熟 鸡蛋 返生 有 可能 吗 ？这项 研究 得 了 “诺贝尔奖” (2)

比如 我們 隨便 畫 一個 假如 說 這 蛋白質 長 這個 樣子 假如 說長 這個 樣子 科學家 們 會 發現 它 這個 裏邊 和 外邊 它 這個 側鏈 基團 不 一樣 裏邊 的 這些 側鏈 基團 它 往往 都 是 什 麽 呢 都 是 疏水 的 就是 它 不 願意 和 水待 到 一塊 而 外面 的 這些 側鏈 基團 有 的 側鏈 基團 是 親水 的 願意 和 水 在 一塊 有 的 不 願意 這都 是 親水 的 那 麽 為 什 麽 在 外邊 的 都 是 親水 的 在 裏邊 都 是 疏水 的 其實 很 簡單 因為 蛋白質 一般 都 是 處於 水溶液 環境 當中 所以 願意 和 水 在 一塊 你 在 外面 露著 不 願意 和 水 在 一塊 的 你 在 家裏 憋 著 所以 這些 個 不 願意 和 水 在 一塊 的 縮到 裏面 去 了 形成 了 一種 特殊 的 化學鍵 叫做 疏水鍵 總而言之 因為 各種 化學鍵 的 作用 它 就 會 形成 一種 更加 高級 的 復 雜的 結構 除了 這 三級 結構 以外 還有 更加 高級 的 結構 叫做 四級 結構 那什 麽 叫 四級 結構 呢 就是說 一個 蛋白質 的 分子 不 一定 是 由 一條 肽鏈 組成 的 它 可以 有 好幾條 肽鏈 組成 你 比如 這是 一條 肽鏈 這又是 一條 肽鏈 這又是 一條 肽鏈 它們 幾個 彼此 纏繞 在 一塊 形成 了 一個 蛋白質 整個 這個 結構 我們 就 稱 之 為 四級 結構 你 比如說 像 這個 血紅蛋白 它 就是 由 四條 肽鏈 組成 的 形成 了 這樣 的 一個 分子 這種 分子 它 就 特別 適合 於 輸送 氧氣 那 麽 為 什 麽 會 有 不同 的 高級 結構 呢 我們 知道 這個 一級 結構 是 由於 基因 決定 的 對 吧 那 麽 高級 結構 由什 麽 決定 呢 有 一個 這個 化學家 名字 叫做 安芬森 安芬森 1972 年 諾貝爾化學獎 他 提出 了 一個 準則 他 說 之所以 會 有 不同 的 結構 那 就是 由 一級 結構 決定 的 就是 一級 結構 它 是 決定 高級 結構 的 就是 高級 的 結構 完全 是 由 一級 結構 決定 的 你給 我 一個 一級 結構 理論 上 來講 我 是 可以 確定 高級 結構 是 什 麽 樣 的 原因 是 什 麽 從 我們 物理學 角度 來講 就是 因為 它 要 找到 一個 能量 最低 的 狀態 不同 的 結構 能量 是 不 一樣 的 有 可能 這個 能量 的 這個 變化 情況 是 這個 樣子 的 那 麽 你 從 某 一個 結構 出發 你 總是 要 找到 這個 能量 的 最低點 能量 的 最低點 這個 能量 的 最低點 就是 折 完 了 之後 的 一個 樣子 所以 不管 你 從 什 麽 地方 出發 你 就 應該 找到 這個 能量 最低點 這 就是 所謂 的 安芬森 準則 你給 我 一級 結構 我 就 能夠 決定 了 高級 結構 當然 在 現實生活 中 也 有 一些 不太 滿足 的 比如說 像 瘋牛病 瘋牛病 那個 朊病毒 它 就是 一個 一級 結構 是 正確 的 但是 是 卻 折疊 折錯 了 這 麽 一種 蛋白質 然後 它 可以 引起 其他 蛋白質 的 一些 變化 這 以後 我們 可以 給 大家 講一講 所以 安芬森 原則 可能 有 一些 特例 好 我們 花 了 這 麽 長時間 都 在講 蛋白質 的 結構 蛋白質 是 由 氨基酸 組成 的 氨基酸 構成 了 肽鏈 肽鏈 經過 折疊 就 變成 了 蛋白質 對 不 對 好 那 麽 下面 咱們 就要 講一講 說 為 什 麽 這個 生 雞蛋 一煮 它 就 變成 熟 雞蛋 熟 雞蛋 就 不再 是 稀 的 了 而是 變成 固體 了 這個 熟 雞蛋 到底 能不能夠 恢復 成生 雞蛋 呢 我們 稱之為 蛋白質 的 變性 與 復性 變性 和 復性 首先 我們 現在 說 變性 蛋白質 的 變性 是 什 麽 意思 呢 就是 你 外界 環境 發生變化 比較 典型 的 比如說 加熱 或者 是 你 加入 了 一些 化學 的 物質 像 尿素 或者 一些 其他 的 物質 在 加熱 和 化學物質 的 作用 下 