感慨道。
“要说起来，南部阳一郎和周光召先生比较熟悉，他们是同辈，研究内容也有相关性。周光召先生关于轻夸克轴矢流部分守恒定理的重要工作就是那个时期做出来的。”吴岳良告诉记者，“我去日本访问的时候，小林诚当时是日本KEK理论部的主任，和他有过讨论。小林诚给我的印象是：认真，说话不多，看问题比较深刻。”
今年是2002年小柴昌俊获诺贝尔物理学奖以来，时隔5年日本学者再度摘得物理学奖；也是1949年汤川秀树以来，日本学者第5次获得诺贝尔物理学奖。
“这和日本从明治维新以后就开始重视基础研究是分不开的。”邝宇平指出，“当科学家作探索自然规律的基础研究时，并不确切知道这种研究将来会产生何种经济效益，但每当一个新的重大基本规律被发现后，通常会带来新技术的发展乃至技术革命。”
20世纪初，人们用粒子碰撞实验探索原子内部的结构。这是一个纯粹的探索微观物质结构的基础研究。研究发现，当把在19世纪末已发展得近乎完美的经典物理理论用于所发现的原子结构时就产生了根本性矛盾。由此物理学家逐步发展了全新的量子理论，成为20世纪科学发展史上一个划时代的里程碑。若干年后，在量子理论基础上逐渐发展出半导体、超导、激光等高新技术，成为当今造福于人类社会的主要技术支柱。
“我们并不知道研究粒子物理会带来什么新技术，就跟当初研究原子的时候并不知道会出现激光一样。”邝宇平指出，“但如果不研究，就丧失了新发现的可能性。”
小林诚和益川敏英的获奖论文是发表在日文期刊上的。对此，中国科学院理论物理研究所欧阳钟灿院士表示：“学术论文的真正价值在于其内容本身，而非发表在何种期刊上。”
在欧阳钟灿担任理论物理所所长期间，小林诚曾访问过理论物理所，欧阳钟灿说：“他们并不强调发表文章的数量多少、是否SCI、影响因子有多高。够诺贝尔奖的工作，不论发表在哪儿，都会被大家认可。”
“很多科学家的工作都差不多在同一水平，究竟诺贝尔奖落到谁的手里，会有一定的偶然性；但是，在重要方向和领域一定会做出能够揭示自然规律的工作，这是必然的，并且一些原创性工作往往表现出自然界规律的某种简捷美。”吴岳良指出，“一些获得诺贝尔奖的工作离我们的研究并不很远，只要我国继续保持对基础研究的重视和投入，营造一个良好的学术氛围，相信在中国土地上做出诺贝尔奖的工作也将会是必然的。”
北京大学生命科学学院院长饶毅解读2008年诺贝尔化学奖获奖项目：发光的蛋白质可以很美
《科学时报》 2008-10-15 记者 潘希
2008年度的诺贝尔化学奖注定要成为人们关注的焦点，这不仅仅因为获奖者中有华裔生物化学家钱永健，更因为这项获奖成果早已被生物、化学界的科学家们所熟识和运用，它能够将生物体内的蛋白质染上颜色，从而使得过去很难显现的生物生命过程在科学家的显微镜下展现得“淋漓尽致”。
10月8日，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布，将2008年度诺贝尔化学奖授予美国科学家下村修、美国科学家马丁·沙尔菲，美国华裔化学家钱永健，他们因为发现和研究绿色荧光蛋白(以下简称GFP)的贡献而获奖。
三位科学家的“接力赛”
生物学家们对GFP大概都不陌生，它可以使细胞中散发着点点绿光，煞是好看。它1962年被发现，1992年被克隆，中间隔了30年。而它在生物界中被广泛应用，也就是这十几年的事。GFP到底有着怎样的前生今世？
1962年，下村修和约翰逊从维多利亚多管水母中分离生物发光蛋白——水母素时，意外地得到了一个副产物。它在阳光下呈绿色、钨丝下呈黄色、紫外光下发强烈绿色。其后他们仔细研究了其发光特性。1974年，他们得到了这个蛋白，当时称绿色蛋白、以后称绿色荧光蛋白。GFP在水母中之所以能发光，是因为水母素和GFP之间发生了能量转移。水母素在钙刺激下发光，其能量可转移到GFP，刺激GFP发光。这是物理化学中已知的荧光共振能量转移在生物中的发现。
但是，研究者们并没有意识到GFP的应用前景，慢慢就将其遗忘了。这一晃就是20年。直到1992年，道格拉斯·普瑞金克隆并测序了野生型的GFP，文章发表在Gene杂志上。但具有讽刺意味的是，基金评审委员会认为普瑞金的工作没有意义，不愿提供经费。普瑞金一气之下离开了科学界，将GFP的cDNA送给了几个实验室。
之后，很多人尝试用GFP的基因来表达蛋白，但都失败了。马丁·沙尔菲就考虑只用它的编码区域来表达。他用PCR的方法扩增了GFP的编码区，将它克隆到表达载体中，通过UV或蓝光激发，在大肠杆菌和线虫细胞内均产生了很美妙的绿色荧光。这才是GFP作为荧光指示剂的真正突破，文章发表在《科学》杂志上。
钱永健走出的可说是绿色荧光蛋白开发历程的“最后一步”，他在下村修与沙尔菲研究的基础上进一步搞清楚了绿色荧光蛋白特性。他改造绿色荧光蛋白，通过改变其氨基酸排序，造出能吸收、发出不同颜色光的荧光蛋白，其中包括蓝色、青色和黄色，并让它们发光更久、更强烈。世界上目前使用的荧光蛋白大多是钱永健实验室改造后的变种。
北京大学生命科学学院院长饶毅在发奖前3天，在本报撰文介绍下村修、钱永健等人的研究。这是他成功预计的第8项诺贝尔奖。在接受本报记者采访时，他解释说：“生物发光，不是下村修首先研究的。但是他和约翰逊最先找到自身发光的蛋白质。普瑞金克隆了GFP的基因，马丁·沙尔菲和Inouye两个实验室表达了这个基因，而钱永健的工作改造了GFP，并且也是阐明发光原理的实验室之一。”
可以说，几位科学家演绎了一场精彩的“接力赛”，其中下村修、普瑞金和钱永健的工作特别突出，它为许多科学研究开辟了新途径。
