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事實揭露 揭密真相
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下村脩
しもむら おさむ
出生 (1928-08-27)1928年8月27日
大日本帝國京都府福知山市
逝世 2018年10月19日(2018-10-19)(90歲)
日本長崎縣長崎市
居住地 日本
滿洲國
美國
國籍 日本
母校 長崎醫科大學(今長崎大學藥學部)
名古屋大學
機構 長崎醫科大學
普林斯頓大學
名古屋大學
波士頓大學
伍茲霍爾海洋研究所
知名於 發現水母素
發現綠色熒光蛋白
研究領域 生物學
獎項 朝日獎(2006)
文化功勞者(2008)
文化勳章(2008)
諾貝爾化學獎(2008)


下村脩(日語:しもむら おさむ,英語:Osamu Shimomura,1928年8月27日-2018年10月19日),生於京都。有機化學家、海洋生物學家,波士頓大學名譽教授。美國國家科學院外籍院士。文化勳章表彰。文化功勞者

第二次世界大戰後,長崎大學藥學系畢業後,於名古屋大學擔任助教授,後來到美國波士頓大學擔任客座教授,其後被選為美國國家科學院外籍院士。

下村脩於1962年在美國留學時,成功的從生長於美國西海岸沿岸的水母分離出綠色螢光蛋白(Greenfluorescent protein,GFP)。

這項研究使研究人員可以在細胞中標示「會發亮的標記」,進一步觀察活細胞的情況,目前以誘導性多功能幹細胞(iPS細胞)為首,在醫學或生命科學的研究上,GFP已是不可或缺的技術。

下村脩教授是生物發光研究的第一人,因為發現和研究綠色熒光蛋白GFP),與馬丁·查爾菲錢永健共同獲得2008年諾貝爾化學獎 [1] [2][3]

「發光水母」與下村修

水母工廠

1960年,一位科學家將一小罐白色粉末交給初來美國的下村修,並告訴他這是從一些能發光的水母中取得的「精華乾粉」。下村修立刻被這神秘的粉末吸引,第二年便和約翰遜來到了美國西北海岸,對當地的一種水母展開了研究。這種水母在感覺到有威脅時,傘蓋邊緣會發出一圈綠光。[4]

下村修所在的實驗室正好位於港灣。每天,柔軟的小水母都乘着早晚的潮汐成群結對地漂過他實驗室的兩側。其中一些會被下村修用小網兜截住,帶回實驗室。這些水母只有掌心大小,就像一把圓圓張開的小傘,在昏暗的水中發出幽幽綠光。發光的器官是一百多個小顆粒,就像點綴在小傘邊緣的微型「燈泡」。下村修將小傘邊緣剪下來,用棉布攥出水母「精華」。只是離開了原來的環境,它們似乎不太樂意發光。

沒想到一次意外的操作居然出現了令人驚奇的結果。經過多次試驗,下村修依然沒辦法讓「精華」發光,又一次試驗無果後,下村修有些沮喪地將「精華」倒進了洗手池,沒想到的是,「精華」居然發光了,殘留的海水竟讓它們瞬間恢復了光芒――原來水母「精華」發光的一個重要秘密是需要海水中的鈣離子來輔助。這個發現點燃了下村修繼續工作的希望,因為他知道會發光的物質終於可以被毫髮無傷地分離出來了。

將發光的蛋白從水母中分離出來並不是下村修的最終目的。他經過計算得知,如果想繼續進行更深入的理化性質和分子結構研究,則需要在一個夏天抓2.5噸共50000個發光的小水母!下村修帶着自己的妻子、兒女和幾個幫手,整個夏天的早晚都拎着小桶在水邊抓水母。他曾在一篇文章中寫道:「五年過去了,當我的兒女長到八歲的時候,已經能抓得像成年人一樣快了!」

