2020年01月23日
 
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【最年轻的中科院女院士】赵玉芬:寻找生命的起点
【最年轻的中科院女院士】赵玉芬:寻找生命的起点
作者:中国生化制药工业协会 日期:2019-12-06


 

赵玉芬,有机化学家,1975年获美国纽约州立大学石溪分校博士学位。宁波大学新药技术研究院院长。曾任清华大学生命科学与工程研究院副院长,生命有机磷化学国家教委开放实验室主任,厦门大学药学系主任。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。

主要从事生命有机化学、有机磷化学、生命起源、药物化学和化学生物学领域的研究。发现了磷酰氨基酸能同时生成核酸及蛋白,又能生成LB-膜及脂质体。提出了磷酰氨基酸是生命进化最小系统的观点。发现了丝组二肽切割RNA及DNA的切割机理与生物化学中水解磷酸二酯键一致。发明了合成抗癌药三尖杉酯碱母核的新方法。主要成果有:(1)有机磷试剂在合成杂环化合物的应用;(2)N-磷酰化氨基酸的新性质;(3)磷酰化氨基酸与小肽;(4)氨基酸与小肽的FAB-MS研究。代表作有《元素有机化学》、《生命的起源与进化》、《磷与生命化学》。

2019年8月15日-17日,在“第一届中国多肽产业论坛暨中国生化制药工业协会多肽分会成立大会”上,赵玉芬院士做了磷试剂在合成肽上的应用的报告。赵院士向参会代表介绍了传统多肽合成方法、肽合成中含磷缩合剂的应用、偶联试剂的研究进展、磷缩合剂的优势以及在多肽合成过程中磷所扮演的重要角色。赵院士从多个方面与视角,深入浅出的向大家讲解了磷对生命物质以及磷缩合剂在多肽合成中的作用。回顾赵院士的报告和科研经历,处处都彰显着这位传奇院士的不平凡!

 回家之路 

她,长于台湾,学于美国,是第一批回祖国大陆的台湾学者;她发现磷酰化氨基酸是生命起源的种子,平息了是鸡生蛋还是蛋生鸡的争论;她是当时最年轻的中科院女院士,获得世界磷化学最高奖Arbuzovs奖。
她一直在前行,从台北到纽约再到中国大陆,最终是为了追寻回家的路;她一直在探寻,在化学学科耕耘四十年,始终是为了寻求生命的起源。
她常常笑着说:“只要你感兴趣,肯坚持,就没有困难。”她就是,赵玉芬。
1948年,赵玉芬生于湖北汉口,不到周岁就随父母到了台湾彰化。
在台湾彰化女中读书的赵玉芬,遇到了化学老师孔祥真。“老师把理化知识讲解的很有意思,很风趣,我们上课也不枯燥,做的实验也很神奇。所以我从初中起就对化学产生了兴趣。”报考大学时,赵玉芬直接选择了台湾新竹清华大学的化学专业。
1971年,23岁的赵玉芬完成了大学学业,并以优异的成绩拿到了美国纽约州立大学石溪分校的入学通知,还拿到了高额的奖学金。
刚到美国的赵玉芬,美籍华人杨振宁教授刚好在石溪分校做了一次有关中国大陆的演讲,“中国科学的春天就要来临了,祖国需要大批的科研人才。”这是赵玉芬第一次真切地听到祖国大陆的消息。
第二年,一个中国科学家代表团访问美国。赵玉芬作为台湾留学生代表向代表团团长、中国生命科学界元老贝时璋教授献花,和大陆同胞的第一次近距离接触,让“祖国”这个陌生但又让赵玉芬魂牵梦绕的地方不再遥远。
河南淇县,是古老的中原文化发祥地,是拥有灿烂青铜文明的商朝国都,也是赵玉芬的祖籍地。1978年,赵玉芬从美国一位亲戚得知了淇县老家的地址,多方联系,终于收到了回音。那年夏天,赵玉芬按捺不住,立即踏上了“故乡行”。“我要回老家,我要去寻根,我要去替父母圆他们二十多年一直未了的心愿。”
走在那条小时候母亲常常讲述的淇河边,赵玉芬看到了清清的流水和岸边密密的杨树林。在大陆一个月的时间,赵玉芬探望了九十多岁的外公,看他当场挥毫泼墨:“为人民服务思想好,外孙女如今回家乡。”去了河南殷墟甲骨文遗址,直观而又深切地感受到了中华文化五千年绵延不绝的吸引力。也调研了北大、南开等几所大学以及中科院的化学研究所,留意到自己在美国做实验的主要设备那里都有。还到了当时的商业中心王府井,震惊于那些低矮陈旧的店铺、极其匮乏的商品。
“回家、回家、回家!”当时已完成博士后研究,在生命有机磷化学研究开始崭露头角的赵玉芬做出了决定:回大陆工作,为自己的同胞尽一份力!她的导师、世界著名核酸化学家夏皮洛教授(R.shapiro)说:“你的决定很勇敢,但你回去是我们美国人的损失(Chinese gain, American loss)。”
“河南是我生命的根,台湾是我发芽的地方,美国是我启蒙的地方,中国是我的事业长成大树的地方。这几个地方就像一粒有生命的种子,生长的不同阶段就好比是我生命历程的浓缩和概括。”赵玉芬说。