好奇和执著
几个月前，北京大学生命科学学院教授王世强的办公室来了一位客人，他叫李玉龙，而他正是王世强和钱永健曾经的研究生，一段故事就这样开讲了。
“其实在做绿色荧光蛋白之前，钱永健就已经开始琢磨标记蛋白质的事情了，那个时候他就考虑，如果细胞自己能带有荧光不就更好了吗？也就是说蛋白质自己可以进行编码，蛋白质如果能对钙敏感的话，那就更好了。说干就干，他当时就在搜索引擎中找到了十几篇相关的论文，并发现有人在水母里面发现了绿色荧光蛋白，并克隆出来了，这个人就是普瑞金。在当时的条件下，做克隆比现在要困难很多，克隆一个基因就可以发一篇很好的论文。”
机遇是源于思考和行动的。“当时互联网才刚刚兴起还没有电子邮件，美国在发表的论文上也才开始留电话号码，而以前如果看见有论文写得很好，都需要写一封信联系作者索取或请教。于是，钱永健便照着那个电话打了过去，他问‘我很感兴趣你这个荧光蛋白，可不可以把你的基因提供给我？’普瑞金爽快地答应了，只提出要钱永健将研究的第一篇论文挂上他的名字，同时钱永健也认为这个科学家很慷慨。资料也很快寄了过来，这样，才使得钱永健后面的研究开展了起来。”李玉龙讲起这一段来很兴奋。沙尔菲的基因也是向普瑞金要的。
而绿色荧光蛋白的最初发现者下村修也同样能说明好奇和执著对于科学研究的非常意义。饶毅对下村修的评价是“纯粹的科学好奇心”。“他这个人不在乎名利，获得诺贝尔奖之前非常的不出名，经常在实验室的角落里做着自己感兴趣的事情。2001年退休之后，他还继续在自己家的地下室作实验。”
应用非常广阔
据介绍，绿色荧光蛋白由238个氨基酸组成，最初是从维多利亚多管发光水母中分离出来的，在蓝光照射下会发出绿色荧光。绿色荧光蛋白是典型的β桶形结构，包含β折叠和α螺旋，将荧光基团包含在其中。严密的桶形结构保护着荧光基团，防止它被周围环境淬灭，内部面向桶形的环化结构，致使荧光基团形成。
近十多年来，绿色荧光蛋白的应用十分普遍。只要是作细胞的基因表达、蛋白定位以及蛋白间的相互作用都要用它，现在甚至应用于观察细胞间的相互作用。它能够使人们直接看到细胞内部的运动情况。在任何指定的时间都可以轻易地找出绿色荧光蛋白在哪儿：你只需要用紫外光去照射，这时所有的绿色荧光蛋白都将发出鲜艳的绿色。
绿色荧光蛋白特别突出的应用是在癌症研究的过程中，用荧光蛋白对肿瘤细胞标记使得科学家们能够观测到肿瘤细胞的成长、入侵、转移和新生等具体的过程。此外，像分子生物学，肿瘤生物学，免疫学，内分泌学，肝病学等会应用到它。例如生物学实验中“脑虹”实验，即对3种不同颜色的GFP加以调配，变成6种颜色，然后将它们分别“转移”给不同神经细胞，用以观察细胞的生长过程及其相互关系。
此外，对于有些研究来说，荧光蛋白的作用可以形容为“起死回生”：一些传统方法需要把生物变成死物才能研究某些现象和过程，而以绿色荧光蛋白为主要支柱之一的现代成像技术，使得科学家可以在活的细胞中观察和研究这些过程，使部分“死物学”变成了“生物学”。
饶毅评价说：“生物学中的现代成像技术发展很快，在未来是很有前途的一个领域。成像技术很有远景，因为其既是一种研究工作中必需的手段，又是一项很基础的工作。要达到最后在生物体内看到单分子的运动，现在还完全不能实现，因为非常困难，但这也是科学研究很有发展的一个领域。”
目前，我国相当多的生物实验室都在用绿色荧光蛋白，但在研究绿色荧光蛋白如发光机制这方面还比较少。此外，一些科学家也正在发展和开拓新的应用技术。
绿色荧光照亮一个新世界
《科学时报》2008-10-15 记者 王丹红
当诺贝尔奖网站主编问下村修为什么要这样做时，他说：“我做研究不是为了应用或其他任何利益。我做自己的研究只是为了明白水母为什么会发光。”
10月8日清晨5点左右，美国哥伦比亚大学教授马丁·沙尔菲家里的电话铃声响了，正在睡觉的他没有接。因为几天前，他刚刚将电话铃声调小，因此以为这是邻居家的电话响了。
沙尔菲当然知道当天会颁发诺贝尔化学奖，6∶10起床后，他打开笔记本，想看看“这次是哪个猪头获奖”。当登录到诺贝尔奖网站时，他却骇然发现：“我就是那个猪头!”他在接受诺贝尔奖网站主编采访时说，“这是非常有趣的发现，当然，另外两位是真正厉害的科学家……”
因发现和发展了绿色荧光蛋白质(GFP)，沙尔菲与另外两位美国科学家下村修和钱永健共同分享了今年的诺贝尔化学奖。这个工作的重要性可以与17世纪安东·冯·列文虎克发明的显微镜相媲美。
诺贝尔奖委员会在公告中说，2008年诺贝尔化学奖的故事是一个星光闪烁的例子，表明一个领域的基础研究如何在另一个领域得到广泛而重要的应用。
这是一个持续了半个世纪的故事。
“我就是想知道
水母为什么会发光”
发现GFP的故事可以追溯到第二次世界大战后的日本。
下村修1928年出生于日本京都。第二次世界大战和美国投下的原子弹中断了他的教育。尽管如此，他还是热爱科学。1955年，27岁的下村修成为名古屋大学教授平田义正的研究助理。平田给了他一个似乎不可能完成的题目：寻找一种磨碎的软体动物(海荧)的残骸遇水发光的原因。
将一个如此困难的工作交给一个没有经验的助手，似乎不可思议，但也情有可原。当时，美国一个领先的研究小组也在努力试图分离这种发光物质，平田不能将一个看似不可能成功的项目交给博士生们，因为他们需要成果才能毕业。
