诺贝尔奖为何不给中国制造
大跃进时期中国首次合成结晶牛胰岛素,却并没有因此获得诺贝尔奖,原因是诺奖出于意识形态的偏心吗?
文 | 赵新宇
中国人最令人瞩目的科学成就是什么?除了袁隆平的杂交水稻,还有1965年的人工合成结晶牛胰岛素。很多人都因为它没得诺贝尔奖愤愤不平,通行的解释是,“因为当事人坚持要以整个研究团队20多人的集体参与评奖,不符合诺贝尔科学奖一次最多颁给三人的规定,错失了得奖机会。”
真的是这样吗?
暗藏玄机的“结晶”
胰岛素的伟大成就其实在一开始就没有被承认。
2004年人教版高中历史教材有这样一段话:“1965年,人工合成结晶牛胰岛素在中国首次实现,这也是世界上第一个蛋白质的全合成,开辟了人工合成蛋白质的时代。”相比老版中的“人工合成结晶牛胰岛素是世界上首次人工合成蛋白质”,这段话不但更详细,还在蛋白质的“合成”前面加上了一个“全”字。
“首次实现人工合成结晶牛胰岛素”应该作何解读?所加的“全”字有何意义?
通用历史教材上的说法,很容易给人一个印象:世界上首次人工合成胰岛素的是中国的科学团队,自然,人工合成蛋白质的全球首次也应该归属中国。事实上,这个首次合成是有极大争议的。
西方世界几乎都不认同中国人拿下了这个“首次”。英文维基百科关于“首次合成”只提及两个名字,一个是美国匹兹堡大学的Panayotis Katsoyannis,一个是德国(西德)亚琛工业大学的Helmut Zahn,合成时间是在60年代初,并没有中国科学家的名字。
其他专著说得更细,如《Understanding Insulin Action: Principles and Molecular Mechanisms》一书中说,胰岛素是在1963年被首次化学合成的,做到这点的人是Katsoyannis。《Insulin Related Proteins — Structure to Function and Pharmacology》一书进一步指出在1963年底,或是1964年初,Zahn和Katsoyannis都掌握了正确的合成策略,几乎同时在羊胰岛素的制备方面取得了成功。
这些时间点均比中国公布的时间要早。
即使是在那个封闭的革命年代,对这两名西方竞争者的成就,中国科学家也是了解并部分承认的。他们在报告文献《结晶胰岛素的全合成》中,提到了这两位外国人。对美国人Katsoyannis,中国人还有所保留,报告说他“没有给出任何证据说明他们合成的产物所具有的‘微弱的活力’确实是胰岛素所产生的”。
德国人Zahn的成果则不能不承认,他在1965年7月发表了按羊胰岛素化学结构进行合成的较详细的化学数据,表明从所合成的A及B链衍生物经钠氨处理脱去保护基团后,可直接氧化得到具有0.5%-1.0%胰岛素活力的产物,这也被中方的报告提及。
不过教科书并没有撒谎,美国人和德国人都没有拿到胰岛素结晶,做出的产物活力很低。相比之下,中国方面的最终完成度却要高得多。
经过成功的纯化、结晶,他们的人工胰岛素生物活性达到天然胰岛素的80%,并在拿到第一个结晶后,又运用电泳、层析、酶解图谱和免疫性等方法,对合成产物的物理、化学、生物性质做了详尽检测。国家工程的优势被发挥到极致,合成的收尾工作做得尽善尽美,这些都是美、德两家草台班子做不到的。
另外,在那个年代把合成胰岛素结晶,也是一件比较重大的技术突破。中国人的成果引起了顶级科学期刊《Science》的注意,他们在1966年用一篇报道介绍了红色中国的胰岛素全合成,并着重指出,西方两位学者在重组二硫键被还原拆分的胰岛素(无论是天然的还是合成的)两条肽链并恢复其生物活性方面遇到了困难,是中国人率先改进方法解决了这个问题。
然而,《Science》虽肯定了中国人的工作,但也只是评价说“上海和北京的团队全面领悟了西方人在蛋白质结构功能上的认识”,并没有把“首次”的桂冠加诸中国。
为坐稳“首次”,胰岛素合成工程的参与者只好“加了‘结晶’二字以示区别”。相应的,新版教材在老版的蛋白质“合成”之前加上一个“全”字,也让“首次”更加严谨。
为什么要合成胰岛素
中国团队做如此漂亮的收尾工作,仅仅是为了与西方竞争者形成区别,以弥补被外国人抢先宣布合成的遗憾吗?如果不是,他们的最终目的又是什么?
