1981-2000的生物学诺贝尔奖项目简介

关于大脑两半球功能
专属的研究
斯佩里
Roger W. Sperry
美国
加利福尼亚技术研究所1913年—1994年
关于视觉系统信号
处理的研究
休贝尔
David H. Hubel
美国
哈佛医学院
1926年—
威塞尔
Torsten N. Wiesel
瑞典
哈佛医学院
1924年—
斯佩里把猫、猴子、猩猩联结大脑两半球的神经纤维割断，称为“割裂脑”手术。

这样两个半球的相互联系被切断，外界信息传至大脑半球皮层的某一部分后，不能同时又将此信息通过横向胼胝体纤维传至对侧皮层相对应的部分。

每个半球各自独立地进行活动，彼此不能知道对侧半球的活动情况。

1961年斯佩里设计了精巧和详尽的测验，在作割裂脑手术的人恢复以后，进行了神经心理学的测定，获得了人左右两半球机能分工的第一手资料，发现两半球机能的不对称性，右半球也有言语功能，从而更新了优势半球的概念。

裂脑人的每一个半球都有其独自的感觉、知觉和意念，都能独立地学习、记忆和理解，两个半球都能被训练执行同时发生的相互矛盾的任务。

斯佩里的研究，深入地揭示了人的言语、思维和意识与两个半球的关系，成绩卓著。

在20世纪50年代晚期，休贝尔和威塞尔测试了猫的视皮质细胞反应。

他们把微电极埋在猫的视皮质细胞中，尽管他们不能选择某个特定细胞，但可以把电极以大约正确的方式插在某处，因此可以了解他们到达了什么地方。

而当研究者在屏幕上打出一些光影或者其他图形时，猫就用带子系好，藉已固定好猫的头部，研究者就可以知道是网膜上的哪一部分是图像显现之处，然后把这个被刺进的皮质区进行连接，透过放大器和扬声器，他们可以听到细胞启动的声音。

其结果显示细胞对一个横向的线或者边缘有强烈反应，但对点、斜线或直线只有非常微弱的反应，或者根本就没有反应，之后的研究继续显示：有些细胞对某些处在一个角度上的线条、垂直线条、直角或者明显的边缘线，都有特别的反应，很明显，视皮质的细胞是非常专业化的，它们只对视网膜上的图像的某些特定细节有反应。

关于前列腺素和有关活性物质的发现
贝格斯特隆Sune K. Bergström
瑞典
卡罗林学院1916年—2004年
萨米埃尔松
Bengt I. Samuelsson
瑞典
卡罗林学院
1934年—
万恩
John R. Vane
英国
Wellcome研究实验室
1927年—2004年
萨米埃尔松的老师贝格斯特隆在他刚迈进科研大门时就引导他参与分离和鉴定前列腺素的工作。

1962年他和老师在继分离出两种纯前列腺素的结晶之后，又测定出了前列腺素的分子结构。

1964年他们共同宣布这类生物活性物质是存在于肉类和蔬菜中的脂肪酸——一种不饱和油脂的组成要素。

而且，他还进一步阐明使脂肪酸与氧化合构成前列腺素的详细过程。

他在对前列腺素在体内的代谢机制进行了研究之后，发现人体内的酶能使前列腺素失去活性，并找到了原因，从而使合成化学家能够胸有成竹地设计出每种能对抗酶代谢的前列腺素衍生物。

为进行生物试验和临床应用，提供了一批外用时间长、效果好的前列腺素药品。

尤其重要的是，他和英国科学家万恩在1969年分别发现了新的类似前列腺素的生物活性物质——凝血腺素。

它除了能使机体内的各种平滑肌收缩外，连具有使血小板凝集的作用。

在此基础上，万恩研究组又进一步发现了抗凝血腺素——前列环素。

它能够抑制血小板的凝集。

且于前列腺素、凝血腺素和抗凝血腺素的相继被发现，人们对身体如何有效地控制血液的凝结作用有了清楚的了解，为一些疾病的治疗提供了新的广阔前景。

发现了能自发转移的遗传基因
麦克林托克
Barbara McClintock
美国
冷泉港实验室
1902年—1992年
基因在染色体上作线性排列，基因与基因之间的距离非常稳定。