幸运的是，一年后，下村修得到了这种发光物，这是一种蛋白质，它的亮度比磨碎的海荧残骸高出3.7万倍。研究结果发表后，美国普林斯顿大学的弗兰克·约翰逊教授聘请他到实验室工作。作为告别礼物，平田见证了下村修被授予名古屋大学的博士学位，这是一个非同寻常的做法，因为他实际上不是一个正式注册的博士生。
在约翰逊的实验室，下村修开始寻找另一种自然发光体水母的发光原因。在1961年的整个夏天，他们俩来到位于北美西海岸的星期五港湾，收集一种名为Aequoreavictoria的水母。他们切下水母的发光边缘，将之放到滤纸上挤压，以得到所谓的“压榨物”。
一天晚上，当下村修将部分“压榨物”倒进水池时，看见它们闪闪发光，他意识到这是因为水池中有海水，海水中的钙离子与之发生了化学反应。但奇怪的是，这些残留物发出的是蓝光，而不是水母中的绿光。
那一年，下村修和约翰逊将从1万多只水母中提取到的初始材料带回普林斯顿，几个月后，他们从中纯化出几毫克的蓝光材料，将之命名为发光蛋白质。
1962年，下村修和约翰逊等发表论文，详细描述了提取发光蛋白质的过程，同时也提到他们分离出一种蛋白质，这种蛋白质在日光下呈淡绿色、灯光下呈黄色、在紫外光下呈绿色。将这种蛋白质称为绿色蛋白，也就是今天的GFP。
这是人类第一次对GFP的描述。
20世纪70年代，下村修更加专注地研究GFP的荧光性质。他发现，GFP含有一个发色团，这是一种能吸光和发光的化学基团。在紫外光或蓝光的照射下，GFP的发色团吸收光线中的能量，被激活，然后再释放出绿色波长的光。在水母体内，GFP的发色团将发光蛋白质的蓝光转换成为绿光，所以水母发出的是绿光。
而关于GFP发光的最重要的一点是，它不需要额外的蛋白质就能发光；相反，水母蛋白质或其他生物发光蛋白质都需要持续提供他能量分子才能发光。
下村修终于明白GFP为什么会发光了，但他完全不知道这种蛋白质会有什么用途，也不在乎会有什么用途，还是一如既往地作自己的研究，他和同事每年夏天都到星期五港湾收集水母，19年间收集了大约85万只水母，这一工作一直持续到1980年。
这一年，约翰逊教授退休后，下村修来到了马萨诸塞州的林洞海洋生物研究所，同时在波士顿大学做兼职教授，直至2001年退休。退休后，他又在家里的地下室继续作研究。
当诺贝尔奖网站主编问他为什么要这样做时，他说：“我做研究不是为了应用或其他任何利益。我作自己的研究只是为了明白水母为什么会发光。”
他庆幸自己在原子弹的爆炸中活了下来，而且活到了今天，因为当时他就在距离原子弹爆炸地点12公里远的地方。实际上，他不仅活下来了，而且长寿，终于在80岁时为自己40多年前的工作获得了诺贝尔奖。
两个天才 两个故事
也许，今天的三位诺贝尔化学奖获得者都应该感谢一个人：道格拉斯·普瑞金。
在佐治亚大学做研究生时，普瑞金就对水母发光蛋白质产生浓厚的兴趣，并克隆了水母的其他发光蛋白质。1980年，当下村修到林洞海洋研究所工作时，他遇到正在这里作研究的普瑞金。普瑞金被GFP迷住了，准备克隆它的基因，但发现申请基金和完成克隆都相当困难。
1987年，他天才般地想到，可以把GFP用来作为其他蛋白质的信号指示。普瑞金终于从美国癌症研究协会申请到了一笔为期三年的研究经费。1992年，他克隆出了GFP的基因，也用完了这笔钱，他没有办法继续研究，将这些基因放到细胞中，从而证明自己克隆的DNA序列是否真的正确。
这时，善良的他遵守约定，将自己克隆的GFP基因送给了沙尔菲。两人的故事始于1988年底在哥伦比亚大学召开的一次生物发光学术会议。
自从1982年成为哥伦比亚大学生物科学系的教授后，沙尔菲就开始用秀丽隐杆线虫作研究，这是一种透明的、只有几毫米长的线虫，是生物学家们常用的模式动物。但在1988年底的那个会议之前，他根本就没有听说过GFP。
一位会议的发言人在演讲中提到了GFP，这种可以自体发光的蛋白质让沙尔菲激动不已，其他的演讲他一个字也没有听进去。沙尔菲立即天才般地展望如何将GFP用到他的线虫中，照亮他的实验。但这样做需要GFP的基因。
经过几天的查询，他得知普瑞金正在克隆GFP的基因，并找到了他。“我们在电话上非常激动地聊了一个多小时，结论是我们应该马上合作，看看这种基因是否能在线虫里工作。”沙尔菲说。但随后一系列的误会导致两人失去联系，研究工作被耽误了几年。
在与普瑞金交谈后不久，沙尔菲与犹他大学的一位教授结婚，并到犹他大学工作了9个月。也就是在这段时间，普瑞金完成了他的克隆，却四处打电话找不到沙尔菲，认为他已经离开学术界。
1992年9月，一位研究生加入哥伦比亚大学沙尔菲的实验室，这位名为Ghia Euskirchen的学生曾经作过荧光方向的研究。沙尔菲希望她能做一个实验，将GFP加入到细胞中。于是，两人开始查荧光蛋白质的资料，他们找到了普瑞金的论文。
“我奇怪他为什么不联系我呢？”沙尔菲说，他还是立即打电话找到了普瑞金，普瑞金将克隆的GFP基因送给了他。一个月后，Euskirchen告诉沙尔菲，她成功了!在显微镜下，他们看到线虫在红外线的照射下发出绿光!
这一发现奠定了今天GFP革命性应用的基础：GFP可以作为示踪剂，实时观察蛋白质在细胞内的运动和变化。他们的论文发表在1994年2月的美国《科学》杂志上。
普瑞金却没有那么幸运，他离开林洞海洋研究所，到美国农业部的一个实验室工作，后来得到了国家航空和宇宙航行局(NASA)的一个工作合同，大约在两年多前，NASA取消了这个合同，普瑞金也失去了工作。如今，他是一家汽车公司的公共汽车驾驶员。
然而，普瑞金不仅将GFP的基因给了沙尔菲，还把它给了钱永健。
“他创造了一个彩虹般的调色板”
“显然，普瑞金被诺贝尔奖名单忽略了!”
