一年一度的诺贝尔奖举世瞩目,对枫桥、对诸暨、对绍兴而言,今年的诺奖则格外吸引眼球。10月3日,2018年诺贝尔化学奖颁给了弗朗西丝·阿诺德、乔治·史密斯和格雷戈里·温特3名科学家,以表彰他们在“酶的定向进化”以及多肽与抗体的噬菌体展示技术领域的贡献。
弗朗西斯·阿诺德是美国加州理工学院化学与化学工程教授,也是美国第一位女性诺贝尔化学奖得主。更重要的是,在她的团队里有一名诸暨枫桥小伙,他叫陈凯。今年28岁的陈凯,在美国加州理工学院化学与化学工程学院攻读博士,并进入阿诺德教授实验室,参与了“酶的定向进化”研究。
高中时萌发对化学和生物的浓厚兴趣
陈凯的老家在诸暨枫桥,儿时由于父母忙于经商,陈凯大部分时间和外婆生活在一起。小学四年级时,他转学到了诸暨天马实验学校(隶属于浙江海亮教育集团),并在这里完成了小学至初中的教育。
回忆小时候,陈凯表示,自己成绩并不拔尖,“去天马读书,入校时有个摸底考试,语文没考及格,当时的教导主任建议我复读小学三年级,幸亏爸爸妈妈坚持,才没有复读。直到小学五六年级,成绩才渐渐好起来。小学毕业时排名班级前三,顺利进入了天马初中部的实验班。”
说起陈凯,初中班主任寿新华老师印象很深。“初一时,陈凯在班里的成绩并不出众,但他上进心强,学习非常勤奋,教他什么便会很好地去落实,按现在的话来说就是‘执行力’很强!”寿老师回忆道。
2005年,陈凯以优异的成绩考入诸暨中学。令陈凯印象深刻的是高三的班主任、生物老师邱玲,以及高中三年的化学老师边文,“是她们让我认识到化学和生物世界的神奇,对化学和生物的兴趣或许就是从那会儿开始萌芽的”。
边老师谈起陈凯也是赞不绝口:“陈凯个性独立,学习刻苦,肯研究,善思考,非常喜欢提问题,完全具备成为一名科学家的素质。”
提起陈凯,邱老师也是乐开了花,“陈凯太了不起了!学习一丝不苟,做事严谨,还乐于帮助同学!”
一路“开挂”进入阿诺德教授实验室
2008年,陈凯考入浙江大学。从本科二年级开始,他便确定了化学研究为自己的终身事业。在保证课业的前提下,他也尽可能多的参与实验室研究。也正是在那段时间,陈凯慢慢学会如何提出科研论题,如何进行独立思考,如何作出相应设计,如何实现设计并解决问题……为此,他非常感谢浙大,“对一名科学研究者而言,科研思维是最重要的。浙大,教会了我最佳的思维方式”。
2012年,陈凯以全年级第一的成绩完成了本科学业。当时,他对接下去做什么样的科研有些困惑,于是放弃了保研直博的机会,选择在浙江大学化学系史炳锋老师那里以研究助理的形式继续研究化学。在这段时间里,他开始进行独立的课题研究,前后发表了近20篇科研论文,他的这些科研工作也得到了世界各地同行的认可。“那段时间的研究,让我建立起了对合成化学的认知体系,为我进入加州理工、进入阿诺德教授实验室打下了坚实的基础。”陈凯告诉记者。
2015年,陈凯进入全球最顶尖的理工科大学之一——美国加州理工学院,攻读化学博士学位。同年10月,加入阿诺德教授实验室参与“酶的定向进化”研究,着力开发酶的新功能。
独立研究成果受到诺奖委员会肯定
进入阿诺德教授实验室,陈凯早期参与的几个课题,主要是利用进化的手段改造酶,从而让其在生物体内首次实现全新的化学反应,构筑了在自然界中不存在的化学键,比如碳硅键、碳硼键等。这在生物学上具有非常重要的意义,这些后来都发表在了科学界最为顶级的两本学术期刊《科学》和《自然》上。
与此同时,陈凯还开始一些独立课题研究。比如他这两年独立完成的研究课题——基于“酶的定向进化”的技术——开创了一套新的酶体系,能够快速高效合成高能小分子。这完全突破了传统的化学合成方式,打破了人们对化学合成以及酶的传统认识,这一研究有望应用在高能材料的发展上。他的独立研究成果于今年4月发表在美国《科学》期刊上,引起同行关注。在这次诺贝尔化学奖公布时,诺奖委员会就这项研究的重要性作了特别强调。
为造福社会而不懈努力
小时候,“要成为科学家,要造福社会”,是一个纯真美好的愿景。而对陈凯来说,“造福社会”是一步一个脚印的不懈努力,是看得见摸得着的未来。
陈凯为记者解释了他们团队的研究成果。“我们所研究的,不仅仅是提升酶原有的性能以便让它更好地执行相应的功能,更在于通过定向进化的手段,开发酶全新的功能,并用于各个方向。尤其是工业的各类重污染高能耗生产过程,我们希望最终都能被我们所开发的以酶为催化剂、绿色环保的生产工艺所取代。”陈凯说。
陈凯觉得,科研这条路注定是孤单的。“和那些天才级的同行相比,自己并没有太多优势,因此需要更努力。”陈凯说,“我从阿诺德导师身上学到了很多,她对科学研究有着坚定的信念和责任感。阿诺德教授人生之路的艰辛是常人难以想象的,经历了一次又一次亲人的离世,甚至她的儿子也在两年前不幸离世,她自己受过癌症的折磨,但她在科研上从来没有任何中断或者犹豫。她不仅是我们科研上的标杆,也是人生路上的航灯。”
在美国的日子,陈凯几乎所有时间都待在学校、泡在实验室里。读博至今,陈凯仅回过一次国。边文老师告诉记者,“陈凯所在的班级,每年都会聚会两次,但他一次也没能参加,科研太忙,确实没有时间。”
陈凯有微信号,也加了一些老同学、老朋友的微信群,但极少在微信群里说话,也极少更新微信朋友圈。陈凯所在的团队获得诺贝尔化学奖的消息传到国内后,老师和同学纷纷向他表示祝贺,他只是很“理科男”地回了一句:“谢谢各位的关心。”
陈凯说:“科学研究需要不懈的努力和坚定的信念。希望未来我的科研成果能造福社会。”
陈凯(右)和导师阿诺德教授。