合成胰岛素课题是“大跃进”运动的产物。1958年5月,八届二中全会提出“鼓足干劲,力争上游,多快好省地建设社会主义”的总路线后,科技人员开始大放“科学卫星”。
例如中科院京区的研究机构提出了诸如“人造小太阳”、“融化高山冰雪灌溉荒漠”、“在三年内消灭稻虫”、“在一年至三年内解决小麦锈病、稻瘟病等十多种农作物严重病害”等科幻畅想。不久,中科院沪区也迅速跟上,如植物生理所要搞“稻草变油”,药物所则喊出了“让高血压低头、肿瘤让路、血吸虫断子绝孙”的响亮口号。
在各兄弟单位充分展现想象力之后,生物化学研究所该放出一个什么样的卫星,才够气魄,够“跃进”,不落于“右倾”呢?于是,1958年6月的高研组讨论会上,就有人喊出一句:“合成一个蛋白质!”马上就获得通过。
这确实是一个极具革命意识的目标。革命导师恩格斯曾说过:“生命是蛋白体的存在方式”,“如果某一时候化学能够人工地制造蛋白体,那么这蛋白体也必然会呈现出生命的现象,即使是最微弱的生命现象”,按那个年代的革命逻辑理解,合成蛋白质就是合成生命,距离人造人已经不远了。
小小的胰岛素居然暗含制造社会主义新人的大课题,当然会引起领导重视。当年7月,上海市科学技术展览会展出了一个站在三角瓶里的小娃娃,引起了前来参观的注意,他停在画前,问这项工作多久可以完成。此时,项目计划完成时间已经从最初的20年缩至5年。但周还是不太满意,讲了句:“五年是不是太长了?”
于是,项目时间减为4年,到1958年底,这项工作干脆被定为“国庆十周年献礼”,只留下不到一年的时间。
合成项目一开始就是奔着拿到高活性结晶的总目标运作的。为了达到“大跃进”的要求和速度,生化所采取的是“五路进军”、“智取胰岛”的方案,后虽经调整,但总体策略精神并没有太大改变。
即使是在“大跃进”偃旗息鼓后的调整期,合成项目也没像其他“科学卫星”一样不了了之,还被以聂荣臻为代表的领导打气,说“人工合成胰岛素100年我们也要搞下去”,“我们这么大的国家,几亿人口,就那么几个人,就那么一点钱,为什么就不行?”持续得到这样的重视与期待,合成项目若是只拿出几张图表、几组数据就了事,显然说不过去。
值得一提的是,胰岛素两条肽链的拆合工作独立于其他研究进行,是所有工作中最早得到成果的,若不是中科院领导只顾及胰岛素合成的最终目标,对成果保密以免为美、德竞争者采用,中国的杜雨苍、邹承鲁就会在加拿大科学家G.H.Dixon和A.C.Wardlaw(1961年)之前发表把天然胰岛素拆开后再合成的论文,早早获得世界瞩目。
为什么没得诺奖
为合成胰岛素没得诺贝尔奖感到惋惜的人可能不知道,中国人在当时对诺奖并不感冒。
1973年底,杨振宁致函中科院郭沫若院长,称自己准备提名生化所、有机所和北京大学代表各一人合得1974年诺贝尔化学奖,中科院和外交部的有关领导拒绝了他的好意。理由有二:一是胰岛素合成是科研人员在党的领导下集体努力的结果,难以提出代表人选;二是该奖金系由资本主义国家颁发,还是不拿为好。
杨振宁很执着,1978年,他再次向邓小平表示,自己愿意为胰岛素合成提名诺贝尔奖。同年,美籍华裔逻辑学家王浩也作出相同提议;而瑞典皇家科学院诺贝尔化学奖写信给生化所所长王应睐,也要他推荐诺奖候选人名单。