钱永健在加州大学圣地亚哥分校在其获奖当天召开的记者会上这样说。但这个奖项一次最多只能给三个人，“我相信委员会作了一个艰难的决定”。
诺贝尔奖委员会在公报中说，在GFP的革命中，钱永健伟大的贡献是他延伸并丰富了研究人员手中的调色板，他创造了一个五彩缤纷的调色板，里面的发光蛋白质拥有彩虹的各种颜色。
当普瑞金的GFP基因的论文发表后，钱永健和沙尔菲同样激动。但这时，GFP只能发出绿色的荧光。与沙尔菲一样，他找到了普瑞金。
“我找到了他的电话号码并最终找到了他，令我非常惊异的是，他乐意将基因给我。”钱永健本身是一位化学家，得到GFP的基因后，他开始研究这种蛋白质的发色团的结构。他发现了这个发色团是如何在GFP的238个氨基酸中发生化学反应的。以前的研究认为，第65、66和67号的氨基酸彼此反应形成发色团，钱永健的研究进一步显示，这种化学反应只需要氧气，因此解释了这种反应为何不需要其他蛋白质的参与。
借助DNA技术，钱永健进一步在GFP上不同的部位对氨基酸进行改变，让这种蛋白质的其他部分也能吸收和发射不同波长的光。通过氨基酸重组的实验，钱永健创造出崭新的GFP变体，它们能发出更强、更多的光，如青绿色、蓝色和黄色等，让今天的研究人员能够同时给不同的蛋白质标记上颜色，实时、动态地检测它们的变化和相互作用。
但是，钱永健无法创造出发出红光的GFP。红光更容易穿透生物组织。这时，两位俄罗斯科学家Mikhail Matz和Sergei Lukyanov参加了这场GFP的革命，他们从发出荧光的珊瑚中找到了6个与GFP类似的蛋白质，其中一个就是红色。
问题是这个红色的蛋白质太大太重，无法像GFP一样嵌入基因中。钱永健的团队重新设计了这种红色蛋白质，让它变得更小更轻，从而能够加入到其他蛋白质中。
如今，这种五彩缤纷的调色板可以调制出每一种可见光的荧光蛋白质，科学家们已经用它来进行各种各样的研究，比如，给老鼠的大脑神经细胞上色，老鼠脑部闪烁着如同彩虹般的颜色；也可用于井水含砷量的探测，让带有荧光蛋白质的细菌在遇到砷时发出颜色；甚至还被用于玩具中，让玩具在黑暗中发光。
结束语
普瑞金认为自己运气不好，但他一点不后悔将GFP基因给了两位科学家。他说，钱永健和沙尔菲做了自己难以做到的非常伟大的工作，“那时，我知道我将离开这个领域，我的经费已经用完了”。“如果他们有机会来我这里，他们应该请我共进晚餐”。
尽管以前诺贝尔化学奖的工作都与生物学相关，但美国康涅狄格学院的计算机化学家Marc Zimmer认为这不会让化学家感到不安，Zimmer正致力于让GFP更好更亮，他说：“钱永健是一位化学家，沙尔菲当然也是一位化学家，他的兴趣是蛋白质的结构。(GFP)如今被广泛应用于生物学，但所有的工作都来源于化学。”
对称性破缺的胜利
《科学时报》 2008-10-15 记者 王丹红
虽然对称与守恒是现代物理学的核心，但物理学依然执迷于对称中的“破缺”。
2008年10月，诺贝尔奖委员会第三次将物理学奖授予在对称性破缺领域作出杰出贡献的科学家。因发现了亚原子物理学中的自发对称性破缺机制，日裔美籍科学家南部阳一郎将获得一半的奖金；另外两位日本科学家小林诚、益川敏英则因发现对称性破缺的起源，共同分享另一半的奖金。
现代物理理论认为，宇宙爆炸时应产生同等数量的正物质与反物质，二者相遇会湮灭，如果真是这样，那么世界将一无所有，人类也不会存在。但事实并非如此，在那场开天辟地的大爆炸中，正物质终于战胜反物质，世界得以幸存。物理学家们说，对称性破缺是隐藏在其中的关键原因。
最早对宇宙对称性提出挑战的是两位华人物理学家。1956年，理论物理学家李政道和杨振宁提出，在弱相互作用下宇称不守恒，两人因此分享了1957年的诺贝尔物理学奖；1964年，美国科学家詹姆斯·克罗宁和瓦尔·菲奇在实验中发现了K介子衰变过程打破了宇称和电荷的联合对称，他们因此获得1980年诺贝尔物理学奖。
目前，仍然还有在爆炸之初产生的同类对称性破缺没有得到解释。2008年度获诺贝尔物理学奖的三位科学家提出的理论为这些问题的解释提供了重要线索，他们将人类探索物质世界起源的旅程带到了最后一步，这一步也许就在眼前，但也可能远在天边。
对称中的破缺
许多年来，物理学家们一直在寻找隐藏在纷繁表象下的自然法则。他们认为，自然法则应该是完美对称和唯一的，这在绝大多数情况下是行得通的。
从麦克斯韦的电磁学方程到爱因斯坦的质能守恒定律，物理学中的对称性不仅仅只具备审美意义，它们能简化许多复杂的计算，并在用数学公式描述宏观世界中起着决定性的重要作用。一个更为重要的事实是，对称性所包括的守恒定律也适用于宏观世界的许多情况，比如，能量不会在基本粒子间的碰撞中消失；也就是说，碰撞前后的能量是相同的，这就是对称。
粒子物理学的基本理论描述了三种类型的对称：镜像对称、电荷对称和时间对称。镜像对称是像与物相对于镜面对称，即像和物的关系为等大、正立；电荷对称是指除了所带电荷相反外，正反粒子的所有性质完全一致；时间对称则是指微观层面上，无论时间向前还是逆转，物理事件具有同等的独立性。
但也有对称性解释不了的现象。
20世纪中期，对称性破缺首先出现在对物质本质的研究中。这时的物理学家们有一个伟大的梦想：将组成物质的所有基本粒子和控制这些粒子的全部力量统一到一个理论中。他们提出了标准模型，但这个模型有一个缺陷：它没有描述到重力；而且，如果这个模型中所有的力量完美对称，那么质量将不会存在，但这不是事实。
最先对宇宙的对称性提出质疑的是两位理论物理学家。1956年，当李政道和杨振宁提出弱相互作用中宇称不守恒的理论时，几个月后，华人物理学家吴健雄等通过实验证明了这个理论，世界为之震惊。一年后，两人即获得诺贝尔物理学奖，颁奖词写道：他们对所谓的宇称不守恒的深刻研究导致了基本粒子中的重要发现。
然而，当时物理学界还是认为，宇称和电荷的对称不可能同时被打破。1964年，一种新的破缺出现在一种陌生粒子的衰变中，美国科学家詹姆斯·克罗宁和瓦尔·菲奇在这个实验中观察到了宇称和电荷对称都被打破了，说明自发性破缺早在宇宙形成之初就已经存在，物理学家彻底被震撼，他们无法解释这种现象。
