對話諾獎評委潘嬙：從觀察藻類到研究大腦，好奇心如何通向諾獎？
對話諾獎評委潘嬙：從觀察藻類到研究大腦，好奇心如何通向諾獎？
2026年諾貝爾生理學或醫學獎授予彼得·黑格曼（Peter Hegemann）、格奧爾格·納格爾（Georg Nagel）和卡爾·戴瑟羅斯（Karl Deisseroth），表彰他們在光門控離子通道與光遺傳學方面的發現。
從探索藻類如何感應光，到用光控制神經元的活動，三位科學家的研究為理解大腦提供了一項重要工具，也為探索疾病治療帶來了新的可能。
這項研究源於一個看似與醫學相距甚遠的問題，即藻類為什麼會朝著光的方向運動。黑格曼和納格爾研究發現，一類來自藻類的蛋白既能感應光，本身又是離子通道。戴瑟羅斯及其同事隨後將這類蛋白用於神經元，使研究人員能夠通過光控制細胞活動，進而檢驗特定神經元與記憶、情緒和行為之間的因果關係。
實際上，對於光遺傳學技術作出重要貢獻的科學家，除了今年的三位諾獎得主，至少還有幾位科學家。其中，與戴瑟羅斯、黑格曼分享2021拉斯克基礎醫學研究的德國馬普生物化學所迪特爾·奧斯特黑爾特（Dieter Oesterhelt）已於2022年去世。麻省理工學院的愛德華・博伊登（Edward Boyden）和戴瑟羅斯既有合作又有爭執——兩人當時都曾經在斯坦福大學錢永佑實驗室，戴瑟羅斯當時剛做完博士后拿到斯坦福教職，博伊登還是研究生。
這條研究路徑也有華人科學家的參与。後來因CRISPR基因編輯研究廣為人知的張鋒，在攻讀博士學位時，曾在戴瑟羅斯實驗室參与光遺傳學的早期開發。另一位華人科學家潘卓華則將這一思路用於視覺恢復。2006年，他與團隊報告，通過讓視網膜中仍然存活的神經元表達光敏蛋白，使感光細胞退化的小鼠恢復了對光的反應，為利用光遺傳學治療失明提供了早期依據。
在諾貝爾獎發布會現場，《知識分子》《賽先生》特約編輯師小涵對話瑞典卡羅林斯卡醫學院臨床免疫學教授、瑞典皇家科學院院士、諾貝爾生理學或醫學獎評委潘嬙（這篇文章最後是對話潘嬙的視頻）。她講述了三位獲獎者如何合作、張鋒在其中承擔了哪些工作，以及這項研究如何從好奇心驅動的基礎探索，走向理解大腦與探索疾病治療。
對於此次獲獎，她特別指出，一種研究方法的價值，在於它能夠幫助科學家解決許多不同的問題。
《知識分子》：請您簡單介紹一下今年獲獎成果的內容和重要性。
潘嬙：這項成果首先包含一個重要發現，即發現了光敏感的離子通道蛋白。這一發現直接推動了一種重要研究工具的開發，後來在2006年被稱為光遺傳學。
藉助這一工具，研究人員可以精準地確定動物腦中特定神經元與特定功能、行為之間的直接因果關係，從而幫助我們了解大腦的功能。這是它最重要的意義。
圖源：諾獎官網
《知識分子》：剛才發布會上提到，光遺傳學也可能用於疾病治療。您能介紹一下嗎？
潘嬙：首先，很多作用是間接的。我們要先知道健康大腦如何工作，才能理解疾病、知道該怎麼治療。所以，大多數應用首先是通過幫助我們認識大腦，間接推動疾病治療。
直接應用的例子，剛才發布會上也講到了。一些罕見的視網膜疾病會引起失明，現在已經可以通過光遺傳學，讓視網膜中仍然健康的細胞對光產生反應，再通過光刺激，使患者重新看到一些東西，部分恢復視力。這是一個很直接的應用。
其他應用，比如緩解疼痛、幫助恢復記憶，也已經在動物模型中開展研究。這些研究都在不斷推進，可以想象，未來的應用前景很廣闊。
《知識分子》：這項研究最初源於在藻類中發現的一種蛋白。從這樣的基礎發現走向醫學應用，在科研中常見嗎？
潘嬙：很常見。作為科學家，我們一般不是一開始就說，我想得諾貝爾獎，或者想做一項幫助人類的重大發明。研究往往始於好奇心。