下村修沒有預料,發光水母他竟然持續抓了20年;他更沒想到的是,30年後,照亮水母的綠色熒光蛋白也照亮了其他生物的細胞。

無心插柳的發現

一天,下村修把這種發光物質注入一個裝有海水的水槽時,驚異地發現,水中出現明亮的藍光,而不是預想中的綠光。實際上,下村修從水母體內提取的是一種藍色熒光蛋白。這就產生了一個疑問,水母如何產生綠色熒光?進一步研究顯示,水母身上有一種綠色熒光蛋白,這種熒光蛋白的發光機制迥異於其他發光生物,能「奪取」藍色熒光蛋白釋放的能量,從而把藍光變成綠光。

1962年,下村修從十萬隻小水母中純化出5毫克發光蛋白。同時被分離出來的還有另一種「綠蛋白」,在紫外光的照耀下會發出綠色熒光。下村修和約翰遜發表論文,宣告發現綠色熒光蛋白,這種蛋白能在紫外線照射下發光,顛覆了當時認為蛋白必須有酵素等其他物質相助才能發光的「常識」。這個蛋白後來被稱為「綠色熒光蛋白」――諾貝爾化學獎的主角終於在歷史上登台亮相。

1979年,下村修闡明綠色熒光蛋白發光部分的化學構造。有趣的是,下村修當時認為這項發現沒多大實際應用價值。他曾在接受日本共同社記者採訪時說,作為化學家,他1979年認為對綠色熒光蛋白的研究已告一段落,覺得這種蛋白能不可思議地釋放出美麗綠光,「沒啥用處」。

直到20世紀90年代,美國哥倫比亞大學教授馬丁・沙爾菲指出,綠色熒光蛋白的自身發光特性在生物示蹤方面有極高價值,加利福尼亞大學學者錢永健通過進一步改造綠色熒光蛋白,使這種自體發光蛋白最終成為「當代生物科學研究中最重要的工具之一」。之後的十幾年中,綠色熒光蛋白又被用到了病毒、酵母、小鼠、植物甚至人類等各種生物身上――它們前所未有地在生活的狀態下被塗上了顏色:癌細胞裝載了綠色熒光,就與周圍細胞區別開來,它們擴張領地的腳步一覽無餘;小得難以追蹤的HIV病毒被鑲了熒光,它們如何進入細胞、躲在細胞哪個角落、怎樣從細胞中冒出去的種種過程就都被暴露在世人眼前……

諾貝爾委員會成員在評論綠色熒光蛋白的功績時說,它「照亮了生物學研究的未來」,不僅如此,它也擴展了我們視野所及的範圍。

淡泊名利只求真

當年下村修得知自己獲得諾貝爾獎後說:「有傳言說是生理學或醫學獎,我原以為得化學獎的可能性為零。我獲獎只是偶然的幸運。」下村修說,每到一處新的地方,自己總能遇到名師,運氣實在太好;此外,先研究海螢,再研究水母,也是非常幸運,如果二者研究順序倒過來,可能現在一無所獲。問到成功的經驗時,下村修說,作為一所地方大學的畢業生,在學校學到的東西並不多,只是一名業餘研究愛好者,重要的是要自己學東西。

下村修少年時親身經歷長崎原子彈爆炸和二戰結束前後的混亂時局。這一體驗讓他對生命有另一番感受。他在獲獎後舉行的新聞發布會上說,經歷過苦難的人,不會輕易產生畏難情緒。他寄語後進說,年輕人遇到困難時容易產生畏難情緒,但是,一旦發現自己感興趣的課題,應該排除萬難,奮力攀登。

後來在美國麻省伍茲霍爾海洋生物實驗所工作,並擔任波士頓大學名譽教授,與家人定居在美國馬薩諸塞州。退休後,他把實驗工具搬到家中,繼續研究其他發光材料。

得諾貝爾化學獎得主下村脩辭世 享耆壽90歲<ref>經濟日報 - 諾貝爾化學獎得主下村脩辭世 享耆壽90歲 <ref>在水母裡發現綠色螢光蛋白(GFP),獲得諾貝爾化學獎的日本有機化學及海洋生物學家、也是美國波士頓大學名譽教授的下村脩19日辭世,享耆壽90歲。

日本放送協會(NHK)報導,長崎大學表示,原本住在美國的下村之前返回日本,在長崎市內療養,19日因衰老辭世。

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參考文獻