这种状况在1972年得到了解释。当时，名古屋大学28岁的小林诚博士和32岁的益川敏英合作，提出“小林—益川理论”，在标准模型的框架内解释了对宇称和电荷破缺现象，但需要将夸克的数量增加到6种，因此还应该有3种新夸克，他们认为，造成宇宙中正粒子多于反粒子的原因是夸克的反应衰变速率不同。
这一大胆预言得到了精确求证。1974年，粲夸克被发现；1977年，底夸克被发现；1994年，顶夸克被发现。2001年，位于美国斯坦福的线性加速器中心和日本高能加速器机构的两个巨型粒子探测器独立证实这种对称性破缺，完全证明了30年前提出的“小林—益川理论”，也就是对称性破缺的起源。
这意味着，标准模型所预言的61种粒子中的60种，均得到实验数据的支持与验证，最后一个未被发现的就是希格斯粒子。
破缺下的对称
标准模型虽然包含了组成物质的所有基本粒子，以及4种基本力中的3种，但它不能解释为什么这些力如此不同？为什么代表这些力的基本粒子的质量也是如此不同？质量究竟从哪里来？
1960年，美国芝加哥大学的理论物理学家南部阳一郎绘制了一幅质量形成的路线图。
自发对称性破缺的概念早期出现在凝聚态物理中。刚开始，南部阳一郎从事超导现象的理论研究，超导是指电流突然失去阻力的一种现象。他首次将描述超导现象的自发对称性破缺应用于粒子物理学的世界，在某种程度上揭示出大自然混乱表象上所隐藏着的对称性。
所谓自发对称性破缺是指在一个物理系统中，概括整个系统动力状态的函数拉格朗日量具有某种对称性，而描述系统最低能阶的基态却不具有该对称性。实际上，我们每天的生活中都有对称性破缺的情况发生，比如，一支以笔尖直立于水平面上的铅笔，它在每个方向上都具有完美的对称，但铅笔会朝某一个方向倒下，对称虽被打破了，但铅笔处于了最稳定的状态。
南部阳一郎最早意识到真空态适合于自发对称性破缺的研究。因为在物理学中，真空是最不具有对称态的最低能量态，之后几十年的时间里，他的理论被证明非常有用，渗透到了标准模型的所有领域。今天，这些理论常常被用于强作用力的计算。
上帝的粒子
但是，南部阳一郎的理论和“小林—益川理论”还是不能解释宇宙大爆炸之初的另一种同类对称性破缺。这就是1964年英国物理学家希格斯(P.W.Higgs)提出的希格斯机制。
这是希格斯为解决质量来源而提出的猜想。物理学家们认为，在宇宙大爆炸之初，所有的力在各个方向都是对称的，所有粒子的质量都是零，但希格斯场就像直立的铅笔一样，是不稳定的，当宇宙温度开始冷却时，希格斯场跌落到最低能量状态，即真空状，这时对称性消失，希格斯场变成了一锅“粒子汤”：粒子们吸收不同能量的力场并获得不同的质量，物质因此如此纷繁复杂。
希格斯粒子就是希格斯场的代表，它被认为是物质的质量之源，是标准模型的基石。1988年，诺贝尔物理学奖获得者莱德曼将这种粒子称为“上帝的粒子”，称它是“指挥着宇宙交响曲的粒子”。
2000年，欧洲粒子物理中心的研究人员似乎在世界最大的正负电子对撞机上看到了它的踪影，但当时的统计数据不足以作出确切的推论，希格斯粒子如同歌剧院的幽灵，闪现一下又消失在黑暗之中。
希格斯曾经说过，如果总不能证实希格斯粒子的存在，那么他将会“非常、非常困惑”，因为他“无法想象除此之外还能怎样解释物质是如何获得质量的”。
然而，物理学家们坚信，如果希格斯粒子存在，就一定要找到它，他们将希望寄托在2008年9月10日开始运行的大型强子对撞机；但也有可能找不到，那么标准模型这座大厦就会轰然倒塌。不过，物理学家们已经作好了准备，他们知道，如果希格斯粒子被证实不存在，标准模型垮了，一定还会有另一种崭新的理论来支撑这个世界。
从1899年汤姆逊爵士发现电子开始，在一个多世纪的时间里，物理学家一直在孜孜不倦地致力于理解物质世界的本源，获得关于这个世界的终极知识。随着大型强子对撞机的运行，这个谜底可能会在2010年左右被揭开。
但如果希格斯粒子最终被证明不存在，那么人类将不得不目睹终极理想再次远离我们而去。
可以作这样的预言，如果希格斯粒子被发现了，诺贝尔物理学奖会再次授予这一领域的研究。这一时刻，我们祝福今年79岁的希格斯能够长命百岁。
远未终结的艾滋病研究之战
《科学时报》 2008-10-15 记者 王丹红
来自欧洲的3位科学家囊括了2008年度的诺贝尔生理学或医学奖。
第一位获奖者是德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森，他因“发现导致宫颈癌的人乳头状瘤病毒(HPV)”，将分享一半的诺贝尔奖金；第二位和第三位获奖者是法国科学家弗朗索瓦丝·巴尔-西诺西和吕克·蒙塔尼，因发现人体免疫缺损病毒，即艾滋病病毒(HIV)，他们共同分享另一半的诺贝尔奖金。
发现病毒 荣获桂冠
诺贝尔奖的公布不只是大喜的时刻，也是大悲同时爆发的时刻，因为一项诺贝尔奖一次只能最多授予3个人，在2008年度的诺贝尔奖获得者名单中，一位为艾滋病研究领域作出基础性贡献的美国科学家不在此列。
美国《科学》杂志在题为《令人惊讶的诺贝尔奖》文章的开头这样写道：“在故意冷落怠慢了一位世界最著名的病毒学家之际，卡罗琳医学院诺贝尔生理学或医学奖评审委员会今天(10月6日)宣布，法国巴斯德研究所的吕克·蒙塔尼和弗朗索瓦丝·巴尔-西诺西获得诺贝尔奖，以表彰他们发现导致艾滋病的病毒。这一决定忽略了(美国)马里兰医学院人类病毒研究所的罗伯特·盖洛，他曾与蒙塔尼在艾滋病病毒的发现和与之相关的测试专利问题上长期激烈争执。”
然而，蒙塔尼和盖洛早已握手言和。蒙塔尼在获奖当天表示，“我为罗伯特·盖洛感到遗憾，证明艾滋病病毒导致了艾滋病是一项重要的工作，盖洛在其中发挥了非常重要的作用。”盖洛也为自己没有获奖深感“失望”，但他在当天发表的声明中向3位获奖者表示祝贺：“今晨读到蒙塔尼博士的言词，我甚欣慰，他表明我值得同等尊重。”
在不到30年的时间里，这两项重大的突破性发现带来的一系列诊断、测试和治疗方法，有效遏制了宫颈癌和艾滋病的广泛传播，人类因此受益。然而，科学家在获得造福人类的发现同时，也陷于荣誉与利益之争；令人心慰的是，他们携手解决了纷争，共同沉浸在伟大发现所带来的喜悦之中。