怎 麽 樣 呢 它 的 高級 結構 被 破壞 了 高級 結構 破壞 的 意思 是 說 就是 你 折疊 的 情況 跟 以前 不 一樣 了 本來 人家 是 折 疊好 的 一個 蛋白質 就 好像 一件 織好 的 毛衣 一樣 結果 經過 了 加熱 或者 化學物質 它 把 這個 化學鍵 給 破壞 了 把 這件 毛衣 給拆 了 變成 什 麽 變成 了 一團 毛線 也 就是 變成 了 這樣 的 比較 伸展 的 這個 肽鏈 了 我們 要 知道 肽鏈 上 是 有 疏水 基團 和 親水 基團 的 這個 很 重要 比如說 那 這個 是 疏水 的 基團 然後 還有 親水 的 基團 它 還有 親水 的 基團 好 那 麽 你 本來 是團 在 一塊 的 疏水 基團 在 裏邊 親水 基團 在 外邊 現在 你 展開 了 一 展開 了 之後 水在 哪 那水 就 跟 著 這些 親水 基團 走 對 吧 水 就 跟 著 這些 親水 基團 走 那 這個 疏水 基團 呢 這個 疏水 基團 不 願意 跟 水 在 一塊 但 周圍 全是 水 你 說 它 怎 麽 辦 吧 它 只好 你 不是 很 多條 鏈 對 吧 很 多條 鏈 這些 個 疏水 基團 它們 就 彼此 聚集 了 是不是 你 有 很 多條 鏈 這 很 多條 鏈 的 疏水 基團 它 就 彼此 聚集 了 於是 就 形成 了 什 麽 形成 了 沈澱 所以 你 看起來 一旦 你 加熱 了 或者 加 一些 化學物質 使 它 變性 了 你 就 會 發現 這個 蛋白質 本來 是 溶於 水 後來 就 不 溶 了 對 吧 比如說 我們 煮 雞蛋 那 雞蛋 是不是 後來 就 變成 固體 了 對 吧 鹵水點 豆腐 點完 了 豆腐 之後 那 豆漿 變成 了 固體 了 為什 麽 呢 就是 因為 蛋白質 發生 了 變性 形成 了 這種 疏水 基團 的 聚集 發生 了 沈澱 此時 它 不光 結構 被 破壞 了 它 的 這個 生物 特性 也 沒有 了 不能 再 完成 以前 的 生物 功能 了 但是 有 一件 事 沒有 破壞 是 什 麽 就 這個 毛線 沒有 斷 或者說 它 的 一級 結構 其實 是 沒變 的 就是說 它 的 這個 氨基酸 序列 其實 還是 那個 樣子 它 沒 有變 所以 這樣 就 有 一種 可能 就 有 可能 把 它 還能 折疊 回去 對 不 對 這 就是 所謂 的 復性 蛋白質 的 復性 就 指 的 是 什 麽 呀 就 指 的 是 條件 恢復 了 比如說 本來 你 加熱 後來 你 不 加熱 了 或者說 本來 你 加入 了 一些 化學物質 什 麽 尿素 什 麽 的 現在 你 把 尿素 什 麽 的 去掉 在 這種 情況 下 這個 蛋白質 又 重新 的 發生 了 折疊 這種 情況 下 我們 就 稱 之 為 蛋白質 的 復性 重新 發生 了 折疊 這個 實驗 其實 老 早就 有人 做 了 比如 我們 剛才 說 的 這個 安芬森 1972 年 諾貝爾獎 獲得者 他 就 做 了 這樣 的 一個 著名 的 實驗 他 當時 的 工作室 旁邊 有 一個 養牛場 牛 呢 這個 外國人 他 不吃 牛 的 胰臟 把 胰臟 當做 垃圾 就 扔 了 這安芬 森就給 撿回來 了 然後 從 胰臟 裏面 提取 了 一些 牛 的 酶 拿 這些 酶 做 了 很多 的 實驗 其中 就 包括 這個 酶 的 變性 和 復性 實驗 首先 這個 安芬森 把 這個 具有 活性 的 酶 給它 幹什 麽 給它 加入 了 一些 化學物質 比如說 尿素 還有 一些 其他 的 物質 它 可以 破壞 這些 蛋白質 的 這個 化學鍵 於是 蛋白質 就 從 一件 毛衣 變成 了 一團亂 毛線 了 此時 它 就 變成 了 變性 的 蛋白質 了 變成 變性 的 蛋白質 之後 他 又 幹 了 一件 事 什 麽 事 呢 就是 把 這裏 面 的 尿素 去掉 通過 什 麽 方法 通過 透析 的 方法 什 麽 叫 透析 呢 透析 的 意思 就是 加入 一個半 透膜 這是 一個 杯子 裏邊 有 很多 的 水 然後 你 把 這個 包含 有 變性 蛋白質 和 尿素 的 這個 混合 溶液 裝到 了 一個半 透膜 裏邊 半透膜 就是 它 只能 透過 小 分子 它 不能 透過 大分子 所以 這裏 邊的 小 分子 尿素 就 逐漸 