常规的交换和重组只发生在等位基因之间，并不扰乱这种距离。

在显微镜下可见的、发生频率非常稀少的染色体倒位和相互易位等畸变才会改变基因的位置。

可是，麦克林托克这位女遗传学家，竟然发现单个的基因会跳舞：从染色体的一个位置跳到另一个位置，甚至从一条染色体跳到另一条染色体上。

麦克林托克称这种能跳动的基因为“转座因子”（目前通称“转座子”，transposon）。

麦克林托克理论的影响是非常深远的，她发现能跳动的控制因子，可以调控玉米籽粒颜色基因的活动，这是生物学史上首次提出的基因调控模型，对后来莫诺和雅可布等提出操纵子学说提供了启发。

转座因子的跳动和作用控制着结构基因的活动，造成不同的细胞内基因活性状态的差异，有可能为发育和分化研究提供新线索，说不定癌细胞的产生也与转座因子有关。

转座因子能够从一段染色体中跑出来，再嵌入到另一段染色体中去，现代的DNA重组和基因工程技术也从这里得到过启发。

转座子的确是在内切酶的作用下，从一段染色体上被切下来，然后在连接酶的作用下再嵌入到另一切口中去的。

创立抗原选择抗体学说，发明单克隆抗体技术
杰尼
Niels K. Jerne
丹麦
巴塞尔免疫研究所1911年—1994年
科勒
Georges J.F. Köhler
德国
巴塞尔免疫研究所
1946年—1995年
米尔斯坦
César Milstein
英国
英国医学研究委员会
分子生物实验室
1927年—2002年
杰尼提出的三个学说：抗体形成的“天然”选择学说、有关抗体多样性发生的学说和免疫系统的网络学说,为现代免疫学的建立奠定了基础。

1955年，他首先提出了抗体形成面“天然”选择学说。

他认为最初进入动物体内的抗原有选择地与“天生”就存在于体内的“天然”抗体结合，然后一起进入细胞，并给细胞以信号，使细胞产生更多的相同抗体。

这个学说与其他抗体形成学说明显的不同之处是，它主要强调了抗原的选择作用和体内“天然”抗体的存在。

这个学说是正确阐明抗体形成机制的先驱。

它开创了免疫学的新纪元。

关于抗体多样性发生的机理,他提出淋巴细胞内只存在一套种系基因,这套基因专门用来编码针对某些自身抗原的抗体。

1974年，他提出了在独特型决定簇与抗独特型决定簇之间相互识别、相互作用基础上的免疫反应调节的网络学说。

由于他对免疫系统特性理沦的研究，开创了现代的细胞免疫学，因而荣获1984年诺贝尔生理学或医学奖。

而科勒和米尔斯坦在《Nature》上发表的文章中描述了他们分离和生产无数细胞并使之产生任何抗体类型的方法——单克隆抗体技术，揭示了抗体识别和结合异物分子（如入侵的病毒或细菌）并通过机体免疫系统将其清除的现象。

该技术在生物医学研究领域掀起了一场革命。

阐明胆固醇的代谢规律
布朗
Michael S. Brown
美国
德克萨斯大学健康科学中心
1941年—
戈尔兹坦 Joseph L. Goldstein 美国 德克萨斯大学健康科学中心 1940年—
多少年来，我们并不知道胆固醇是如何引起心脏病，一直到低密度脂蛋白（LDL ）的接受体的发现，它与动脉硬化的关系才有了理论上的解释。