相信自己的眼睛
世界上超过5%的癌症是因HPV的感染引发的，而它所导致的宫颈癌，是仅次于乳腺癌的女性第二大常见癌症。每年，全球约有50万女性被诊断患上宫颈癌，25万人死于这种疾病，而且绝大多数是在发展中国家。
20世纪70年早期，楚尔·豪森一反传统教条，假定HPV是导致宫颈癌的罪魁祸首，经过10年的实验，他的假设得以证实。科学家们在此基础上研制出宫颈癌疫苗，这是人类发明的第一个癌症疫苗，为攻克其他癌症提供了借鉴意义，今年72岁的楚尔·豪森也因此成为德国的第79位诺贝尔奖获得者。
又是一个逆流而上、充满辛苦抗争的科学发现故事。
楚尔·豪森1936年出生于德国，20世纪50年代末，在德国杜塞尔多夫大学攻读医学博士期间，他对传染性疾病和微生物学产生兴趣，1961年，他在杜塞尔多夫大学微生物研究所获得了第一份工作，做与疫苗相关的工作，并在这里获得了到美国宾夕法尼亚大学医学院工作的机会。在美国，他师从病毒学家沃纳·亨利和他的夫人，“亨利夫妇非常和善地指出我所不知道的事，我在这里获得许多技术专长和经历。”
3年后，德国符兹堡大学为楚尔·豪森提供了一个独立的实验室，在这里，他开始怀疑因性接触而传播的宫颈癌是由单纯疱疹病毒引发的观点，而这正是当时学术界盛行的看法，HPV被认为只会在手足等部位引发普通的皮肤疣。但楚尔·豪森相信自己的眼睛，因为即使使用了最先进的分子生物学技术，他也没有能在宫颈癌细胞中发现过疱疹病毒。
1972年，36岁的楚尔·豪森被命名为埃尔兰根—纽伦堡大学病毒学系的教授，他建立了一套系统来测试包括HPV在内的其他怀疑病菌。但当时，“许多人都认为他发疯了。”欧洲宫颈癌协会总裁菲利普·戴维斯说。
1974年，楚尔·豪森参加了在美国佛罗里达召开的一个国际学术会议，准备在这个会上展示宫颈癌细胞中没有单纯疱疹病毒的研究结果。就在他准备演讲之前，一位来自芝加哥的研究人员报告说，他在一个宫颈癌组织切片中分离出40%的单纯疱疹病毒基因组。当楚尔·豪森开始演讲时，听众席安静得鸦雀无声，他的结果因没有实质性意义而被忽略了。这成为他职业生涯中的一个低潮。
1977年，楚尔·豪森成为德国弗莱堡大学病毒研究所所长，他的研究小组从一个生殖器疣中分离出一种HPV类型，令人失望的是，这种HPV6并没有出现在宫颈癌细胞中。不久后，这个研究小组又分离出HPV11，却发现它与宫颈癌活组织切片上相关的基因组序列距离遥远。这时，研究小组的一位博士生从宫颈癌活组织切片上成功克隆出一种新型病毒HPV16，他们立即发现，一半以上的宫颈癌活组织切片中均有这种病毒。再进一步，研究所的研究人员们分离出HPV18，17%～20%的宫颈癌是由这种病毒造成的。
1983年，楚尔·豪森出任德国癌症研究中心主任，这时他已经能够证明HPV16和HPV18广泛存在于宫颈癌活组织切片中，之后的研究发现，这两种类型的病毒出现在全世界大约70%的宫颈癌活组织切片中。
“那时，病毒学家以及所有的妇科医生都认为，他关于HPV的想法是一个非常奇怪的观点。”楚尔·豪森的前同事、德国科隆大学的病毒学家希尔伯特·菲斯特说，“但他对自己的想法坚信不移，不在乎他所引发的争议。”
慕尼黑技术大学妇科学系主任评价说：“他的工作直接影响我们每天的生活，多年来，我们一直能够鉴别出处于宫颈癌高风险状态的女性。如今，作为他工作的一个结果，我们有了疫苗，可以在年轻女性接触性生活之前为她们提供保护。”
2004年11月和12月，葛兰素史和默克这两家制药业公司分别宣布，历经3年的临床试验显示，宫颈癌疫苗几乎100%地对抗HPV16和HPV18；2006年，默克制药公司和葛兰素史克制药公司生产的两种宫颈癌疫苗面世，一年之内，包括美国、英国、加拿大和澳大利亚等在内的80个国家先后批准了这种疫苗的使用。现在，全球各地每年有约50万的女性接种了宫颈癌疫苗。
发现之争
1981年，美国西部的加州和东部的纽约同时报告出了一种新疾病症状：一群曾经健康的年轻男性出现威胁生命的疾病症状，他们以前从未出现过这种状况。美国疾病预防和控制中心(CDC)立即成立了一个特别工作小组，对此情况进行研究。
特别工作小组的调查发现，这种疾病正在全球快速流行。1982年，CDC将这种疾病命名为“获得性免疫缺陷综合征”(即AIDS或艾滋病)，并确定这是一种新疾病，发生率正在快速上升。据估计，全世界已有2500万人死于这种疾病，3300万人携带该病病毒。
CDC的调查结果促使全球的科学家们开始寻找导致这种疾病的元凶，包括法国巴斯德研究所病毒学家吕克·蒙塔尼的研究小组，和美国国家卫生研究院国家癌症研究所病毒学家罗伯特·盖洛。
弗朗索瓦丝·巴尔-西诺西当时正是蒙塔尼小组的成员。1983年，他们从法国一位淋巴结肿大的早期AIDS患者的组织切片中分离并培育出淋巴结细胞，检测出一种逆转录酶的活性，证明感染因子应该是某种逆转录病毒，这种病毒会将自己的DNA融合到宿主的基因组中。他们将这种新发现的病毒命名为“淋巴腺病相关病毒”(简称LAV)。
但蒙塔尼的实验室不能证明他们的病毒导致了艾滋病，他将病毒样本送到美国国立卫生研究院罗伯特·盖洛的实验室后，请他帮助鉴定和审阅。1984年，盖洛的实验室在美国《科学》杂志上连续发表4篇文章，宣布他们发现的类似病毒与艾滋病有关，并将这种新病毒命名为“人类T淋巴细胞III型病毒”(简称HTLV-Ⅲ)。
经过对比，蒙塔尼发现盖洛所谓的独立发现的病毒正是他送给盖洛请求鉴定的LAV。他发表声明，指责盖洛剽窃他的研究成果。双方各执一词，法庭也难以作出判决。
1986年，国际病毒分类委员为给这一尚存争议的病毒命名，放弃了蒙塔尼的LAV和盖洛的HTLV-Ⅲ，而是取名为“人体免疫缺陷病毒”(HIV)，并沿用至今。
1987年，实验室中的争论上升到两国最高领导层，时任美国总统里根和法国总理希拉克为双边调停达成共识：双方“共同发现这种病毒”、两国平分数以百万美元的艾滋病血液检测专利使用费。蒙塔尼和盖洛不仅冰释前嫌，而且化干戈为玉帛，在当年的《自然》杂志上以共同署名的方式发表了一篇列举艾滋病研究编年史的文章。
