趙玉芬,有機化學家,1975年獲美國紐約州立大學石溪分校博士學位。寧波大學新藥技術(shù)研究院院長。曾任清華大學生命科學與工程研究院副院長,生命有機磷化學國家教委開放實驗室主任,廈門大學藥學系主任。1991年當選為中國科學院學部委員(院士)。
主要從事生命有機化學、有機磷化學、生命起源、藥物化學和化學生物學領(lǐng)域的研究。發(fā)現(xiàn)了磷酰氨基酸能同時生成核酸及蛋白,又能生成LB-膜及脂質(zhì)體。提出了磷酰氨基酸是生命進化最小系統(tǒng)的觀點。發(fā)現(xiàn)了絲組二肽切割RNA及DNA的切割機理與生物化學中水解磷酸二酯鍵一致。發(fā)明了合成抗癌藥三尖杉酯堿母核的新方法。主要成果有:(1)有機磷試劑在合成雜環(huán)化合物的應用;(2)N-磷?;被岬男滦再|(zhì);(3)磷酰化氨基酸與小肽;(4)氨基酸與小肽的FAB-MS研究。代表作有《元素有機化學》、《生命的起源與進化》、《磷與生命化學》。
回家之路
她,長于臺灣,學于美國,是第一批回祖國大陸的臺灣學者;她發(fā)現(xiàn)磷酰化氨基酸是生命起源的種子,平息了是雞生蛋還是蛋生雞的爭論;她是當時最年輕的中科院女院士,獲得世界磷化學最高獎Arbuzovs獎。
她一直在前行,從臺北到紐約再到中國大陸,最終是為了追尋回家的路;她一直在探尋,在化學學科耕耘四十年,始終是為了尋求生命的起源。
她常常笑著說:“只要你感興趣,肯堅持,就沒有困難?!彼褪?,趙玉芬。
1948年,趙玉芬生于湖北漢口,不到周歲就隨父母到了臺灣彰化。
在臺灣彰化女中讀書的趙玉芬,遇到了化學老師孔祥真。“老師把理化知識講解的很有意思,很風趣,我們上課也不枯燥,做的實驗也很神奇。所以我從初中起就對化學產(chǎn)生了興趣?!眻罂即髮W時,趙玉芬直接選擇了臺灣新竹清華大學的化學專業(yè)。
1971年,23歲的趙玉芬完成了大學學業(yè),并以優(yōu)異的成績拿到了美國紐約州立大學石溪分校的入學通知,還拿到了高額的獎學金。
剛到美國的趙玉芬,美籍華人楊振寧教授剛好在石溪分校做了一次有關(guān)中國大陸的演講,“中國科學的春天就要來臨了,祖國需要大批的科研人才?!边@是趙玉芬第一次真切地聽到祖國大陸的消息。
第二年,一個中國科學家代表團訪問美國。趙玉芬作為臺灣留學生代表向代表團團長、中國生命科學界元老貝時璋教授獻花,和大陸同胞的第一次近距離接觸,讓“祖國”這個陌生但又讓趙玉芬魂牽夢繞的地方不再遙遠。
河南淇縣,是古老的中原文化發(fā)祥地,是擁有燦爛青銅文明的商朝國都,也是趙玉芬的祖籍地。1978年,趙玉芬從美國一位親戚得知了淇縣老家的地址,多方聯(lián)系,終于收到了回音。那年夏天,趙玉芬按捺不住,立即踏上了“故鄉(xiāng)行”。“我要回老家,我要去尋根,我要去替父母圓他們二十多年一直未了的心愿。”
走在那條小時候母親常常講述的淇河邊,趙玉芬看到了清清的流水和岸邊密密的楊樹林。在大陸一個月的時間,趙玉芬探望了九十多歲的外公,看他當場揮毫潑墨:“為人民服務思想好,外孫女如今回家鄉(xiāng)。”去了河南殷墟甲骨文遺址,直觀而又深切地感受到了中華文化五千年綿延不絕的吸引力。也調(diào)研了北大、南開等幾所大學以及中科院的化學研究所,留意到自己在美國做實驗的主要設(shè)備那里都有。還到了當時的商業(yè)中心王府井,震驚于那些低矮陳舊的店鋪、極其匱乏的商品。
“回家、回家、回家!”當時已完成博士后研究,在生命有機磷化學研究開始嶄露頭角的趙玉芬做出了決定:回大陸工作,為自己的同胞盡一份力!她的導師、世界著名核酸化學家夏皮洛教授(R.shapiro)說:“你的決定很勇敢,但你回去是我們美國人的損失(Chinese gain, American loss)?!?/p>
“河南是我生命的根,臺灣是我發(fā)芽的地方,美國是我啟蒙的地方,中國是我的事業(yè)長成大樹的地方。這幾個地方就像一粒有生命的種子,生長的不同階段就好比是我生命歷程的濃縮和概括。”趙玉芬說。
是先有蛋還是先有雞?
