誰是弗朗西斯 · 阿諾德（Frances H. Arnold）？

諾貝爾化學獎史上第 5 位女性得主，憑借在 「 酶定向進化 」 研究中的傑出貢獻，于 2018 年摘得諾獎；在 20 世紀 90 年代開創的 「 定向進化 」 方法，爲生物領域帶來了革命性變化；成功登頂科研高峰的另一面，是她兩度喪偶、喪子、患癌的坎坷與人生挑戰。今天學霸君就帶大家進入諾獎得主弗朗西斯 · 阿諾德的硬核人生。

1956 年 7 月，一位准諾貝爾化學獎得主 —— 弗朗西斯 · 阿諾德（Frances H. Arnol）在美國賓夕法尼亞州的東匹茲堡降生，成爲家中第二個孩子。

幼時的阿諾德（中）與兄弟們玩“戰爭遊戲”

圖源：諾獎官網

阿諾德的童年在密歇根湖畔的探險與家族避暑別墅的歡樂時光中度過，那裏是她對自然界好奇心的起點。不同于許多同齡人和排滿了補習班的現代小學生，她的玩具常常是石頭下發現的蝾螈，或是從湖中捕撈的小龍蝦，培養了阿諾德對世界的好奇和對未知的探索欲。

但和所有的小朋友一樣，13 歲的阿諾德漸漸對傳統課程感到乏味，甚至成績平平。

隨即，家庭矛盾很快便出現了。阿諾德十幾歲時開始嘗試 「 離家出走 」，她搬離父母家，通過打零工自給自足，在城市中租下自己的公寓。爲了合法搞錢，她隱瞞年齡，想方設法地拿下了酒吧服務員和出租車司機等看似不靠譜的工作。「 我告訴他們我 22 歲，從來沒人查我的證件，不過那時一天工作超過 10 小時，也只能賺到 25 美元。」但是這些也沒能阻擋阿諾德的繼續求學之路。

工作之余，她輕輕松松從泰勒 · 阿爾德裏奇高中畢業，並申請了父親的母校普林斯頓大學。由于高中成績可能難以讓她作爲文科生被錄取，她決定申請機械工程專業。這在當時對于女性申請人來說是個不尋常的選擇。不過她獨特的背景引起了招生辦公室的注意，最終以機械工程專業的身份被錄取。

在多個專業中，反複橫跳在普林斯頓，阿諾德不僅學習了專業課程，還涉獵了俄語、意大利語、文學、經濟學等多個非專業領域。

大學期間，她依舊沒辦法做一個平凡本分的大學生。「 我繼續開出租車，中間還休學一年前往意大利一家制造核反應堆零件的工廠工作，不過好在最後兩年，我重新燃起了對學業的熱情。我的興趣開始轉向可再生能源。」阿諾德的學術生涯真正轉折點出現在加州大學伯克利分校，那裏，她首次接觸了生物技術領域，改變了她的研究方向。

1980 年代，弗朗西斯 · 阿諾德在加州大學伯克利分校1985 年，她獲得了化學工程博士學位，並繼續在伯克利進行生物化學的博士後研究，1986 年，她加入帕薩迪納的加州理工學院（Caltech）擔任訪問副研究員，很快晉升爲助理教授，並一直留在 Caltech，十年內升至正教授。2000 年，她被任命爲冠名教授。

在 Caltech，阿諾德開創了 「 定向進化 」 方法來創造自然界中不存在的新蛋白質。起初，她遵循常規做法，嘗試誘導 DNA 分子特定突變以達到預定效果。她逐漸意識到這種方法可能耗時多年卻收效甚微。

于是，她轉而誘導隨機突變，篩選出具有所需屬性的酶，進一步繁殖最佳候選者，再次誘導隨機突變並篩選，讓自然進化的進程引導她達成目標。

通過操縱進化過程，阿諾德在實驗室中創造出新蛋白質，正如動物育種者培育出新的家畜品種。1993 年，她的研究成果發表，引起科學界的轟動，使她成爲該領域的領軍人物。

阿諾德與美國前總統奧巴馬合影阿諾德的成就可謂影響深遠。她所開發的變異蛋白還減少了制造業對有毒化學品的依賴，其開創的技術促成了默克公司新糖尿病藥物Januvia的開發。

她還研發了能與神經遞質結合、通過 MRI 可檢測的蛋白質，爲揭示大腦化學提供了詳盡圖譜，這一技術在動物試驗中顯示出潛力，或可爲阿爾茨海默病、帕金森病和抑郁症帶來新的檢測和治療方法。

成爲諾獎得主直到 2018 年，阿諾德的研究結果獲得全世界的認可，她因 「 定向進化酶 」 獲得諾貝爾化學獎，與美國的喬治 ·P· 史密斯和英國的格雷戈裏 ·P· 溫特爵士共同獲獎。

她也因此成爲史上第五個獲諾貝爾化學獎的女性，與居裏夫人站在了同一個榮譽的殿堂。

2018 年諾貝爾化學獎獲得者弗朗西斯 ·H· 阿諾德、喬治 ·P· 史密斯和格雷戈裏 ·P· 溫特爵士。圖源：諾獎官網今年，她在接受媒體采訪時，介紹了團隊新發布的成果。

