著名生物物理学家Joachim Frank受聘为西湖大学首位名誉教授

学术 2024-11-02 22:44 河南

在西湖大学的校园里，什么是最被珍视的？

是一份份好奇，一次次探索，一声声追问。

10月28日，一位满头白发的老人缓步走在云栖校园里，灰色的西装衣领上，别着一枚小巧但醒目的金色徽章——那是他在2017年获得的诺贝尔化学奖——凝结了他从童年开始、至今仍在延续的好奇与探索。

不远处，一场小型的仪式和讲座正在等着他。

这一天，西湖大学首次举办名誉教授聘任仪式。国际著名生物物理学家、诺贝尔化学奖得主、哥伦比亚大学教授Joachim Frank受聘成为西湖大学首位名誉教授。

校长施一公为Joachim Frank教授颁发聘书

聘任仪式由材料科学与工程讲席教授、副校长程建军主持。再生医学讲席教授、校长助理裴端卿宣布校务会和学术委员会的聘任决定。

西湖大学名誉教授是学校授予国（境）内外著名学者的最高荣誉性学术称号。聘任对象为具有高深的学术造诣和国际知名度、在某一学科领域具有权威声望、通过创造性的工作和专业的引领做出突出的创新和变革性的贡献、取得学术界公认的重大研究成果的著名专家学者。

施一公校长详细介绍了Joachim Frank的学术生涯。Joachim Frank于2006年入选美国艺术与科学院、美国国家科学院两院院士，2014年获得本杰明·富兰克林生命科学奖。2017年，Joachim Frank获得诺贝尔化学奖，表彰其发展了单颗粒冷冻电镜技术，及其在解析原核和真核细胞核糖体结构和功能领域做出的非凡贡献。

“这一突破性技术极大地帮助了结构生物学家去解析生物大分子结构。”施一公说。

难能可贵的是，84岁高龄的Joachim Frank仍活跃在科研一线。

简单的聘任仪式过后，他为西湖师生带来了学术“第一课”。从今年2月发表在Cell杂志上的一篇文章引入，Joachim Frank以Time-resolved Studies of Molecular Machines by Cryo-EM为题，介绍了团队技术革新——一种能够在时间尺度上解析生物分子反应过程的技术。

Joachim Frank介绍前沿学术进展

从Joachim Frank传奇的学术人生中，我们看到了成为科学家的品质，也是西湖最珍视的精神——好奇、探索、追问，以及开放与合作。

在2017年获得诺贝尔化学奖之后，Joachim Frank为自己过去的人生写过一篇小传。我们摘取其中的一些段落共勉：

关于好奇，他说——

八岁那年，我在阳台下的角落开始了我的第一次实验。那时的我没有任何科学概念，只是天生的好奇心驱使我这样做。我搭了一个架子，收集了一些酒瓶子，并在里面装满了我能找到的所有液体：油、水、汽油，再大一点时，我还装了盐酸。凭着直觉，我把这些液体混合在一起，让金属接触这些液体，并记录下结果。我看着电石溶解在水中，观察剧烈的反应和散逸的气味；我看着锌在盐酸中溶解并冒泡；我把煤放在一个连接着导管的金属容器中加热，听说这样会产生可燃气体。

高中科学课，我身后右侧是

Horst Schmidt-Böcking和Ulrich Mebold

他们后来也成为了物理学家

(照片摘自小传，由Friedhelm Schick提供）

到了中学，我很快对科学课产生了兴趣，尤其是物理课。与此同时，我在家里的“小打小闹”也从阳台下转移到了阁楼上。我用旧零件和邮购来的零件重新组装收音机。对收音机的痴迷始于哥哥曾教过我如何制作透明收音机。我制作了几个花哨的微型收音机，把它们装在肥皂盒里。我的大部分积蓄都用来购买阀门、晶体管、电阻和电容器了。阁楼里弥漫着焊接时散发的令人兴奋的气味。我在学校里认识了一个朋友，他和我有同样的爱好，就住在街对面。

关于未知的探索，他说——

我的博导是Walter Hoppe，他是一名X射线晶体学家，后转为马克思·普朗克生物化学研究所的电子显微镜学家。Hoppe正在寻找使用电子显微镜对生物分子进行三维成像的方法。我的毕业论文侧重于利用统计光学等其他领域的方法探索电子显微镜的特性。我在《光学》杂志上发表的第一篇论文，研究了样品漂移对显微照片光学衍射图样的影响，并利用傅里叶理论解释了观察到的条纹。Hoppe拒绝在这篇论文上署名，认为这是一篇完全独立的论文，我对此感到非常自豪。

1973年，我加入了剑桥卡文迪许实验室，担任高级研究助理。与我交流的人包括Owen Saxton和Peter Hawkes。在卡文迪许的几年里，我进一步研究了部分相干性，并找到了一种方法，可以通过计算同一领域两幅连续图像的交叉相关性来获得电子显微图像的信噪比。

就在这个时候，单颗粒平均和重建的设想开始出现在我脑海中——将电子剂量分散到网格上随机排列的分子的多个“副本”中。1975年，我发表了一篇概念论文，提出了利用溶液中分子的多次出现来检索分子结构的想法。我与Owen Saxton一起分析了在什么条件下生物分子的明场图像可以足够精确地对准，从而使图像平均值达到给定的分辨率。我们于1977年共同发表了这一研究结果。这让我确信，即使在弱原生对比度（即蛋白质与水）条件下，单颗粒方法也能发挥作用。

直到几年后，当有人得到了生物分子的实际图像时，这一概念才得以实际证明。尽管如此，电子显微镜从业人员中仍有很多人持怀疑态度。

我非常幸运，1982年Michael Radermacher加入了我的团队，他是一名德国学生，也曾师从Walter Hoppe。1986年，他首次完成了完全不对称分子——大肠杆菌核糖体大亚基的三维重构。从那时起，我们一直努力研究的这项技术走向成功，尽管在分辨率和产生原子结构的倾向性方面，它是否能与X射线晶体学相媲美还是个未知数。

关于合作，他说——

核糖体结构的研究工作仍然是最吸引我的。

早在1990年，我就坚信我的实验室能够为核糖体的结构和功能做出重大贡献，于是我开始聘用具有核糖体背景的生物化学家。Rajendra Agrawal是第一个真正把“核糖体学家”级的专业知识带进实验室的人。后来，其他人也陆续加入，其中包括Christian Spahn。

1994年，我利用学术休假的时间，再次回到德国，在马克斯-普朗克医学研究所开展工作。我的研究生Jun Zhu和博后Pawel Penczek完成了第一张大肠杆菌核糖体的详细图谱，远远早于X射线结构图。