第141章 印度诺贝尔奖获得者之二科拉纳

印度作为一个教育普及率低且文盲多的国家，却能诞生九个诺贝尔奖，这让很多人感到疑惑不解。其实仔细分析这些获奖者的背景可以发现，他们大多都来自高种姓家庭，特别是婆罗门阶层。婆罗门阶层在印度社会中享有崇高地位，拥有较多的教育资源和社会优势。因此，尽管印度整体教育水平不高，但这些高种姓家庭仍然能够培养出优秀的人才。同时，也不能忽视印度政府对高等教育的重视和投入，以及印度人民对知识和智慧的追求和尊重。正是这种种因素的综合作用，才使得印度成为了发展中国家中获得诺贝尔奖最多的国家。 在印度的诺贝尔奖获得者中，主要集中在文学、经济学、化学、物理学和和平等领域。而在这些获奖者中，第一个获得诺贝尔奖的是诗人泰戈尔，他于 1913 年获得了诺贝尔文学奖。对于泰戈尔的生平和成就，我们之前已经有过详细的介绍。那么，今天我要向大家介绍的是第二位获得诺贝尔奖的科学家—哈尔·葛宾·科拉纳。 哈尔·葛宾·科拉纳（har gobd khorana）于 1922 年 1 月 9 日出生在英属印度旁遮普邦的赖布尔。他是一位杰出的美国分子生物学家。在 1968 年，由于他成功地解出了遗传密码这一重要难题，与罗伯特·威廉·霍利（robert w holley）和马歇尔·沃伦·尼伦伯格（arshall warren nirenberg）一同荣获了诺贝尔生理学或医学奖。这项成就对现代生物学产生了深远影响，并成为分子遗传学领域的重大突破。 一、主要经历 哈尔·戈宾德·科拉纳出生在印度赖普尔（现属西巴基斯坦）的一个小村庄——赖普尔。关于他的确切出生日期存在争议，一些资料显示为1922年1月9日，但也有其他说法。他的父母都是虔诚的印度教徒。 科拉纳家中共有五个孩子，包括一个姐姐和三个哥哥，他是最小的那个。他的父亲在英国殖民统治时期担任村里的农业税务员，尽管家境贫寒，但他父亲还是竭尽全力支持孩子们接受教育。实际上，在这个仅有一百多人的小村庄里，他们家是唯一一户全家人都识字的家庭，因此备受村民们的尊敬。 科拉纳曾就读于木尔坦（如今属于西旁庶普）的dav中学，在那里，他受到了一位名叫ratanl的老师的深刻影响。后来，他进入了拉合尔的旁遮普大学继续深造。这段学习经历为他未来的学术生涯奠定了坚实的基础。他的导师 ahan sgh 是一位伟大的教师，也是一个一丝不苟的实验家。1943 年，科拉纳获得学士学位后，继续深造并于 1945 年获得化学和生物化学硕士学位。 1945 年，他有幸得到印度政府的资助，前往英国利物浦大学深造。在那里，ror jsbeer 不仅指导着他的研究，还细心地照料他的生活。这段经历让科拉纳初步接触到了西方文化和文明。 1948 年，科拉纳成功获得有机化学博士学位。之后，他来到苏黎世的瑞士联邦理工学院，师从 vdiir prelog 教授，担任了一年的博士后研究生。与 prelog 教授共事的这一年，对他的思想以及他对科学、工作和成就的认识产生了深远且无法估量的影响。与此同时，命运的齿轮悄然转动，他在那里邂逅了后来成为他妻子的埃丝特·伊丽莎白·西博勒（estherelizabethsibler）。爱情的火花在他们之间迸发，将他们紧紧相连。 1949年的秋天，科拉纳踏上了前往印度的旅程，短暂地逗留了一段时间。随后，他回到了英国，与两位杰出的科学家——gwkenner博士（现今已晋升为教授）以及artodd教授（如今已被封为爵士）共同工作。这段经历让他受益匪浅，拓宽了他的科学视野。 从1950到1952年，科拉纳选择留在剑桥。事实证明，这一决定对他来说意义非凡，甚至可以说是决定性的。在剑桥的这段时间里，他对蛋白质和核酸产生了浓厚的兴趣，并在此领域取得了重要突破。 科拉纳不仅在英国剑桥拥有卓越的研究地位，还在加拿大温哥华担任要职。他的才华和成就备受认可，使他成为科学界的璀璨之星。 1959年，在英属哥伦比亚大学，科拉纳与同事约翰·g·莫法特（johngoffatt）携手合作，成功合成了一种名为“辅酶a”的物质。这种物质能够促进人体新陈代谢，对生命活动有着至关重要的影响。这一重大发现为医学和生物化学领域带来了深远的影响，也奠定了科拉纳在学术界的地位。 二、遗传学的主要成就 聪明、谦逊，是同事们对科拉纳的描述。科拉纳对遗传学研究的兴趣始于20世纪50年代早期在剑桥大学——分子生物学家詹姆斯·沃森（jas watn）和弗朗西斯·克里克（francis crick）1953年在那儿发现了dna的分子结构——担任研究员期间。科拉纳在沃森、克里克等科学家的发现基础之上，进一步深入研究，终于成功地确立了核苷酸组合形成特定的氨基酸——蛋白质的基本成分这一重大理论。 而科拉纳与 1968 年一同获得诺贝尔奖的尼伦伯格和霍利则通过他们的研究，证实了核苷酸编码是以三个一组的形式——也就是所谓的密码子——传递给细胞的。在这个过程中，科拉纳展现出卓越的智慧和洞察力，成功地发现了 64 个组份中的每一组内核苷酸的精确排列。不仅如此，他还巧妙地发明了一种能够顺序合成任何核苷酸多聚体的方法，从而最终确定了所有剩余的 10 个遗传密码。 