顶科协奖“医学奖”得主内森斯：发现颜色视觉基因，理解人类如何看世界

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人是怎么看到五光十色的世界的？这个谜团是由约翰·霍普金斯

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 人是怎么看到五光十色的世界的？这个谜团是由约翰·霍普金斯大学医学院教授杰瑞米·内森斯解开的。
 从揭示首个颜色感觉受体基因序列，到阐明色盲和三色视觉的分子基础、发现视网膜色素变性的首个已知病因，并通过基因工程佐证视觉系统具有非凡可塑性——攻读博士至今，内森斯几乎实现了学术生涯“大满贯”。
 9月12日，这位美国神经生物学家被授予2024世界顶尖科学家协会奖“生命科学或医学奖”。该奖项遴选委员会主席、2013诺贝尔生理学或医学奖得主兰迪·谢克曼在解读内森斯的获奖工作时说，“他的思想深度以及研究方法的创新力，使他跻身世界最优秀神经科学家之列。”
 发现“看到颜色”的奥秘
 “一切始于三百年前。”谢克曼一语道出人类追寻颜色视觉的科学史渊源——
 英国科学家牛顿发现，阳光经三棱镜折射后，会产生多种色光组成的光谱，且每个折射角对应不同波长的色光。1794年，英国化学家约翰·道尔顿第一次发现了色盲病。1802年，英国物理学家托马斯·杨提出假设，他认为人眼必然具有至少能够识别三原色的不同感受器。直到上世纪60年代，颜色感受器才被定位到视网膜上的锥状细胞上。
 1983年，内森斯刚进入斯坦福大学医学院攻读博士不久，就独自先后克隆出牛和人类的视蛋白基因。该基因负责颜色视觉，揭示了首个颜色感觉受体的序列。
 “这在当时是一项了不起的工作。”中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员周毅说，“现在基因测序技术非常成熟，测个序列只是小事一桩，而在上世纪80年代，要识别出一个基因难度非常大，既动脑又动手，整整一天也只能测上几百个碱基。”
 作为修过内森斯课程的学生，周毅回忆起内森斯曾分享过的一段经历：为了获取实验用的新鲜牛眼，他经常要向同学借车，在后备箱装满冰袋，然后驱车几十公里，从斯坦福前往圣何塞附近的牧场，去跟屠宰场主讨价还价——牛眼向来无人问津，他的古怪举动一度还引起了牧场主的怀疑。
 后来，内森斯证明了三色视觉的分子基础，即人眼中有三种视锥细胞，分别感知红绿蓝色光。周毅说，这三种基色光按比例合成的千万种组合构成了自然界的各种颜色。彩色电视机显像管、彩色照片、彩色印刷等都利用了这一三原色原理。
 从分子基础出发，内森斯开始探究视觉基因的相关疾病。比如，内森斯发现红绿色盲的分子基础是因为染色体上串联排布的红绿感光色素基因缺失导致；他和撒迪厄斯·德里亚课题组独立发现的视紫红质基因突变，是遗传性视网膜变性的首个已知病因；在与詹姆斯·卢普斯基的合作中，他确定了一种最常见的早发遗传性黄斑变性——斯塔加特病的致病基因。
 内森斯还有一项令人震惊的工作，即通过基因工程，他与合作者将长波长视蛋白基因导入了小鼠的染色体，使色盲小鼠获得了三色视觉的能力。这有力证明了视觉系统具有非凡的可塑性。
 拍卖诺奖奖牌支持年轻人
 虽然自己还差一块诺奖奖章，杰瑞米·内森斯却有一位诺奖得主父亲——1978年诺贝尔生理学或医学奖得主丹尼尔·内森斯。
 丹尼尔喜欢探索自己感兴趣的问题，而不被潮流所左右，受到父亲的影响，内森斯将这种风格内化到了自己的研究中。这也是他一直坚持在视觉系统领域深耕的原因之一。
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 2017年，内森斯一家做出了一个惊人决定：拍卖父亲的诺奖奖牌，并将所得款项捐赠给汉弥尔顿·史密斯奖。杰瑞米的母亲在接受采访时表示，这枚奖牌尘封在保险箱多年，是时候让它发挥更多价值了，“捐给汉弥尔顿·史密斯奖是最好的解决办法”。
 汉弥尔顿·史密斯是丹尼尔30年的同事兼好友。1978年，他们同瑞士科学家维尔纳·阿尔伯一起，凭借限制性内切酶研究获得1978年诺贝尔医学奖。汉弥尔顿·史密斯奖为科学家提供无附加条件的资助，获奖者无需申请或备案，可完全自由支配奖金。
 提到此事，杰瑞米说：“当年汉密尔顿不求回报，慷慨地向我父亲提供了研究所需的酶样品，这种纯粹、互助的学术氛围值得我们铭记。同时，这一奖章还表彰了汉弥尔顿和我父亲的科学冒险精神：这有点像在海上航行——你永远不知道下一秒会遇到什么。”
 “我和母亲希望通过捐赠，让人们对青年科学家给予更多关注。”在杰瑞米看来，许多伟大的科学突破都来自青年，几乎所有诺贝尔奖表彰的都是科学家职业生涯早期的工作，“这说明我们应该在科学家们最具创造力的职业阶段，鼓励他们打破常规。”
 36年一直坚持动手做实验
 根据爱思唯尔Scopus数据库和SciVal检索分析，杰瑞米·内森斯参与发表了215篇国际可见论文，这些论文影响了后续近2万篇论文的进展，累计被引次数达3万余次，其学术影响力可见一斑。
 从1988年进入约翰·霍普金斯大学起，内森斯已收获大奖无数，但他至今仍坚持进实验室，在一线做实验。周毅回忆，在霍普金斯大学医学院上学时，经常会在去实验动物房的路上与内森斯不期而遇。“这对年轻学生而言，是一种无言但巨大的鼓舞。”
 坚持自己做实验，让内森斯在科学上总有高人一筹的见解。比如，当下流行的针对视觉系统疾病的基因治疗，很大程度上就受到了他早年工作的启发。内森斯是周毅的博士指导和答辩委员会主席。当时，周毅的导师对他说：“一定要请到内森斯指导你的博士论文，他的指点常常能让学生的研究工作开辟出新的方向。”
 在约翰·霍普金斯医学院，内森斯以博学著称，其演讲功力之深厚，在学生中极富口碑。更特别的是，内森斯上课一直坚持使用板书和老式幻灯片。“没有漂亮的图片，他就纯靠语言和思维的魅力来吸引学生。”这让周毅至今都觉得“教授太帅了”。
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 文：许琦敏&nbsp;刘琦 
 图：顶科协奖提供 
 编辑：许琦敏 
 责任编辑：任荃
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