布朗与戈尔兹坦博士从研究一种家族性的血胆固醇过多症开始了此一先驱性的研究工作。

他们发现患有此种疾病的小孩比正常的小孩血中胆固醇的含量高出6到10倍，而且这种小孩得心脏病的机会比正常的小孩高出很多。

为了追寻其中的原因，他们比较了患者与正常人的皮肤细胞，发现了病源在于患者的细胞表面没有或有较少的低密度脂蛋白的接受体。

从而他们解开了胆固醇与动脉硬化之关系。

发现了生长因子
科恩
Stanley Cohen
美国
纳什维尔瓦特比特大学医学院
1922年—
利瓦伊－蒙塔尔奇尼 Rita Levi-Montalcini 意大利 意大利国家研究委员会细胞生物研究所 1909年—
生长因子是一类通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，调节细胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽类物质，存在于血小板和各种成体与胚胎组织及大多数培养细胞中，对不同种类细胞具有一定的专一性。

通常培养细胞的生长需要多种生长因子顺序的协调作用，肿瘤细胞具有不依赖生长因子的自主性生长的特点。

在分泌特点上，生长因子主要属于自分泌和旁分泌。

许多生长因子已被提纯和确定了其结构组成。

各类生长因子都有其相应的受体，是普遍存在于细胞膜上的跨膜蛋白，不少受体具有激酶活性，特别是酪氨酸激酶活性。

生长因子有多种，如血小板类生长因子、表皮生长因子类、成纤维细胞生长因子、类胰岛素生长因子、神经生长因子、白细胞介素类生长因子、红细胞生长素、集落刺激因子等。

由于生长因子是由正常细胞分泌，既无药物类毒性，也无免疫反应，因此在研究其生理作用机制同时，有的已试用于临床治疗。

发现了产生抗体多样性的遗传原理
利川根进
Susumu Tonegawa
日本
马萨诸塞理工学院
1939年—
1987年的诺贝尔生物学或医学奖授予了日本的利川根进，以表彰他发现了产生抗体病毒多样性的原理。

抗体是一种蛋白质，在正常情况下组成4条肽链；其中2条为完全相同的长链，另外2条为完全相同的短链。

这4条长链共同构成一个对称的Y形分子。

人类有5种不同类型的长链，分别用M、D、G、A、E表示。

短链有两型，分别由κ和λ表示。

Y形的基底部是一个稳定区，其氨基酸序列在所有相同种类的抗体中是相同的。

抗体构成的信息位于B淋巴细胞的基因组中。

发现了药物治疗的重要原理
布莱克
Sir James W. Black
英国
伦敦大学医学院
1924年—
伊莱昂
Gertrude B. Elion
美国
Wellcome研究实验室
1918年—1999年
希钦斯
George H. Hitchings
美国
Wellcome研究实验室
1905年—1998年
布莱克提出了如下假说：“在情绪激动或运动时，血中的儿茶酚胺浓度上升，加强心脏收缩，加大心脏工作量，耗氧量增多。

此时，对一个健康心脏来说，机体会通过扩张冠状动脉和加强输血量等措施来保证充足的供氧。

但是，若冠状动脉由于动脉硬化等因素变狭窄了，自然得不到充分的供血和供氧，出现缺氧、心区疼痛等心绞痛症状。

要减少对心脏的过多刺激，我们可以开发一种阻断交感神经β受体的药物，这样可以减低该受体对心脏的收缩力和心率的影响。

”为了证实自己的假说，他说服英国ICI公司（帝国化学工业公司）按照他的假说开发β受体阻滞剂。

他自己也亲自加入该公司，组成开发β受体阻滞剂小组，耗时6年，终于开发出极少副作用的β受体阻滞剂心得安。

心得安的最初治疗对象是心绞痛等引起的血虚性疾病及心率不齐。

人们在用心得安对心绞痛患者做临床试验时，发现了同时患有高血压的患者服用该药后血压有所下降的现象。

布莱克由于开发了β受体阻滞药，1988年获诺贝尔生理学或医学奖。

伊莱昂和希钦斯自1945年开始合作，他们改变了传统发展新药的方法。

在以前，药物学家都采用“试验”的方法，将许多化学药品一一试验，看看是否能找到有效的药。

伊莱昂和希钦斯却研究正常的人类细胞和癌细胞、原生动物、细菌、病毒间核酸代谢的不同，进而发展出一些药物只会对异常细胞产生伤害，却不会伤害正常细胞。

发现了逆转录酶病毒致癌基因的细胞来源
毕晓普
J. Michael Bishop
美国
加利福尼亚大学医学院
1936年—
瓦尔默斯 Harold E. Varmus 美国 加利福尼亚大学医学院 1939年— 毕晓普在20世纪70年代中期与瓦尔默斯等合作，用已知可导致鸡肿瘤的劳斯病毒做动物实验，发现正常细胞中控制生长及分裂的基因可在外源病毒作用下转变成癌基因，病毒再侵入健康细胞则可将该基因插入健康细胞的基因中，并致异常生长。