与此同时，科拉纳和尼伦伯格还共同揭示了核苷酸的某些组份是如何指示细胞开始或停止合成蛋白质的方式。这一发现无疑对生物学领域产生了深远影响。除此之外，科拉纳还积极投身于科学技术的创新研发工作，他开发了许多合成寡核苷酸所需的关键技术。这些寡核苷酸对于 pcr（聚合酶链式反应）来说具有举足轻重的地位，常常被用作 dna聚合酶的引物。 pcr（聚合酶链反应，polyrase cha reaction）在现代分子生物学分析和遗传学中具有不可撼动的根本性基石地位。它与分子克隆和 dna 序列分析几乎构成了整个分子生物学的基础部分，它们的出现改变了人们对生命本质的理解。在现代生物科技中，这些技术的应用领域已经扩展到了各个方面，如农业、医学、法学、食品科学等，为解决许多全球性问题提供了有力支持。 pcr（聚合酶链式反应）技术作为一项具有重大影响的生物技术创新，被广泛认为是推动人类生物科学进步的重要里程碑之一。这项技术使得科学家们能够快速而高效地扩增特定的 dna 片段，从而实现对基因的检测、诊断和研究。就像所有人类伟大的发现与发明一样，pcr 技术并非凭空产生，而是在漫长的文明科学技术积累下，于某个关键时刻诞生的。这一过程如同一场绚烂的思想火花迸发，将多年来的知识和经验融合在一起，创造出了这个令人瞩目的成果。 pcr 技术的发展离不开众多科学家的努力和贡献。他们通过不断尝试和改进实验方法，逐渐完善了 pcr 的技术细节，使其成为一种可靠且广泛应用的生物技术工具。如今，pcr 技术不仅在基础科研中发挥着关键作用，还在临床医学、疾病预防控制、法医学鉴定等领域得到了广泛应用，为人类健康和社会安全做出了巨大贡献。 1971年，科拉纳和他聪慧的学生谢尔·克莱普在着名的《分子生物学杂志》上发表了一篇具有开创性意义的论文。在这篇论文里，他们首次提出了一个令人惊叹的概念：利用dna聚合酶来实现修复合成。这个概念无疑成为了后来pcr技术的早期构想，犹如一颗璀璨的星辰照亮了科学研究的天空。 科拉纳明确地指出，如果能巧妙地运用dna变性、与恰当的引物杂交，并借助dna聚合酶延伸引物等步骤，那么就有可能合成珍贵的trna基因。如此大胆而又充满创新精神的设想，让人们对核酸体外合成的可能性有了更深入的理解。然而，尽管这个设想极具前瞻性，但它却生不逢时。那时的科技水平还不足以支持这样的设想付诸实践，尤其关键的是，热稳定dna聚合酶尚未被人类所发现。这个技术缺失如同一座难以逾越的高山，使得这个伟大的设想暂时被埋没在了历史的尘埃之中。但正如每颗种子都需要等待适宜的季节才能破土而出，这个设想的价值并未因此而磨灭，而是在未来的某一天，终于绽放出绚烂的光芒。 1972年在科拉纳加盟麻省理工学院后，他领导的一个研究小组利用人造核苷酸合成了第一个人造基因。四年后，他宣布人造基因在细菌细胞内正常发挥作用。20世纪80年代，他合成了视网膜紫质基因——人类视觉中极为重要的感光蛋白质。与此同时，他还进行了与色素性视网膜炎相关的视网膜紫质突变的研究。 威斯康辛大学生物化学教授阿西姆·安萨里（asee ansari）说：“（遗传工程）整个发展都是基于科拉纳的化学理论，他是我的灵感来源。” 三、获得诺贝尔奖 1953年，沃森、克里克和富兰克林确定了dna的结构，这种双螺旋链状结构由四种碱基组成：腺嘌呤(a)、胸腺嘧啶(t)、胞嘧啶(c)，以及鸟嘌呤(g)；在rna中，尿嘧啶(u)代替了胸腺嘧啶。但是dna分子所携带的遗传信息是如何转译到蛋白质生物合成过程中的呢? 俄国物理学家乔治·伽莫夫假定，三个连续排列的核苷酸(密码子)可以定义64种氨基酸完全可以满足制造蛋白质所需的所有20种氨基酸的编码。1961年，马歇尔·尼伦伯格和j·海因里希·马太在美国国立卫生研究院一起工作，力图确定当单一种的核苷酸被加入一份反应混合液后，将形成哪种氨基酸。密码子uuu能形成苯基丙氨酸，这就破解了遗传密码的第一个字母。没过多久，c被发现能生成脯氨酸。威斯康星大学麦迪逊分校的科拉纳生成了更加复杂的序列，它由重复的双核苷酸序列构成，其起始序列是ucucuc，译解的产物是丝氨酸-亮氨酸-丝氨酸-亮氨酸之后，其余的密码子也一一被确定。 1964年，康奈尔大学的罗伯特·霍利发现并确定了转运rna(trna)的化学结构，从而揭开了信使rna(rna)和核糖体之间的联系。制造一个蛋白质所需的信息先是附着到trna上，然后在核糖体中根据rna进行转译。每个trna只会识别rna上的一个密码子，而且每个trna只会携带20种氨基酸的其中一种。蛋白质是由氨基酸一个个拼接而成的。尼伦伯格、科拉纳和霍利共同获得了1968年的诺贝尔奖。 1966年科拉纳加入美国国籍。1970年，科拉纳离开威斯康辛大学去了麻省理工学院，并一直工作到2007年退休。 2011年11月9日，科拉纳在美国马萨诸塞州康科德城去世，享年89岁。

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