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一篇被《自然》和《科学》先后拒之门外的论文,21年后把它的作者送上了诺贝尔奖领奖台。
当地时间2026年10月5日,2026年诺贝尔生理学或医学奖揭晓。美国斯坦福大学的卡尔·戴瑟罗斯、德国科学家彼得·赫格曼和格奥尔格·纳格尔共同获奖。
获奖理由是他们在光门控离子通道和光遗传学领域的发现。这项技术让科学家能用一束光精准开关特定的神经细胞。
有了它,神经科学不再只是旁观大脑活动,而是可以直接操控神经回路,验证某群细胞究竟是不是某种行为的原因。
而这一切,要从一株小小的绿藻说起。
一、一株绿藻里藏着的光开关
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上世纪90年代,赫格曼开始研究一种单细胞绿藻如何感知和追逐光线。
绿藻没有眼睛,却能精准地游向光源。研究逐渐指向一种特殊蛋白:它不仅能感光,还可能直接充当离子通道,在光照下改变细胞的电活动。
2002年,赫格曼、纳格尔及其合作者鉴定出通道视紫红质1。一年后,团队又报告了通道视紫红质2,也就是后来大名鼎鼎的ChR2。
实验表明,ChR2能被蓝光直接激活,并在哺乳动物细胞中引发快速的离子流动。
赫格曼找到了绿藻里的光感元件,纳格尔则通过电生理实验揭示了它的工作机制。
下一个问题随之而来:它能不能被装进神经元,成为操控大脑的开关?
回答这个问题的,是戴瑟罗斯。他既是神经科学家,也是一名精神科医生,现任斯坦福大学生物工程与精神病学教授。
他长期关注抑郁症、焦虑症背后的神经回路,苦于缺少一种能精准研究不同神经细胞功能的工具。
2005年,戴瑟罗斯团队与纳格尔、恩斯特·班贝格等人合作,把ChR2基因导入培养皿中的哺乳动物神经元。蓝光一照,神经元便在毫秒级时间内产生动作电位。
这意味着,科学家第一次拥有了一种既能挑选细胞、又能精确到毫秒的神经调控工具。
光不再只是观察大脑的探照灯,也成了控制神经元的开关。
二、差点被埋没的奠基之作
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如今被视为光遗传学奠基之作的这篇论文,发表之路却颇为坎坷。
稿件先后被《自然》和《科学》直接拒绝。转投《自然·神经科学》后,审稿意见依然分歧明显。
一位审稿人虽然承认方法新颖,却认为看不出有哪些重要问题非用它不可。论文最终只以技术报告的形式发表。
平心而论,审稿人的谨慎并非全无道理。
当时的实验只证明了技术能控制培养皿中的神经元,尚未回答它能否在结构复杂的活体大脑中稳定工作。
真正让光遗传学赢得认可的,是此后十多年持续不断的验证。
科学家用光点亮小鼠大脑中的特定细胞,让它们奔跑、停下、进食或产生恐惧,因果关系第一次如此清晰地呈现出来。
故事还有一条令人唏嘘的平行线。美国底特律韦恩州立大学的华人学者潘卓华,多年来一直致力于为盲人恢复视力。
2004年7月,他把携带ChR2的病毒注入小鼠视网膜,证实了这种光敏蛋白在活体动物中的活性,时间早于戴瑟罗斯团队论文的发表。
据公开资料,他在2004年11月向《自然》投稿,被建议转投子刊,随后又遭《自然·神经科学》拒稿。几经周折,论文直到2006年4月才在《神经元》期刊发表。
此后双方获得的资助与荣誉,早已不在同一个量级。与此同时,日本和美国还有两个实验室的类似成果,也只比戴瑟罗斯团队晚了两三个月。
三、一束光照亮的科学启示
光遗传学的价值早已超越实验室。它帮助科学家拆解了帕金森病、抑郁症、成瘾等疾病背后的神经回路,为新疗法提供了线索。
潘卓华当年追求的目标也在逐步实现。
2021年,法国与瑞士等国的研究团队在《自然·医学》报告,一位因视网膜色素变性失明的患者接受光遗传学治疗后,部分恢复了视觉功能。
值得一提的是,2005年那篇论文的第一作者爱德华·博伊登后来在麻省理工学院自立门户,同样是光遗传学的重要开拓者,此次并未出现在获奖名单中。
回头看这段历史,最耐人寻味的并非谁先谁后,而是一项开创性技术在诞生之初往往难以被看清价值。
审稿人追问能解决什么重要问题,本是科学评价的应有之义。但历史也提醒人们,真正颠覆性的工具,答案常常要在它被使用之后才会揭晓。
从一株会追光的绿藻,到一把打开大脑黑箱的钥匙,这条发现链横跨植物学、生物物理学和神经科学。
从被拒稿到摘得诺奖,21年的距离,恰好是一项新技术从被怀疑到被普遍接受所需要的时间。
诺奖颁给的不只是三位科学家,也是对基础研究耐心与好奇心的一次致敬。
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