往外 跑 了 剩下 的 這個 就是 蛋白質 了 於是 他 就 通過 這樣 的 方法 不停 地去換 清水 讓 這個 尿素 一點點 出來 所以 剩下 的 那些 就是 沒有 尿素 的 蛋白質 結果 他 再 去 檢測 的 時候 發現 這個 變性 的 蛋白質 把 這個 尿素 透析 掉 之後 它 又 恢復 成 了 有 活力 的 酶 這 說明 了 什 麽 呢 說明 這個 蛋白質 是 可以 復性 的 對 不 對 變性 的 蛋白質 還 可以 復性 這就 好像 是 一團 毛線 又 可以 重新 變會成 一件 毛衣 了 受什 麽 力 驅動 變回 成 毛衣 的 呀 就是 因為 它 要 找到 這個 能量 的 最低點 所以 它 還能 變回去 這 就是 比較 早 的 這個 復性 實驗 了 它 就是 安芬森 做 的 那 我們 現在 所謂 的 雞蛋 返生 也 是 一個 蛋白質 的 變性 和 復性 的 實驗 我們 來說 一下 在 前 幾年 西澳大利亞 大學 有 一個 年輕 的 學者 名字 叫做 奧蒙德 這個 奧蒙德 他 就 想 研究 一下 說 怎 麽 樣去 改變 化學反應 的 一個 速率 於是 就 做 了 一個 裝置 這個 裝置 其實 就是 一個 管子 可以 這樣 旋轉 那 麽 依靠 離心力 可以 對 化學反應 進行 某些 程度 的 改變 緊跟 著 他 就 做 了 這樣 一個 實驗 他 從 這個 雞蛋 的 蛋清 裏邊 蛋清 裏 其實 有 很 多種 這個 蛋白質 他 提取 了 一種 叫做 溶菌酶 的 蛋白質 這個 溶菌酶 本來 是 清澈 的 然後 他 就 加熱 通過 這個 90 攝氏度 加熱 了 20 分鐘 結果 加熱 了 之後 它 就 變白 了 這 說明 什 麽 說明 蛋白質 變性 了 變成 了 這個 變性 的 蛋白質 那 麽 這個 變性 的 蛋白質 自然 是 沒有 生物 活性 的 然後 緊跟 著 他 做 了 一件 事 就是 他 利用 尿素 把 這個 蛋白質 溶 了 然後 再用 他 的 這 一套 裝置 用 他 的 這種 旋轉 的 裝置 再 利用 這個 透析 的 方法 結果 就 發現 它 又 變回 成 了 溶菌酶 他 就 說 你 看 我 這個 旋轉 的 方法 比 這個 傳統 的 尿素 加 透析 的 方法 更 快 可以 達到 一個 更好 的 效果 所以 我 做到 了 什 麽 呀 就讓 這種 變性 的 蛋白質 重新 又 變回 成 了 溶菌酶 你 看 我 雞蛋 就 返生 了 對 不 對 其實 他 這個 實驗 創新性 其實 並不多 因為 他 就是 利用 這種 機械 旋轉 的 方法 把 這個 安芬森 這種 變性 復性 的 這種 實驗 給 加速 了 然後 他 所 復原 的 也 只是 雞蛋清 中 的 一種 叫做 溶菌酶 的 蛋白質 而 雞蛋 中有 很多很多 種 蛋白質 你 說 你 要 使 所有 雞蛋清 中 的 蛋白質 同時 能夠 變回 原來 的 狀態 同時 能夠 復性 這個 難度 太大 了 所以 現在 學界 一般 認為 說 熟 雞蛋 想 返生 是 非常 非常 困難 的 雖然 說 也 並不一定 是 絕無 可能 那 麽 他 當時 這 篇文章 出來 了 之後 也 是 造成 了 全世界 輿論 嘩然 許多 人 都 去 采訪 他 說 你 怎 麽 把 熟 雞蛋 給變生 的 最後 他 居然 還得 了 一個 諾貝爾獎 叫做 搞笑 諾貝爾獎 這個 搞笑 諾貝爾獎 是 一個 山寨 的 諾貝爾獎 比如 2015 年 的 時候 這個 化學獎 就 頒發 給 研究 熟 雞蛋 返生 這位 科學家 了 生物 獎是 頒發 給 一個 人 研究 雞屁股 上面 加 一個 重物 它 這個 雞 走 起來 就 特別 特別 像 恐龍 這個 物理學獎 頒發 給 一個 人 研究 說動 物為 什 麽 尿 尿 的 時間 都 在 21 秒 加減 13 秒 之 範圍 內 數學 獎 頒發 給 一個 人 研究 摩洛哥 國王 是不是 有 888 個 孩子 那 麽 每 一位 獲獎者 都 會 獲得 10 萬億 津巴布韋 幣的 獎勵 大約 相當於 人民幣 兩分 錢 創辦 這個 獎的 馬克 · 亞伯拉罕 說 他 是 希望 將 這個 獎 頒發 給 那些 乍看 令人 發笑 而後 讓 人 思考 的 成就 以 激發 人們 對於 科學 的 興趣 雖然 是 一個 山寨 獎