然而，1990年《芝加哥论坛报》发表的一篇长篇调查性文章再次点燃战火，文章质疑盖洛的实验室是否偷窃了蒙塔尼实验室的病毒样品，美国国家卫生研究院因此实施专门调查，国会也介入，但盖洛终于证明他和他的研究团队没有不端行为。1991年的重复调查显示，蒙塔尼的样品污染了盖洛的样品，才导致两方的研究成果如此接近。实际上两人都分别发现了HIV，只是蒙塔尼在前，盖洛在后。
从此以后，盖洛和蒙塔尼和睦共处，2002年，两人各自在《科学》杂志上撰写文章，声称共同为这种病毒的发现作出了重要贡献。观察家认为，这些文章为双方共同分享诺贝尔奖扫清了障碍。
“战斗仍未结束”
楚尔·豪森说，宫颈癌疫苗研制成功是对他一生工作的最好证明，但他仍然有些遗憾地认为，这种疫苗应该再早几年出现。1984年，当他确信HPV是导致宫颈癌的病毒时，他向制药公司建议研制对付HPV的疫苗，“这些病毒的结构很简单，我们可以做些事情，但我所接触的公司都不相信这事有利可图，他们说还有更紧迫的事等着解决。”
2003年3月，楚尔·豪森在德国国家癌症中心主任的岗位上退休，但他仍然能继续在这个中心继续工作，因为他的夫人是这里的一位病毒学教授，她手里拥有全部106种HPV类型。
然而，这次诺贝尔奖的获奖者名单仍将在学术界激起阵阵涟漪，但科学家们还是尊重并理性地接受了诺贝尔奖评审委员会的决定。美国国家卫生研究院过敏和传染病研究所所长、病毒和免疫学家约翰·内德哈勃尔说，“长久以来，诺贝尔奖委员会都是将奖项授予第一个作出种子性观察或发现的个人或小组，这一次，他们也是这样做的。诺贝尔奖总是伴随着大喜和大悲，这取决于谁是获奖者以及你是谁。”
在2008年10月6日举行的新闻发布会上，诺贝尔评审委员会明确指出，他们作出决定的最重要因素是谁第一个发现了这种病毒，而不是证明病毒与艾滋病的关系、或者后来两个敌对实验室达成共享荣誉与利益的协议。诺贝尔生物学或医学奖评审委员会主席汉斯·约恩瓦尔说：“在决定究竟是谁做出了足以获得诺贝尔奖的发现时，我认为我们是专家，而不是律师。”
在评价HIV发现的重要性时，评审委员会的公告说：“在此之前，医学界和科学界从来没有如此快地发现、鉴别出一种全新疾病的起源，并提供治疗方法。”“这个新发现导致了鉴别感染的血液测试方法、能够延长患者生命的抗逆转录病毒药物方法。如今，这种测试已用于血液捐赠的扫描，使用于输血和制作血液产品的血液供应更加安全。”
蒙塔尼现在是位于法国巴黎的国际艾滋病研究和预防基金会主任，在得知获诺贝尔奖的消息时，他正在科特迪瓦共和国的阿比让城参加一个HIV学术会，他说，对付艾滋病的战斗还没有结束，他现在正在研究一种方法，希望能够根除感染者体内的HIV。
巴尔-西诺西仍然在巴斯德研究所工作，如今，她成为诺贝尔奖历史上的第37位女性获奖者。相较之下，男性共有745位获奖者。
微观粒子物理学的一条基本规律
《科学时报》 2008-10-15 记者 陆琦
清华大学物理系教授邝宇平院士、中国科学院理论物理研究所所长吴岳良院士、中国科学院研究生院教授苏刚、清华大学高能物理中心教授何红建、中国科学院理论物理研究所欧阳钟灿院士解读2008年诺贝尔物理学奖获奖项目：微观粒子物理学的一条基本规律。
瑞典皇家科学院10月7日宣布，2008年诺贝尔物理学奖一半奖给美籍日裔科学家南部阳一郎，以表彰他“在亚原子物理中自发对称性破缺机制的发现”；另一半奖给两名日本科学家小林诚和益川敏英，以表彰他们“关于对称性破缺起源的发现，该发现预言大自然中至少存在三种不同的夸克”。
获奖的3位理论物理学家所建立的理论基本而深刻，对人们认识由基本粒子组成的微观世界的结构及其运动规律以及宇宙的起源起到了重要的推动作用。
《科学时报》就此采访了理论物理领域的5位学者。其中清华大学物理系教授邝宇平院士指出：“南部阳一郎的工作和小林诚、益川敏英二人的工作虽然都属于对称性破缺的研究，但属于两个不同的方面。”
对称性与对称性破缺
对于大自然中的对称性现象，我们一点也不陌生，比如人体是左右对称的，物与像之间具有镜像反射对称性，古建筑的窗棱图案常具有平移对称性等。
直观上看，对称是物体相同部分有规律地重复。深入到数学、物理层面，邝宇平指出，对称性是指对象在某种变换(例如空间反射、转动、平移)下的不变性。这里的“对象”可以是图形，也可以是物理规律。“对称性是物理学中最普遍和根本的概念。”
“尽管在物理学中对称性思想起着巨大的认识论作用，但是科学家的发现越来越展示了这样一个事实：对称性破缺一样具有重大的科学意义，它揭示了自然界演化发展的一条基本原理。”中国科学院理论物理研究所所长吴岳良院士表示。
与对称性相反，对称性破缺是指在一定变换下所表现的可变性或对称性的降低。也就是说，对象的某一特征在一定变换下不再保持不变，其对称性遭到破坏。例如，附以一条半径或一个标记点的圆盘是均匀、无标记的圆盘的对称性破缺，椭圆是圆的对称性破缺，固态是液态的对称性破缺等等。
中国科学院研究生院教授苏刚举了一个形象的例子：当体重差不多的两个小孩在玩跷跷板时，两个小孩分坐两端，在静止状态下，跷跷板保持水平状态，达到平衡。
当一个小孩离开后，跷跷板失去平衡，有小孩的一端着地，另一端则必然上翘，使原来的水平状态被打破，原有的对称性就发生了破缺。
“李政道、杨振宁在20世纪50年代中期发现弱相互作用过程中宇称不守恒，可谓是对称性破缺的重要突破。”吴岳良说。
粒子物理的一条基本规律
对称性破缺包含两种形式，即对称性的显式破缺和对称性的自发破缺。
“对称性的自发破缺是指描述系统内部相互作用的物理规律所具有的对称性被该系统的最低能量态(即真空基态)所破坏，而对称性的显式破缺是指该物理规律的表述本身就包含破坏该对称性的特征。物理学界普遍认为自发对称性破缺比显式对称性破缺更为基本和自然。”清华大学高能物理中心教授何红建向记者解释道。
苏刚说：“对称性自发破缺的重要性除了在粒子物理领域体现出来之外，还是其他领域如宇宙学、化学、生物等领域的普遍现象。”
“对称性的自发破缺这一概念就是南部阳一郎于1960年率先把超导的理论引进粒子物理学中的。这一引进具有重要的方法论意义。”邝宇平曾在国外听过南部阳一郎的报告，虽然没有深入的交流，但是非常了解南部阳一郎的学术思想。