后又证明，正常细胞中的上述基因也可经化学致癌物的作用变成癌基因，从而否定以前的看法——癌基因必然源自病毒。

1989年诺贝尔化学奖
发现了RNA的自催化作用
奥尔特曼Sidney Altman
美国
耶鲁大学1939年—
切赫Thomas R. Cech
美国
科罗拉多大学
1947年—
1978年和1981年奥尔特曼与切赫分别发现了核糖核酸(RNA)自身具有的生物催化作用，这项研究不仅为探索RNA的复制能力提供了线索，而且说明了最早的生命物质是同时具有生物催化功能和遗传功能的RNA，打破了蛋白质是生物起源的定论。

他们独立地发现核糖核酸(RNA)不仅像过去所设想的那样仅被动地传递遗传信息，还具有酶的作用，能催化细胞内的为生命所必需的化学反应。

在他们的发现之前，人们认为只有蛋白质才具有酶的作用。

切赫最先证明RNA 分子能催化化学反应，并于1982年公布其研究结果，1983年证实RNA的这种酶活动。

发明一种治疗疾病的新方法即细胞和器官移植
墨里 Joseph E. Murray
美国
波士顿Peter Bent Brigham 医院
1919年—
托马斯 E. Donnall Thomas
美国
波士顿Peter Bent Brigham 医院
1920年—
墨里首次成功地在双胞胎之间移植了肾。

之后他又从死人体内取出肾，有效用于治疗肾功能衰竭的病人。

在他以后，器官移植的领域又扩展到肝、胰腺和心脏。

托马斯则首次成功地在不同个体之间移植了骨髓，因此可以治疗一些严重的遗传性疾病，如地中海贫血和一些免疫性疾病如白血病和再生障碍性贫血。

发现了细胞膜上单离子通道的功能
内尔 Erwin Neher
德国
马克斯―普朗克学院
1944年—
塞克曼 Bert Sakmann
德国
马克斯―普朗克学院
1942年—
细胞是通过细胞膜与外界隔离的，在细胞膜上有很多通道，细胞就是通过这些通道与外界进行物质交换的。

这些通道由单个分子或多个分子组成，允许一些离子通过。

通道的调节影响到细胞的生命和功能。

内尔和塞克曼合作，结果发现当离子通过细胞膜上的离子通道的时候，产生十分微弱的电流。

内尔和塞克曼在实验中，利用与离子通道直径近似的钠离子或氯离子，最后达到共识：离子通道是存在的，以及它们如何发挥功能的。

有一些离子通道上有感应器，他们甚至发现了这些感受器在通道分子中的定位。

发现可逆性蛋白磷酸化是一种生物的调节机制
费希尔 Edmond H. Fischer
美国 华盛顿大学 1920年—
克雷布斯 Edwin G . Krebs
美国 华盛顿大学 1918年—
一个细胞内有数千种蛋白质，它们是机体生命活动的基础。

这些蛋白质之间是相互作用的，其中一个重要的调节机制就是可逆性的蛋白磷酸化过程，而这个过程需要很多酶来做催化剂。

费希尔和克雷布斯第一个提纯出了这种酶。

在感染性疾病中，外来的感染因素成为抗原。

这些抗原被巨噬细胞吞噬，吞噬了抗原的巨噬细胞通过一种特殊的表面蛋白与一些淋巴细胞连接，费希尔发现这种蛋白质就是磷酸酯酶，它可以使一种酶去磷酸化，进而这种去磷酸化的酶激活一系列生化反应，最后这些淋巴细胞就变成炎症细胞来对抗炎症。