回到大陸的趙玉芬,選擇了磷元素繼續(xù)進行研究。一個偶然的機會,她將磷與氨基酸連接起來,發(fā)現(xiàn)了一個文獻中從未記載過的異?,F(xiàn)象:化學性質(zhì)很穩(wěn)定的氨基酸,一旦和磷結(jié)合成磷?;被幔蜁兊梅浅;顫姟K谒锟梢蚤L大,可以生成二肽(蛋白質(zhì)前體),同時,還可以與核苷組成核苷酸。
蛋白質(zhì)和核酸是生命的存在形式,其中蛋白質(zhì)是執(zhí)行功能的分子,核酸是遺傳信息分子。與“先有雞還是先有蛋”的爭論一樣,在生命的起源問題上,也有一個先后之爭。是先有蛋白質(zhì)?還是先有核酸?這就是在科學界爭論已久的“雞蛋之爭”。
趙玉芬的導師拉米爾茲教授曾告訴她,“當某一個化學反應沒有出現(xiàn)預測的結(jié)果時,不要認為這是失敗,請注意觀察,實際上出現(xiàn)的究竟是什么。這個不依照你預測所出的結(jié)果,很可能是一個創(chuàng)新?!?/p>
趙玉芬抓住了這個異常現(xiàn)象,在十年內(nèi)與她的學生們,把20種氨基酸和磷的合成實驗全都做了。據(jù)此,她首次從磷化學的角度去破解了生命的奧秘,提出磷酰氨基酸是生命進化的最小系統(tǒng)。這一驚人的發(fā)現(xiàn),平息了“雞蛋之爭”,證明了雞和蛋是同時產(chǎn)生的。
1990年,在法國奧爾良舉行的第11屆國際生命起源大會上,趙玉芬以大量的實驗結(jié)果和嚴密的理論論證,提出了“磷酰化氨基酸是核酸與蛋白質(zhì)的共同起源,是生命起源的種子”的理論體系,令與會的近400位科學家包括一些諾貝爾獎得主耳目一新。這一解釋生命起源的新成果已經(jīng)被世界生命化學屆廣為引用,推動了世界磷化學和生命化學的進步,并打開了新藥開發(fā)的新思路。國際生命科學學會執(zhí)行委員拉茨卡諾?安東尼奧等權(quán)威科學家認為“激動人心的重要成果,對生命科學的研究很有價值”。1991年,43歲的趙玉芬成了當時中國最年輕的中科院女院士,1993年獲第一屆“中國杰出青年化學家獎”,1995年當選為俄羅斯國際科學院外籍院士。2015年獲國際阿布佐夫獎——有機磷化學領(lǐng)域;2017年獲盧嘉錫化學獎。2018年11月,趙玉芬院士被中國空間技術(shù)研究院聘任為太空探索實驗科學委員會共同主席及天體化學、天體生物與生物工程分委會主席,牽頭組織多個重要單位,積極推動太空探索實驗國際大科學計劃,提升中國航天的國際影響力。趙玉芬院士在國內(nèi)外權(quán)威學術(shù)刊物上發(fā)表論文500多篇,出版專著8部,獲得86項國家發(fā)明專利授權(quán)。
趙院士的研究方向是研究生命科學和藥物化學,她目前的人生經(jīng)歷也和她研究生命科學相呼應,大陸-臺灣-美國-大陸,又回到生命的起點。趙玉芬說:“我們研究的是生命從無到有,這個跨度很大,地球到今天的壽命有45億年了。研究生命的起源,不是一個學生就能夠做完的,而是幾代學生研究。這一代學生研究一點,我們前進了一步,下一代學生再接著研究,再前進一步……從1979年開始,到今天都40年了,參與的不光研究生,就是博士生的數(shù)量都超過200個了。有些問題是一個個體解決不完的,只能一代代傳承下來,保持著興趣堅持下來,這樣人類才能進步,我們這些科學家就要有這個精神?!比祟悓ψ约簭哪睦飦恚兄篮愕暮闷?,而就是這樣的好奇激發(fā)著人類不斷前行。
參考資料
【1】微信公眾號中生藥協(xié)(ID:CBPIA68),【最年輕的中科院女院士】趙玉芬:尋找生命的起點
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