时逢改革起步,中国领导人变得非常重视。在他们指示下,中科院当年年底专门召开了一次“胰岛素人工全合成总结评选会议”,会议的主要目的就是要确认诺奖候选人。
在无记名投票选出钮经义、邹承鲁、季爱雪、汪猷四名代表后,考虑到每个单项奖的获奖人数不多于3人,又考虑到“联邦德国、美国在胰岛素人工合成方面也取得较好成绩,有可能此奖将由两国或三国科学家共同获得”,最终决定由钮经义代表全体研究人员申请诺贝尔奖。
▍虽未获得诺贝尔奖,不过1982年“人工合成牛胰岛素”荣获国家自然科学奖一等奖,会后邢其毅教授与北大参加人工合成牛胰素的同仁们合影留念。
然而,胰岛素合成工作最终还是没能获奖,但跟候选人数太多没什么关系。
申请时间太晚也说不通。1979年距胰岛素全合成论文向世界公布只过去了13年,对于诺奖评选是很正常的时间间隔。一项科学成就如果仅仅过了13年就不再被重视,那也只能说明它经不起时间考验,没有最初预计的那么重要。
且不论“第一次合成蛋白质”的“第一次”存在争议,在Vigneaud成功合成有生物活性的多肽并直接引发大量后继合成工作后,“蛋白质合成”的意义本来就是暧昧不明的。
蛋白质和多肽并没有绝对区别,它们的界限是人为划分的。无论以分子量(以5000道尔顿为界,胰岛素是5733道尔顿)还是有没有高级结构(一些多肽也有高级结构)为据,区分标准都并不严密。因而,不能把胰岛素合成提升到催产素的首次合成那样的高度。
倒是有一个获得诺奖的机会,与中国曾经的胰岛素合成人员擦肩而过,那就是美国科学家C. B. Anfinsen在1961年提出的“蛋白质的一级结构决定其高级结构”理论。他的实验较为简单——拆开单链的核糖核酸酶的四个二硫键,发现它们可以重新连接并以很高的水平恢复酶活性;而杜雨苍在1959年做成的天然胰岛素拆合工作与之类似,且更为复杂,若作为证据会更有说服力。
不过,除去因保密要求不许发表外,杜的科研论文本身也有硬伤。他在1961年8月发表于中文学术期刊《生物化学与生物物理学报》的文章《从胰岛素A及B链重合成胰岛素》只能算一份为合成工作服务的实验报告。对于蛋白质结构理论,这篇论文未作探讨,甚至对于“天然胰岛素结构是A、B多肽链所能形成的所有异构体中最稳定的”这样的实验结论,论文也没有太做强调,只是说了一句“在所有可能的重氧化产物(包括A链与A链、B链与B链形成的结合)中 ,胰岛素拮构还是一种比较稳定的结构,甚至在各种AB异构物之中,还是最稳定的结构之一”。
而同年10月Anfinsen发表于《Scientia Sinic》的英文版则直奔理论主题,标题就申明自己研究的是“结构动力学”,文章的第一段就点出结论:“正确的二硫键配对信息,决定天然二级和三级结构的信息,都包含在氨基酸序列本身里。”
假如杜雨苍当年从事的是正常的科研工作,他很可能会从他那成功的天然胰岛素拆合工作中捕捉到理论价值,并由此深入探讨,得出与Anfinsen一样的结论。胰岛素合成工程的政治意味压抑了科学追求,使中国科学家失去了在蛋白质结构研究领域建立丰功伟绩的机会。但这也是一个悖论:假若杜雨苍们从事的是正常的科研工作,按当时中国的科研国情,他们根本就不会去合成胰岛素。