这就是机体的免疫防卫。

但是有的时候，这种防卫并不是好事，如在器官移植中，受体的免疫应答导致受体排斥移植来的肝、肾和胰腺。

环孢子菌素能有效地抑制这种反应，而它就是通过影响酶的磷酸化过程来起作用的。

在一些条件下，蛋白磷酸化过程也可以导致肿瘤的发生。

一个正常细胞的细胞核中存在着上百种癌基因，通常情况下，这些基因产生的蛋白质调节细胞正常的生长。

一旦这些基因发生突变，它们产生的蛋白质将导致细胞的异常生长，有一些疾病就是由错误基因所产生的激活酶导致的，如慢性粒细胞白血病。

发现断裂基因
罗伯茨 Richard J. Roberts
美国
贝弗莉新英格兰生物实验室
1943年—
夏普 Phillip A. Sharp
美国
麻省理工学院癌症研究中心
1944年—
在20世纪70年代以前，人们一直认为遗传物质是双链DNA ，在上面排列的基因是连续的。

罗伯茨和夏普彻底改变了这一观念。

他们以腺病毒作为实验对象，因为它的排列序列同其他高等动物很接近，包括人。

结果发现它们的基因在DNA 上的排列由一些不相关的片段隔开，是不连续的。

1993年诺贝尔化学奖
发明了聚合酶链式反应(PCR)的方法建立了一种寡聚核苷酸定点突变的方法
穆利斯Kary B. Mullis
美国
美国拉乔拉1944年—
史密斯
Michael Smith
加拿大
加拿大大不列颠哥伦比亚大学1932年—2000年
加拿大科学家史密斯发明了重新编组DNA的“寡聚核苷酸定点突变”法，该技术能够改变遗传物质中的遗传信息，是生物工程中最重要的技术。

这种方法首先是拼接正常的基因，使之改变为病毒DNA的单链形式，然后基因的另外小片断可以在实验室里合成，除了变异的基因外，人工合成的基因片断和正常基因的相对应部分分列成行，犹如拉链的两条边，全部戴在病毒上。

第二个DNA链的其余部分完全可以制作，形成双螺旋，带有这种杂种的DNA病毒感染了细菌，再生的蛋白质就是变异性的，不过可以病选和测试，用这项技术可以改变有机体的基因，特别是谷物基因，改善它们的农艺特点。

1985年穆利斯发明了“聚合酶链反应”的技术，由于这项技术问世，能使许多专家把一个稀少的DNA样品复制成千百万个，用以检测人体细胞中艾滋病病毒，诊断基因缺陷，可以从犯罪的现场，搜集部分血和头发进行指纹图谱的鉴定。

这项技术也可以从矿物质里制造大量的DNA分子，方法简便，操作灵活。

整个过程是把需要的化合物质倒在试管内，通过多次循环，不断地加热和降温。

在反应过程中，再加两种配料，一是一对合成的短DNA片段，附在需要基因的两端作“引子”；第二个配料是酶，当试管加热后，DNA的双螺旋分为两个链，每个链出现“信息”，降温时，“引子”能自动寻找它们的DNA样品的互补碱基，并把它们聚合起来，这一技术可以说是革命性的基因工程。

发现G 蛋白及其在细胞内信号传导中的作用
吉尔曼 Alfred G. Gilman
美国
得克萨斯大学西南医学中心
1941年—
罗德贝尔 Martin Rodbell
美国
国立环境卫生研究所 1925年—1998年
很久以来，人们就知道细胞之间交换信息是通过激素或其他腺体、神经元以及其他组织分泌的信息物质。