“简单地说，南部阳一郎给出了一个机制，即对称的运动方程可以导致不对称的物理态。”邝宇平进一步解释，“对称性自发破缺的本质在于：在一些理论中，具有某一特定对称性的方程可以解出不具有这种对称性的物理态，使得物理观测量反映出对称性破坏的效应。这个机制是微观粒子物理学的一条基本规律。”
听起来似乎很深奥，吴岳良用一个简单的例子进行了解释：放在山顶的一个球，这个球处于完全对称的状态，然而，其状态是不稳定的，因为极轻微的扰动力就可以让球沿一特定方向滚下山。此时，对称性被破坏，因为球滚动的方向具有区别于其他任何方向的特征。
“其实，理论物理大师Heisenberg早在1928年就研究了铁磁系统中的空间转动对称性的自发破缺；而南部阳一郎在粒子物理系统中提出的对称性自发破缺机制却与基本粒子的质量产生紧密相关，这与Heisenberg的研究很不一样。”何红建指出，“南部阳一郎模型已经很好地解释了质子和中子在低能近似理论中如何通过对称性的自发破缺获得质量并与实验数据吻合，然而对于更为基本的粒子(如电子和夸克等)，其质量的产生机制至今都是未知数，尚无实验证实。”
30年前的预言
“确切地说，南部阳一郎在粒子物理中的贡献是提出了由动力学引起的手征对称性自发破缺的概念，由此可使得轻夸克(组成物质最基本的粒子)获得动力学质量的起源来解释构成原子核的中子和质子的质量。”吴岳良表示，“而小林诚和益川敏英的贡献是预言了三代夸克的存在，并给出了CP破坏的一种可能机制，但是并没有回答和解释CP破坏的起源，如要理解宇宙中观察到的物质—反物质不对称，还要求引进新的CP破坏源。”
吴岳良说，李政道先生在与小林诚和益川敏英同一时期首先提出了CP对称性自发破缺的概念。最近他们的研究表明，这个想法可在简单的双Higgs二重态模型中实现，它不仅可解释小林诚和益川敏英的CP破坏源，还给出了新的CP破坏源。
早期，科学家认为，基本粒子的运动规律对于正、反粒子互换(C)和空间反演变换(P)具有对称性，但是后来实验发现有千分之二的破坏被称为CP破坏。
1972年，当时29岁的小林诚和33岁的益川敏英发表论文，提出只要存在三代以上夸克，CP破坏就可能发生。
发表这篇论文时，科学家只发现了3个夸克(u,d,s)，即1.5代；而小林诚—益川敏英(KM)的理论中包含有6个夸克，所以论文发表后未引起人们的注意。随着一些基本粒子如J/?鬃、重轻子等的发现，人们开始关注KM理论。另外3种夸克(c,b,t)分别发现于1974年、1977年和1995年；从1995年至今再无别的新夸克被发现。
“长寿命b-夸克的发现提供了新的可能性去测试CP破坏，人们因此在斯坦福大学和日本高能加速器研究机构(KEK)建立了‘B-工厂’，所有的测量结果和实验数据都显示出与小林诚和益川敏英在30多年前的理论预言惊人的一致。”苏刚说。
“小林诚和益川敏英的工作无法提供正确的宇宙学CP破坏参量。”邝宇平表示，“宇宙的起源，物质多于反物质，这需要满足很多条件，其中有一条就是要有较强的CP破坏。但是他们研究给出的CP破坏数值远远小于要求的，不足以解释。因此，我们还需要找到新的造成CP破坏的机制。”
迄今为止，产生自然界所有基本粒子质量的自发对称性破缺机制和显式CP对称性破缺产生的原因完全是未知数。科学家已经提出了无数模型来解释，但没有一种模型提供的解释得到实验证实(包括1979年获诺贝尔物理学奖的电弱统一模型)。何红建表示：“大型强子对撞机LHC于2008年秋正式启动，全世界科学家都期待着LHC的崭新实验数据，它也将解答2008年诺贝尔物理学奖工作无法回答的悬念。”
诺贝尔奖并不遥远
“好多年前就有人提议这几位科学家应该得诺贝尔奖，但是粒子物理方面够诺贝尔奖水平的工作实在太多。”邝宇平感慨道。
“要说起来，南部阳一郎和周光召先生比较熟悉，他们是同辈，研究内容也有相关性。周光召先生关于轻夸克轴矢流部分守恒定理的重要工作就是那个时期做出来的。”吴岳良告诉记者，“我去日本访问的时候，小林诚当时是日本KEK理论部的主任，和他有过讨论。小林诚给我的印象是：认真，说话不多，看问题比较深刻。”
今年是2002年小柴昌俊获诺贝尔物理学奖以来，时隔5年日本学者再度摘得物理学奖；也是1949年汤川秀树以来，日本学者第5次获得诺贝尔物理学奖。
“这和日本从明治维新以后就开始重视基础研究是分不开的。”邝宇平指出，“当科学家作探索自然规律的基础研究时，并不确切知道这种研究将来会产生何种经济效益，但每当一个新的重大基本规律被发现后，通常会带来新技术的发展乃至技术革命。”
20世纪初，人们用粒子碰撞实验探索原子内部的结构。这是一个纯粹的探索微观物质结构的基础研究。研究发现，当把在19世纪末已发展得近乎完美的经典物理理论用于所发现的原子结构时就产生了根本性矛盾。由此物理学家逐步发展了全新的量子理论，成为20世纪科学发展史上一个划时代的里程碑。若干年后，在量子理论基础上逐渐发展出半导体、超导、激光等高新技术，成为当今造福于人类社会的主要技术支柱。
“我们并不知道研究粒子物理会带来什么新技术，就跟当初研究原子的时候并不知道会出现激光一样。”邝宇平指出，“但如果不研究，就丧失了新发现的可能性。”
小林诚和益川敏英的获奖论文是发表在日文期刊上的。对此，中国科学院理论物理研究所欧阳钟灿院士表示：“学术论文的真正价值在于其内容本身，而非发表在何种期刊上。”
在欧阳钟灿担任理论物理所所长期间，小林诚曾访问过理论物理所，欧阳钟灿说：“他们并不强调发表文章的数量多少、是否SCI、影响因子有多高。够诺贝尔奖的工作，不论发表在哪儿，都会被大家认可。”
“很多科学家的工作都差不多在同一水平，究竟诺贝尔奖落到谁的手里，会有一定的偶然性；但是，在重要方向和领域一定会做出能够揭示自然规律的工作，这是必然的，并且一些原创性工作往往表现出自然界规律的某种简捷美。”吴岳良指出，“一些获得诺贝尔奖的工作离我们的研究并不很远，只要我国继续保持对基础研究的重视和投入，营造一个良好的学术氛围，相信在中国土地上做出诺贝尔奖的工作也将会是必然的。”