 是先有蛋还是先有鸡? 

 

回到大陆的赵玉芬,选择了磷元素继续进行研究。一个偶然的机会,她将磷与氨基酸连接起来,发现了一个文献中从未记载过的异常现象:化学性质很稳定的氨基酸,一旦和磷结合成磷酰化氨基酸,就会变得非常活泼。它在水里可以长大,可以生成二肽(蛋白质前体),同时,还可以与核苷组成核苷酸。
蛋白质和核酸是生命的存在形式,其中蛋白质是执行功能的分子,核酸是遗传信息分子。与“先有鸡还是先有蛋”的争论一样,在生命的起源问题上,也有一个先后之争。是先有蛋白质?还是先有核酸?这就是在科学界争论已久的“鸡蛋之争”。
赵玉芬的导师拉米尔兹教授曾告诉她,“当某一个化学反应没有出现预测的结果时,不要认为这是失败,请注意观察,实际上出现的究竟是什么。这个不依照你预测所出的结果,很可能是一个创新。”
赵玉芬抓住了这个异常现象,在十年内与她的学生们,把20种氨基酸和磷的合成实验全都做了。据此,她首次从磷化学的角度去破解了生命的奥秘,提出磷酰氨基酸是生命进化的最小系统。这一惊人的发现,平息了“鸡蛋之争”,证明了鸡和蛋是同时产生的。
1990年,在法国奥尔良举行的第11届国际生命起源大会上,赵玉芬以大量的实验结果和严密的理论论证,提出了“磷酰化氨基酸是核酸与蛋白质的共同起源,是生命起源的种子”的理论体系,令与会的近400位科学家包括一些诺贝尔奖得主耳目一新。这一解释生命起源的新成果已经被世界生命化学届广为引用,推动了世界磷化学和生命化学的进步,并打开了新药开发的新思路。国际生命科学学会执行委员拉茨卡诺•安东尼奥等权威科学家认为“激动人心的重要成果,对生命科学的研究很有价值”。1991年,43岁的赵玉芬成了当时中国最年轻的中科院女院士,1993年获第一届“中国杰出青年化学家奖”,1995年当选为俄罗斯国际科学院外籍院士。2015年获国际阿布佐夫奖——有机磷化学领域;2017年获卢嘉锡化学奖。2018年11月,赵玉芬院士被中国空间技术研究院聘任为太空探索实验科学委员会共同主席及天体化学、天体生物与生物工程分委会主席,牵头组织多个重要单位,积极推动太空探索实验国际大科学计划,提升中国航天的国际影响力。赵玉芬院士在国内外权威学术刊物上发表论文500多篇,出版专著8部,获得86项国家发明专利授权。
赵院士的研究方向是研究生命科学和药物化学,她目前的人生经历也和她研究生命科学相呼应,大陆-台湾-美国-大陆,又回到生命的起点。赵玉芬说:“我们研究的是生命从无到有,这个跨度很大,地球到今天的寿命有45亿年了。研究生命的起源,不是一个学生就能够做完的,而是几代学生研究。这一代学生研究一点,我们前进了一步,下一代学生再接着研究,再前进一步……从1979年开始,到今天都40年了,参与的不光研究生,就是博士生的数量都超过200个了。有些问题是一个个体解决不完的,只能一代代传承下来,保持着兴趣坚持下来,这样人类才能进步,我们这些科学家就要有这个精神。人类对自己从哪里来,有着永恒的好奇,而就是这样的好奇激发着人类不断前行。
 
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