直到现在人们才知道细胞是如何接受外界信息并作出相应的反应，即信号在细胞内的传导。

G 蛋白的发现具有重要的意义，为生理学家们在这个领域的研究提供了广泛的前景。

G 蛋白从外界接受信息，进行调整，集合，放大，再传递到细胞内的功能器上，从而控制最基本的生命过程，起到信息转换器的作用。

一旦G 蛋白的结构发生变化，就会导致疾病。

例如霍乱，一种烈性胃肠道传染病，由霍乱杆菌引起，霍乱杆菌可以产生霍乱毒素，这种毒素可以改变G 蛋白的结构，从而影响水和盐从肠道的吸收，引起严重的脱水。

另外一些遗传性内分泌疾病以及肿瘤的发病也与G 蛋白的结构改变有关。

更进一步，一些疾病的共同表现如糖尿病，酒精中毒等，则与G 蛋白的信号传导作用出现紊乱有关。

发现了早期胚胎发育的遗传控制
刘易斯Edward B. Lewis
美国
加利福尼亚理工学院1918年—2004年
福尔哈德
Christiane Nüsslein-V olhard
德国
马克斯-普朗克学院
1942年—
威斯乔斯
Eric F. Wieschaus
美国
普林斯顿大学
1947年—
Lewis于1946年在加州理工学院开始研究果蝇胸节的平衡棒变成第二胸节的翅膀，Lewis 称这种将身体一部份的构造变成另一相似构造的转变为“同源性的”转变，而其基因则称为“同源基因”。

Lewis经多年的研究发现有一串的基因控制着果蝇体节的发育。

此串基因在染色体上排列的次序－如它们所控制的体节的前后次序。

第一个基因控制头部，中间的基因控制腹部，而最后的基因则控制尾部。

Lewis发现导致四个翅膀，而非正常的二个翅膀的惊人突变，其基因其实组合成一串，共同控制着某一部位之发育。

多一对翅膀是因为整个体节加倍的原故。

这种同源性基因引起的突变，尚能使果蝇在触须位置长出脚来或是在眼部长出翅膀等种种变化。

受到Lewis的启发，Nusslein-V olhard和Wieshaus两人于1978年联手在一年多内，夜以继日地在海德堡的欧洲分子生物实验室有系统地搜寻控制胚胎早期发育的起始基因。

他们将突变剂搀入食物，喂食雄果蝇，再使之与雌果蝇交配，结果产生了很多死胚胎。

有些突变非常特别，例如无肌肉或皮肤由神经细胞所构成。

他们进行相当大规模筛选突变的工作，用显微镜观察幼蛆，最后整理出胚胎发育5000个重要的基因和139个必要的基因。

此后几年，用这种新方法，经科学家确认了100个以上，大部份是以前未曾发现的，控制胚胎最早发育的基因。

发现了细胞介导免疫的特征
杜赫提 Peter C. Doherty 澳大利亚 St. Jude 儿童研究医院
1940年—
辛克纳吉 Rolf M. Zinkernagel
瑞士 苏黎世大学 1944年—
在20世纪70年代初期，免疫学家已经知道淋巴细胞能破坏并清除外来的病源菌，以及体内被感染的细胞，而未受感染的健康细胞则不受影响。

当时并知道具有保护能力的淋巴细胞可分为T 细胞和B 细胞，其中B 细胞产生的抗体能辨识及消灭细菌之类的微生物，但是T 细胞如何辨认被微生物感染的细胞而加以清除消灭，这方面的问题尚未得出结论。

当时，针对组织器官移植的研究显示，排斥现象是由于T 细胞和移植器官的主要组织相容抗原作用而造成。

除此之外，对于组织相容抗原的正常功能却不清楚。

杜赫提和辛克纳吉的研究对组织相容抗原在免疫作用的角色加以明确定位，并且为以后的研究免疫系统对抗病毒的作用机制提供了正确方向。

他们当时想探讨的问题是：T 细胞如何保护实验小鼠对抗一种脑膜炎病毒的感染？小鼠在感染病毒之后会产生细胞毒性T 细胞来毒杀受病毒感染的细胞，他们发现一个很有趣的现象，即细胞毒性T 细胞只会毒杀表现相同组织相容抗原之感染细胞，换言之，两种细胞之间的作用具有组织相容抗原限制性。

这项看似简单的实验设计，所获得的结果却为免疫学开启新的历史，具有攻击性的T 细胞可以识别病毒所带的抗原。

时至今日，分子结构的相关研究，使得这种作用机制呈现出更清晰的蓝图。