一位传奇科学家的双面人生：患癌，丧夫，丧子，得诺奖
文 ｜ 刘佳佳 王兆昱
她是诺贝尔化学奖史上第5位女性得主，凭借在“酶定向进化”研究中的杰出贡献，于2018年摘得诺奖。她在20世纪90年代开创的“定向进化”方法，为生物领域带来了革命性变化。
而她人生的另一面，几经坎坷与挑战。她曾患乳腺癌并接受18个月的治疗；在两次婚姻中，她曾两度经历丧夫、丧子之痛。
这是一位传奇女性的双面人生——她的名字，是弗朗西斯·阿诺德（Frances H. Arnold）。
弗朗西斯·阿诺德 图源：American Academy of Achievement
在接受《中国科学报》采访时，67岁的阿诺德刚从健身房回来，面色红润地坐在电脑前，看起来还不到40岁。
她兴致勃勃地谈起自己的日常：现任美国加州理工学院教授，还是科技公司董事会成员；在采访当天，她与白宫进行了6个不同的zoom会议，每天被会议和实验室工作填满，还要挤时间去健身和参加晚宴。
在短短25分钟的访谈里，我们从侧面窥见这位传奇女性的人生一角。而她本人表示，仍然以开放的心态面对一切挑战。
她的人生，从来都是旷野。
成为蛋白质世界的工程师
“定向进化”是一种模拟自然选择的过程，用于在实验室环境中改良酶、蛋白质、微生物等生物分子和生物体的性能。“定向进化”的核心思想是通过随机突变生成大量变异体，然后从中筛选出具有期望性能的变异体，以此来模拟自然进化过程中的“变异-自然选择”机制。
近日，弗朗西斯·阿诺德团队与陶氏有机硅公司合作，在Science上发表成果，使用“定向进化”技术扩大了酶的活性，可以引起碳硅键的破裂，从而为甲基硅氧烷这种人造化合物的降解提供了可能性。
《中国科学报》：能否介绍一下你们最近发布的成果？
弗朗西斯·阿诺德：
在过去10年中，我一直想证明，大自然可以学会做化学家能做的任何事情，甚至做得更好，包括用化学方法制造和断开生物界所没有的化学键。
在这项成果中，我们创造了第一种能断开碳硅键的酶，这在自然界是从未有过的，非常令人兴奋。你所在的房间里有50种含有环氧化酶的产品，它是人造化学品，不能被自然生物降解。但我们在酶中进化了这种功能，并表明这在化学上是可能的，酶可以将硅分解。
弗朗西斯·阿诺德团队近日成果 图源：Science网站
《中国科学报》：你们是用“定向进化”方法做到的吗？
弗朗西斯·阿诺德：
是的。“定向进化”向我们展示了许多东西。进化是一个非常强大的工程过程，它适用于从分子到生态系统的所有尺度。我们可以引导进化创造出新的酶，它们是出色的化学家、催化剂。
“定向进化”的真正诀窍是在巨大的可能性空间中找到更好的东西，并在规定的时间范围内完成它。
《中国科学报》：你开创“定向进化”的灵感来源于哪里？
弗朗西斯·阿诺德：
我接受过工程师训练（注：阿诺德本科在美国普林斯顿大学修习机械与航空航天工程专业），一直想制造新的事物。
我在第一次剪切和粘贴DNA时就爱上了蛋白质，当时就想成为蛋白质世界的工程师。只是没人知道怎么做，没人知道蛋白质如何工作及最小化序列如何决定其功能，更没人知道如何设计细微的差别。我只能自己想办法。好的工程师必须借助已被证明有效的理论，于是我把目光投向了进化论。进化，是让人类变好的方法。
