2022年沃爾夫化學(xué)獎(jiǎng)公布，細(xì)胞通訊研究者Bonnie Bassler榜上有名

“科學(xué)研究是充滿樂趣的探險(xiǎn)，它改變?nèi)藗儗?duì)世界的理解。”

——Bonnie Bassler

撰文 | 返樸

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月8日17:00，以色列沃爾夫基金會(huì)（the Wolf Fundation）公布了2022年度沃爾夫獎(jiǎng)（Wolf Prize）獲獎(jiǎng)名單，其中化學(xué)領(lǐng)域的獎(jiǎng)項(xiàng)分別頒發(fā)給普林斯頓大學(xué)的Bonnie L. Bassler教授、斯坦福大學(xué)的Carolyn R. Bertozzi教授和斯克里普斯研究所（Scripps Research）的Benjamin F. Cravatt III教授，以表彰他們?cè)诶斫饧?xì)胞通訊的化學(xué)原理方面、在發(fā)明化學(xué)方法來研究細(xì)胞通訊過程中糖類、脂質(zhì)以及蛋白質(zhì)的作用方面所做的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。

沃爾夫獎(jiǎng)始頒于1978年，意在獎(jiǎng)勵(lì)對(duì)推動(dòng)人類科學(xué)與藝術(shù)文明做出杰出貢獻(xiàn)的人士。其科學(xué)類的獎(jiǎng)項(xiàng)包括醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)，藝術(shù)類的獎(jiǎng)項(xiàng)包括建筑、音樂、繪畫、雕塑四大項(xiàng)目之一，是世界最高終身成就獎(jiǎng)之一。截至今日，全球已有345名科學(xué)家和藝術(shù)家獲此殊榮。

圖片來源：https://wolffund.org.il/home-page/

二十年前，人們覺得科學(xué)家已經(jīng)對(duì)細(xì)菌了如指掌，細(xì)菌不過是進(jìn)化史上最原始的分支。當(dāng)Bonnie Bassler還是一名本科生的時(shí)候，就因?yàn)楸环峙涞窖芯考?xì)菌的酶的課題組而大失所望。她一開始覺得細(xì)菌是最簡(jiǎn)單的生物了，但很快她就發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌的行為竟是如此復(fù)雜而引人入勝。在約翰霍普金斯大學(xué)完成博士學(xué)業(yè)后，Bassler加入了加州Agouron研究所，專門研究細(xì)菌之間的“溝通交流”-- 現(xiàn)在，我們將之稱為“群體感應(yīng)（quorum sensing）”現(xiàn)象。

群體感應(yīng)過程是細(xì)菌通過產(chǎn)生，釋放，并監(jiān)測(cè)特殊化學(xué)信號(hào)分子,以此感知其他細(xì)菌存在的過程。這一過程使菌群能夠在群落尺度上調(diào)控基因表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控細(xì)菌行為，從而優(yōu)化對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。這種信號(hào)分子被稱為“自誘導(dǎo)物（autoinducer）”。所有已知的群體感應(yīng)過程都遵從一定的范式。首先，細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)合成出小分子量的自誘導(dǎo)物。接著，通過被動(dòng)的擴(kuò)散或主動(dòng)的分泌過程，自誘導(dǎo)物到達(dá)胞外；當(dāng)細(xì)菌數(shù)量增加時(shí)，胞外的自誘導(dǎo)物濃度也隨之增加。當(dāng)胞外自誘導(dǎo)物濃度達(dá)到某個(gè)閾值后，自誘導(dǎo)物與相應(yīng)的受體結(jié)合的可能性大大增加，從而觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)菌群體水平基因表達(dá)的改變。通俗地說來，群體感應(yīng)就是細(xì)菌之間的交流方式，自誘導(dǎo)物就是細(xì)菌的語言；不同的細(xì)菌使用不同的自誘導(dǎo)物，就像人類社會(huì)一樣。Bassler教授還發(fā)現(xiàn)，有些細(xì)菌還能使用多種語言，和不同種群的細(xì)菌進(jìn)行溝通，Bassler的工作增進(jìn)了學(xué)界對(duì)種內(nèi)和種間通訊、種群水平合作以及細(xì)胞水平信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與信息處理機(jī)制特點(diǎn)的理解，還催生了控制群體感應(yīng)的合成藥物。

經(jīng)過三十年間Bonnie Bassler和領(lǐng)域內(nèi)其他科學(xué)家的努力，現(xiàn)在我們了解到群體感應(yīng)現(xiàn)象在細(xì)菌的世界中普遍存在。理解群體感應(yīng)的過程能幫助臨床微生物學(xué)家和工業(yè)微生物學(xué)家更好地治療疾病或改造微生物，甚至可以幫助科學(xué)家們理解高等生物的演化。通過操縱群體感應(yīng)，我們可以阻止細(xì)菌做我們不想要的事情，或者促進(jìn)它們做我們希望它們做的事情。比如，通過干擾群體感應(yīng)，醫(yī)生可以應(yīng)對(duì)耐藥細(xì)菌引起的感染。換句話說，必要的時(shí)候我們可以讓“壞菌”閉嘴，讓“好菌”多說點(diǎn)。因此，Bassler的工作對(duì)開發(fā)新型抗微生物感染療法以及研發(fā)下一代抗生素有諸多意義。

Bassler 2013年在TED演講，標(biāo)題為How bacteria "talk"。丨圖片來源：
https://www.youtube.com/watch?v=KXWurAmtf78

Bonnie Bassler的卓越工作受到了學(xué)界關(guān)注和認(rèn)可，獲獎(jiǎng)無數(shù)。2006年和2007年，Bassler先后當(dāng)選美國(guó)科學(xué)研究院、美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)研究院院士，2015年6月，她獲得素有“東方諾貝爾獎(jiǎng)”之稱的邵逸夫獎(jiǎng)（生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域）。

除了投身于科研工作，Bassler教授也非常關(guān)心女科學(xué)家境遇問題。2015年3月，時(shí)任普林斯頓大學(xué)分子生物學(xué)系主任、HHMI研究員的Bonnie Bassler來到北京參加學(xué)術(shù)研討會(huì)，會(huì)后參加了由顏寧教授組織的 “科學(xué)中的女性”懇談會(huì)（“女科學(xué)家論壇”的前身），與年輕學(xué)子們分享自己在科研生涯中的收獲與思考。會(huì)議內(nèi)容可以參考當(dāng)時(shí)的報(bào)道：

《“科學(xué)中的女性”懇談會(huì)——科研需要你我！》http://www.cls.edu.cn/News/index2734.shtml

《頂尖女科學(xué)家：科研“玫瑰”如此綻放》https://mp.weixin.qq.com/s/MsRWwtzwOdlWTuhlhfzgww

2015年3月，“科學(xué)中的女性”懇談會(huì)現(xiàn)場(chǎng)。左三為Bonnie Bassler。丨圖片來源：
http://www.cls.edu.cn/News/index2734.shtml

本文第二部分內(nèi)容主要編譯自Wolf Prize官網(wǎng)通稿（
https://wolffund.org.il/2022/02/08/bonnie-l-bassler/）感謝耶魯大學(xué)分子、細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)助理教授嚴(yán)兢審核。

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