她的團隊發現一種細胞色素 P450 酶可以對線性甲基硅氧烷的甲基進行羟基化反應。隨後，他們利用定向進化技術擴大了這種酶的活性，創造出了更有效的變體，而且還能對環狀甲基硅氧烷起作用。機理實驗表明，第二次氧化和酶促進的重排可以導致碳硅鍵的裂解和甲醛的釋放。

弗朗西斯 · 阿諾德團隊近日成果 圖源：Science 網站

她說：「 在過去 10 年中，我一直想證明，大自然可以學會做化學家能做的任何事情，甚至做得更好，包括用化學方法制造和斷開生物界所沒有的化學鍵。在這項成果中，我們創造了第一種能斷開碳硅鍵的酶，這在自然界是從未有過的，非常令人興奮。」

「 嚴師 」 柔軟的一面你也許會好奇她的團隊成員如何評價她。趙惠民教授是阿諾德在加州理工學院實驗室的見證人，他是阿諾德的第一位做定向進化研究的博士學生。趙教授是 1992 年加入加州理工學院阿諾德教授的實驗室的，直到 1998 年離開，其間與阿諾德教授一起發表了數篇在行業內極具影響力的論文。

回憶起學生時代在阿諾德實驗室工作時的情形，趙教授對阿諾德的評價是：「 她還是比較嚴厲的女人，非常直接，如果做得不好肯定會當面挨罵，但是她也是那種比較粗放型的管理，會跟學生指明一些大方向，給學生很大的自由度，只要她認可你的想法，就會很支持你。」在接受媒體采訪時，趙教授回憶道，博士畢業那年，他曾咨詢過阿諾德教授對其職業發展規劃的建議。當時阿諾德還勸他申請教授職位，但是他權衡一下，覺得當上教授的可能性不大，于是就去了企業，但是，在企業工作兩年後，他又重新回到學校當上了教授。

嚴師也有柔軟的一面，趙教授和阿諾德出差的途中有個小插曲，這讓他記憶深刻。

他回憶道：「 阿諾德那時候懷了第二個孩子，她就請我來開車，我當時還是個窮學生，只有一輛破車，而且大熱天的空調也壞了，她說沒關系。」一路上，阿諾德和她的這位學生談論了很多私人的事情，後來到了會場，她還介紹很多業界有名的專家給學生趙教授認識。

出差回來之後，阿諾德甚至還給他一些錢作爲路費的補貼，這件事讓當時還是窮學生的趙教授極爲感動，阿諾德原本可以不必那麽做。

這次出差回來之後沒多久，阿諾德就生孩子了，但就在生産的前幾天，她還在學校開會。生完後沒過幾天，她又回來上班了。阿諾德教授患乳腺癌那年，她邀請趙教授回到加州理工學院做了一場報告。盡管身患重病，但阿諾德還是出現在報告的現場。

她的人生絕非一帆風順阿諾德的學術生涯，看似已經走向了頂峰。不過，她的生活絕不是一帆風順。1990 年阿諾德的第一個兒子 James 出生，但不久之後，阿諾德便與第一任丈夫的婚姻破裂。在 1992 年的學術年會上，阿諾德結識 Caltech 同事、天體物理學家 Andrew Lange，再次建立家庭，育有兩子 William 和 Joseph。盡管在事業上取得了巨大的成功，家庭也看似穩定，但阿諾德接下來的人生卻充滿了坎坷磨難。

阿諾德曾在加州理工學院的一場演講中說道：「 我的生命中發生了太多事情。」除了 2005 年罹患乳腺癌之外，2001 年，阿諾德的第一任丈夫、美國工程院院士、生物化學工程師 James Bailey 患癌症去世，而她的前任伴侶、美國科學院院士、著名的宇宙學家 Andrew Lange 于 2010 年自殺身亡。

2016 年，她和 Lange 的兒子也在意外中身亡，那年他即將完成大三學業。對于這一切，阿諾德也都已經能夠坦然面對。作爲母親的阿諾德，喜歡帶著兒子們見證每一個擁抱自然、擁抱榮獲獎項的特殊時刻。

2018 年 10 月 3 日阿諾德與她的兒子們在加州帕薩迪納的加州理工學院合影遭遇重重悲劇，阿諾德仍保持著高強度的研究、旅行、演講和指導年輕同事的日程。她領導著 Rosen 生物工程中心，居住在山區社區，與剩下的兩個兒子一起居住，體驗生活。

阿諾德積極參與心理咨詢，與家人和朋友緊密相連，共同悼念逝去的孩子，同時，她也以兒子的名義設立了獎學金，鼓勵更多年輕人追求科學夢想，讓愛與希望在兒子的名字中延續。

無論生活如何艱難，強大的人總能找到光明的出口。我們向弗朗西斯 · 阿諾德致敬，她不僅是科學界的傑出女性，更是無數人心目中，那道永遠不滅的光芒。