张田勘

2018年诺贝尔化学奖授予了美国科学家弗朗西斯·阿诺德、乔治·史密斯和英国科学家格雷戈里·温特，获奖理由是：在掌控进化的方式及利用其为人类带来最大福祉方面做出重要贡献。通过定向进化开发出来的酶如今被用于生产生物燃料、药物和其他物质。同时，利用一种被称为噬菌体展示技术的方法进化出来的抗体，能够对抗自体免疫性疾病并在某些情形下治疗转移性肿瘤。

阿诺德的贡献：让酶定向进化

进化，更准确地说是演化，在生物学上一般都认为是由随机和偶然的因素促发和推动的。但是，阿诺德的研究表明，进化可以在人类的有意引导下发生。实际上，这样的进化早就体现在人类千万年来对作物（如水稻、小麦和玉米）和动物（如猪、牛、羊）等的驯化上。

阿诺德的引导进化是体现在对酶的改造上。1993年，阿诺德首次进行了酶的定向进化。酶的本质是蛋白质，但是它能催化化学反应，以此为契机，阿诺德改进了新型催化剂的常规方法，并把酶的用途扩大到生产更为绿色环保的化学物质，如药物和可再生燃料等。

20世纪末，阿诺德对枯草杆菌蛋白酶产生了兴趣，尝试把它的催化条件从正常的水溶液转换到特殊的有机溶剂二甲基甲酰胺（DMF）中，希望获得更大的催化活性和更快的催化速度。酶是极其复杂的分子，由20种不同的氨基酸构成。这些氨基酸可以被无限地结合起来，单个酶可包含上千个氨基酸。它们连接成长链，长链又能折叠形成特定的三维结构。……