田村耕一（最平凡的诺贝尔奖获得者！） 最近，日本放送协会播出了一部访谈纪录片，感动了很多观众。纪录片中的主角名叫田中耕一，他是2002年诺贝尔化学奖的得主。 17年前，田中耕一获得诺贝尔奖的事情在全世界引起了极大的震撼。因为与以往的科学家相比，田中耕一的资历非常平凡，他只有本科学历，当时的身份只是电气工程师，而且，田中耕一与学术界几乎没有过任何交集。诺贝尔奖颁发之后，低调、羞涩、不善言谈的田中耕一立刻成为深受日本人追捧的国民偶像。然而，田中耕一却推掉了几乎所有的采访和演讲邀请，在公众的聚光灯下消失了16年。直到2018年2月，田中耕一的名字再次见诸媒体，因为他又在医学领域作出了重大发明。 不想升职的＂怪人＂ 1959年8月，田中耕一出生于日本富山市，出生后不久，田中耕一的父母相继病故，于是他被送给叔叔做养子。 田中耕一的叔叔是个工匠，收入不多，一家人的生活比较清贫。很小的时候，田中耕一就养成了节俭的好习惯，从来不愿浪费任何物品。受到叔叔的影响，田中耕一的动手能力也比较强，他从小就喜欢自己动手组装东西，第一次组装收音机的时候只有10岁，也喜欢做一些飞机电车的模型。上小学的时候，田中耕一的班主任是一位化学老师，老师常常带着学生们做一些实验，鼓励田中耕一自由发挥想象力，即使他的做法与课本上的标准答案不一样。 获得诺贝尔奖之后，田中耕一回忆了上述这些童年小事，认为这些小事对自己的成长很有帮助。所以，田中耕一还专门打电话感谢了那位小学时候的班主任。 田中耕一在日本排名第三的东北大学学习的是电气工程学专业，与化学并没有太大关系。但毕业后，田中耕一才得知自己的身世，了解到自己的亲生父母早已被病魔夺走。这件事情让他很震惊，也让他决定去从事医疗方面的工作。按照大学老师的推荐，田中耕一进入了岛津制作所（日本有名的专门制造仪器设备的公司）的研究所。 用＂质谱＂测量大分子 在岛津研究所，公司分配给田中耕一的项目是开发＂质谱分析仪＂，也就是利用激光测量金属、半导体和有机化合物分子的质量。在经过1年的摸索后，公司决定让田中耕一专门开发用激光对生命大分子进行质量分析的方法，从而为他此后的成功打开了幸运之门。 我们知道，蛋白质分子质量至多也就是万亿分之一克。那么，应该怎样测量如此微小的东西呢？这就需要＂质谱分析仪＂。首先，需要把样品的分子做离子化处理，使它们带上电荷，成为离子——这一过程需要用激光照射液态样品来实现，想办法将带电的质子或者电子黏附到样品的分子上。第二步，要把制造出来的离子按照质量来进行分离——这一过程需要用到电磁场。带电的离子会受到电磁场的作用，不同质量的离子的受力情况有所差异，所以会有不同的运动轨迹和运动时间，不同的离子就可以被分开。第三步，把被分离开的离子转变为电信号，并检测这个信号，最后反复分析这个信号，得到＂质谱＂。 ＂质谱＂技术的原理不难理解，相关的计算也经常出现在中国高中物理的习题当中。但是在田中耕一之前，科学家没有找到使生命大分子离子化的有效方法。对于小分子而言，带上电荷后的离子化分子比较容易从溶剂中逃逸出来，飞到检测口生成电信号，但生命大分子质量更大，离子化时需要的能量就更高，它们往往在离子化的过程中被破坏了。这就形成了很久以来使用＂质谱＂技术无法测量高分子的局面。 小失误成就诺贝尔奖 不过，这个难题终于被田中耕一克服了。 1983年到1984年，田中耕一一直在尝试向液态样品中添加辅助介质，希望能够提升蛋白质分子离子化的成功率。当时，田中耕一的实验室里就有几百种辅助介质可供选择，田中耕一日复一日地机械性尝试，不知疲倦地将筛选工作不断进行下去。但是，这些大工作量的机械筛选并没能导致任何突破。 这时，岛津制作所的一位同事建议他用超细金属粉末钴粉试一试，这些金属颗粒的直径与激光的波长相差不大，能够非常高效地吸收光能。于是，田中耕一又尝试将钴粉悬浮在不同的有机溶剂中来试图取得一些改进，无数次尝试后仍然没有实质性突破。 1985年2月，田中耕一原本想用丙酮来悬浮钴粉，结果居然错用了甘油。我们知道，甘油在室温下是粘度很大的液体，人们在冬天可以将其涂在皮肤表面来防裂，而生物学家则通常用它来保藏菌种。因此甘油根本就不是常用的溶剂，与具有强烈刺激气味的丙酮其实是很容易区分开的。在田中耕一＂不幸＂将甘油倒入钴粉与要检测的维生素混合物的瞬间，他立刻意识到了这个小失误，因为这么粘稠的液体绝不可能是丙酮。 当时，钴粉的价格比较昂贵，而田中耕一不喜欢浪费东西，于是他决心用甘油试一试。结果意外出现了，一个意想不到的信号在质谱上出现，这个信号显示的分子量接近完整的维生素分子。如果只用钴粉的丙酮悬浮液作为辅助介质，那么这个信号就检测不出来。 田中耕一预感到，突破就要来了，他继续将神奇的甘油钴粉混合液用于检测更大的生物分子。他以超人的耐心调整各种实验参数，终于在1985年下半年检测到了一种酶的＂质谱＂信号，这是仪器分析化学的一个历史性突破，正式宣告蛋白质大分子可以被完好地离子化。1987年，田中耕一用同样的方法又检测到分子量更大的另一种酶的＂质谱＂信号。回头来看，当初不慎在钴粉中加入甘油居然是一个通向成功的转折点。 1985年，岛津制作所及时为田中耕一的质谱离子化新方法向日本专利局递交了申请。1990年后，世界上许多人都相继开发出了＂质谱分析装置＂，有的装置在性能和质量上还优于田中耕一的产品，但他们都承认，这些成就都源于田中耕一的发明创造。2002年，诺贝尔化学奖委员会正式宣布，田中耕一与另外两名美国科学家共享诺贝尔化学奖。 将研究进行到底 获得诺贝尔奖的消息一经公布，田中耕一立刻成为热点人物，这让他很不习惯，因为名利非他所求。在尽量推掉了社交应酬之后，田中耕一一头扎岛津制作所，再不露面了，一躲就是16年。这16年里，他依然拒绝升迁，依然只想潜心做研究。 直到2018年2月，田中耕一突然在《自然》杂志发表了最新研究成果，只需要分析几滴血液，就可以提前30年检测出患者是否患有阿尔兹海默症的征兆。原来，早在40年前得知父母病逝时，田中耕一便下定决心投身医疗研究。即使获得了诺贝尔奖，他仍然没忘初心，再一次做出了重要的科学发现。