阿諾德：歷經坎坷， 終成酶的“導師”

蘇更林

隨著2018年諾貝爾化學獎的揭曉，一個傳奇女性科學家的名字迅速走進了公眾的視野——弗朗西斯·阿諾德，她是一個科學上的勝利者，身上無數的光環令全世界矚目。從一個天馬行空的小女孩，到駕馭進化力量的大科學家，阿諾德到底走過了怎樣的人生歷程呢？

天馬行空的女孩

阿諾德1956年生于美國，在賓夕法尼亞州匹茲堡的郊區長大。阿諾德的家庭背景優越，她的父親是核物理學家，兄弟們也都是科學家。在這樣一個自由寬松的家庭氛圍中，阿諾德可以根據自己的興趣做任何事情，因此從小就養成了獨立的性格。即使在曾經經濟困難的時候，她也沒有選擇向他人求助，為了解決房租和生活費的問題，她干脆在一家出租車公司開起了出租車，甚至還到一家俱樂部當了雞尾酒服務員。

少年時期的阿諾德對人生并沒有特別的規劃，只是一個有著天馬行空想法的女孩。雖然恣意的性格讓她的學習成績受到了一定的影響，但她并沒有放棄，而是依舊渴望著能夠進入一所好的大學繼續學習。于是，她申報了普林斯頓大學的機械和航空航天工程專業，成了當時班里唯一的女生。

改變從化學開始

阿諾德此前的人生軌跡似乎與化學并沒有太大的關系，用她自己的話來說，她最初的設想并不是當一名科學家，而是成為一名外交官，或者某個跨國公司的CEO。

20世紀70年代，石油危機以及三里島核事故的發生引發了她的思考。20世紀80年代，生物燃料的發展，使她對可再生能源產生了濃厚的興趣。阿諾德選擇到加州伯克利大學學習化學工程，而這也是改變她人生軌跡的一次重要選擇。1985年，她獲得化學工程博士學位;1986年，她轉至加州理工學院繼續進行博士后研究，后來留校任教。

阿諾德的研究側重于蛋白質的定向進化及其在替代能源、化學和醫學方面的應用。20世紀80年代，阿諾德又在生物技術和工程方面取得了數十項專利和多項專業榮譽，并且獲得了國家技術和創新獎章。

然而，在一個由男人主導的工程領域，阿諾德的工作并沒有受到太多的重視。

有人質疑阿諾德研究的不是科學，還有人指責她傲慢自大。但是阿諾德根本不在乎這些，她仍然堅定地走著自己的路。她說：“我不是科學家，也不是紳士，所以他們的說法不會困擾我……要說我傲慢，我從來都不否認，但我從不懷疑我所做事情的有用性和重要性！”自信已經成為她性格中的一部分，這對于保持她在科學研究中的獨立性和創造性是至關重要的。

把悲傷留給歷史

科學家也是一個平凡人，她的成就自然也離不開家庭的支持。對于阿諾德來說，在她職業生涯走向輝煌的時候，接連不斷的家庭變故對她而言無疑是沉重的打擊。

2001年，她的第一任丈夫詹姆斯·貝利因癌癥去世，兩人育有一子。

阿諾德是一個工作狂，在加州理工學院的27年里，她只休過一次假。2005年，她與家人一起到澳大利亞、馬達加斯加等地休假，休假回來后，阿諾德被診斷出罹患乳腺癌。她勇敢地接受了抗癌治療并最終康復。是她的樂觀態度，增強了她戰勝疾病的信心。

2010年，她的第二任丈夫蘭格自殺身亡，兩人育有兩子。作為一個單親媽媽，她不僅要照顧三個孩子，而且還要進行創造性的工作。但是2016年，厄運再次降臨到她的頭上，她的一個兒子在一場事故中意外身亡。

這對她的打擊實在是太大了。

2017年在加州理工學院的一次公開演講中，她提到自己的人生波折時曾幾度哽咽。她曾這樣安慰自己：“總有比你更糟糕的人。我感謝每天都能做自己喜歡的事情。”是的，穿行在逆境之中，要懂得把悲傷留給歷史，過好每一天，做好每一件事情。

試管里的“進化論”

進化創造了地球上最為復雜和美麗的世界，其中生物酶扮演了極其重要的角色。而生物酶是一種極為特殊的高效催化劑，其化學本質是具有催化活性的蛋白質或核酸。

自然界的氮循環離不開固氮酶的催化作用，它能以極其溫和的方式把分子氮還原為氨，并且在整個過程中都是對環境友好的。而工業上合成氨，需要在高溫高壓條件下才能實現，并且需要消耗大量的能源，同時產生大量的污染物。

我們需要向大自然學習，從進化中獲得靈感，進而來改進我們的工業生產方法。阿諾德認為應當模擬自然的進化過程，用進化的力量來造福人類，獲得人類所需要的酶，這是她不懈努力的方向。

自然界中蘊藏有極其豐富的酶資源，但有些酶并不能令我們滿意。阿諾德作為“定向進化”的先驅，在馴化酶的研究中做出了開創性的貢獻。而所謂“定向進化”，就是在試管中模仿達爾文“進化論”的過程，從而改良或創造新的酶類蛋白質。

對蛋白質進行有目標的進化選擇，在自然界中可能需要數千年的時間，而在試管里只需要幾個小時的時間就夠了。然而，要獲得符合我們意愿和要求的生物酶，并不是一件容易的事情。阿諾德曾說：“我不在乎999999次的實驗有沒有作用，我只想找到100萬次里面成功的那一次。”

阿諾德在自然進化的啟示下，在試管中通過“定向進化”繁殖出了更好的生物酶。利用這些酶可以生產生物燃料、環保塑料、藥物以及其他特殊化學品，從而利用進化的力量來解決人類的生態問題。

阿諾德說：“定向進化讓我們能夠重寫生命密碼，特別是用它來解決人類的問題。”同時還說，“我希望我的獲獎將凸顯一個事實：女性可以把科學做得很好，并且同樣可以為世界做出貢獻！”