比如，科學家觀察到藻類具有趨光性，會朝著光的方向運動，就想知道：為什麼藻類會有這種趨光性？沿著這個問題研究下去，他們找到了幫助藻類感應光的蛋白。最初就是出於好奇，想把這個現象弄明白。
從發現這種蛋白，到最終把它用於研究大腦，是一條很長的路徑。但一開始的問題，就是藻類為什麼會對光產生反應、朝著光的方向運動。這有點像小時候觀察螞蟻，想知道它們在幹什麼、怎樣築巢，其實就是好奇心驅動的。
《知識分子》：三位獲獎者分別作出了哪些貢獻，又是如何合作的？
潘嬙：彼得·黑格曼最早對藻類的光敏蛋白產生興趣，他在上世紀90年代就開始了相關研究。如果詳細看這段歷史，會發現許多科學家都作出了不同的貢獻。
黑格曼後來與第二位獲獎者格奧爾格·納格爾合作。一個研究光敏蛋白，一個是離子通道專家。他們發現，這種蛋白具有雙重功能，既能感應光，本身又是離子通道。這是獲獎成果的第一部分。
第三位獲獎者是斯坦福大學的卡爾·戴瑟羅斯。他與前兩位科學家合作，向他們索取了相關研究材料。他是一位精神科醫生，關注患者為什麼會出現成癮、抑鬱、攻擊行為等問題。他帶著醫學問題，意識到這種光敏蛋白可能用於自己的實驗。所以，他們之間存在合作，儘管相隔很遠，兩位在德國，一位在美國。
張鋒。圖源：Bryce Vickmark／MIT
《知識分子》：您剛才也提到了華人學者的貢獻，能具體介紹一下嗎？
潘嬙：戴瑟羅斯在斯坦福大學的實驗室里，有一位很重要的研究者，就是華人科學家張鋒。他後來為CRISPR基因編輯技術的發展作出了重大貢獻。
張鋒是在戴瑟羅斯實驗室攻讀博士學位的，也是2005年那篇重要論文的第二作者。他的貢獻是讓光敏蛋白成功在神經元中表達，第一作者則負責記錄神經細胞的活動，兩人合作完成了這項工作。2007年，張鋒又作為第一作者發表了將光遺傳學用於活體動物研究的重要論文。
後來，張鋒甚至比他的導師更有名，因為他在2013年與團隊發表了利用CRISPR系統編輯哺乳動物細胞基因組的重要研究。他非常厲害，在讀博士的時候，以及後來建立自己的實驗室之後，分別在光遺傳學和基因編輯兩個領域作出了非常重要的貢獻。
《知識分子》：您參与今年的評獎工作，能介紹一下生理學或醫學獎的評審機制嗎？
潘嬙：生理學或醫學獎有一個特殊的機構，叫諾貝爾大會（Nobel Assembly），由50位教授組成。
其中，五位委員會成員加上十位增補成員，共十五人承擔主要的評審工作，但五十位大會成員都可以參与投票。
《知識分子》：評審一項成果時，是否也會考慮老齡化、疾病負擔等社會需求，以及研究可能產生的社會影響？
潘嬙：我們主要考慮兩點。首先，它必須是一項重大的科學發現。其次，諾貝爾的遺囑明確提出，獎勵對人類作出重大貢獻的成果，所以也一定要考慮研究對社會的貢獻。這兩方面都需要考量，一是科學發現本身的重要性，二是它對人類的重大意義。
《知識分子》：您認為，這次獲獎成果有什麼特別之處？
潘嬙：我們一般不會把不同的獲獎成果相互比較，因為每一項都是我們認為非常重大的發現。大家有時會區分，一項成果屬於生理學還是醫學，但事實上兩者分不開。對人體正常功能的重要研究，必然也會與疾病有關。
這次獲獎成果比較特別的一點，是它涉及一種研究方法。生理學或醫學獎通常不會僅僅因為一種方法而授獎。但如果這種方法非常重要，能夠用於許多研究，就可能達到獲獎的水平。
比如，誘導多能幹細胞，也就是iPS細胞技術，以及獲得化學獎的CRISPR基因編輯和PCR技術，都涉及重要的方法突破。這些方法未必一開始就直接解決某一個科學問題，卻能幫助解決許多科學問題。對方法的要求很高，它必須足夠重要，才可能達到諾貝爾獎的水平。這次就是這樣一項重大突破。
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