科学网—展现科学家如何一步步“看见”并理解生命分子
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2026-6-12 14:44
| 系统分类: 科普集锦
“我被人们发现时，确实藏在鸡蛋的蛋清里。早在1728年，意大利学者雅克布·贝卡利在鸡蛋中发现了我的存在，将近100年后，荷兰化学家盖里特·穆尔德给了我一个正式的名字‘PRTEIS’，希腊语中意为‘最重要的’……我几乎参与所有的生命活动，是生物体的重要活性调节物质，人体内的大部分激素都由我组成，比如缺乏了就会导致糖尿病、过量了又会引起肥胖症的胰岛素。同时，我也是生命体抵抗疾病的可靠武器。如果你常生病、面色苍白，就很可能是缺乏了我的作用。我还是几乎一切药物设计的作用靶点，我国第一个诺贝尔生理学奖获得者屠呦呦就是利用青蒿素与疟原虫体内的我结合，导致我失去应用功能，进而杀死疟原虫。然而有时候，疾病又是由我产生的……”
6 月6日，在由中国科学院上海高等研究院、上海图书馆阅读推广中心和上海交通大学出版社联合举办的《看见蛋白质：探秘国家蛋白质科学研究（上海）设施》新书发布会暨科普讲座在上海图书馆东馆举行。中国科学院上海高等研究院正高级工程师李娜为大家播放的蛋白质主题趣味动漫视频吸引了现场观众的兴趣和注意力。
带领公众了解蛋白质和蛋白质研究设施
蛋白质构成细胞结构，参与能量代谢，调控信号传递，决定疾病发生，也影响药物作用，是生命活动最重要的执行者。从工业生产中的催化酶到人体免疫系统的抗体，几乎所有重大生命过程的背后，都离不开蛋白质结构、动态与功能的精密协同。深入理解蛋白质，被视为在未来生命科学、生物医药与生物制造领域占据创新制高点的重要条件。不过，蛋白质比细菌还要小几百倍甚至上千倍，尺度极小、结构复杂，而且始终处于动态变化之中。它们在纳米尺度下不断折叠、组装、识别与调控，其变化过程往往发生在极短时间尺度之内。要理解这些蛋白质的动态过程、运行规律，需要借助冷冻电子显微镜、同步辐射光源、核磁共振、单分子探测、结构质谱等一系列先进技术手段，更需要物理、化学、生物、信息与工程等多学科的深度交叉协同，尤其是大数据与人工智能(Al)的赋能。也正因为如此，大科学装置已经成为当代生命科学发展的核心基础设施。国家蛋白质科学研究（上海）设施正是我国面向世界生命科学前沿布局的“国之重器”，在那里，只要0.1秒就能拍下蛋白质的高清照片，36秒就能读取被测蛋白质的全部数据，两分半钟就能将蛋白质的结构解析得一清二楚，关于蛋白质的一切都可以从该设施出发，传递到全世界的科学家手上。
作为依托国家重大科技基础设施创作的原创科普读物，《看见蛋白质》立足中国科学院上海高等研究院国家蛋白质科学研究（上海）设施（以下简称“蛋白质设施”）十余年的科研积淀，以通俗易懂的语言、生动鲜活的案例和严谨专业的科学内容，带领读者进蛋白质科学的世界：从探索蛋白质的结构与功能出发,介绍X射线晶体学。冷冻电子显微术、核磁共振等经典检测技术，并围绕“生命在于运动”的研究需求，进一生介绍单分子荧光、同步辐射小角散射和结构质谱等动态研究方法，展现科学家如何一步步“看见”并理解生命分子，以及蛋白质科学如何服务生命健康、推动药物研发和疾病研究。同时，结合人工智能迅速发展的时代背景，带领读者了解国家蛋白质科学研究（上海）设施这个大科学装置在推动科技发展中的重要作用。
趣味化的科普和故事化的科学精神传播
为了将深奥的理论、前沿的成果转化为大众听得懂、愿意听的故事，该书用幽默的语言将微观世界里的蛋白质与宏观世界中的物质进行了对比，例如把蛋白质比作面条、拉锁等，把蛋白质的多级结构比作音符和乐章。书中也用常见的生活现象为高端仪器检测蛋白质的机理打了比方，例如将用X射线晶体学或冷冻电子显微术研究蛋白质比作为舞蹈团体和舞者拍照。这些类比让前沿研究变得通俗易懂，使读者可以对抽象的微观世界产生具体的想象。编者还将蛋白质的应用与抗癌药物的研发、阿尔茨海默病的机理研究等与普通人生活相关的问题进行关联，向读者展示了基础研究的重要性。
此外，图书还在认识“蛋白质—看见蛋白质—研究蛋白质”这条主线中穿插了多个科学家的故事，如吴宪教授对蛋白质变性理论坚持不懈的研究、中国科学家人工合成结晶牛胰岛素经历的艰辛、霍奇金从孩童时着迷晶体到成长为科学家等，通过传播科学家精神，培育青少年的科学素养。不仅帮助青少年“认识蛋白质”，更帮助他们理解现代科学研究是如何展开的、国家重大科技基础设施如何支撑科技创新，也理解中国科学家在世界生命科学舞台上的探索与担当。
书中还设置了多个板块以提升阅读的知识性和趣味性：“小档案”和“知识加油站”帮助读者快速了解学科术语和概念：“打开视野的冷知识”可以拓展读者的知识边界：“真假科学大挑战”贴近中学教材知识，帮助读者巩固科学概念；“小小科学家”通过真实科研情境，引导青少年将好奇心转化为探索问题的实践思考；“大装置·小任务”则以趣味化任务形式，让读者走近大科学装置，了解现代蛋白质科学研究。
从蛋白质研究看见生命科学发展历程
国家蛋白质科学研究（上海）设施主任、上海市科普作家协会理事长吴家睿和上海交通大学出版社党委副书记陈猛，以及图书作者、中国科学院上海高等研究院 正高级工程师 李娜和国家蛋白质科学研究（上海）设施副主任许先慧共同为新书揭幕。
吴家睿在主题为“看见蛋白质，看见生命科学”的致辞中介绍，20世纪50年代，当人类第一次真正“看见”蛋白质结构时，生命科学研究便进入了一个全新的时代。此后，世界主要科技强国都在持续布局生命科学领域的大科学装置，希望通过更强大的技术平台、更高水平的研究能力，推动生命科学从“观察生命”迈向“理解生命”，再进一步走向“设计生命”。国家蛋白质科学研究（上海）设施正是在这样的时代背景下建设起来的。作为我国生命科学领域首个综合性国家重大科技基础设施，它不仅是一组高端仪器设备的集合，更是一套支撑生命科学原始创新的系统工程。从最初的规划设计，到建设运行，再到今天向智能化、数据化方向持续升级，他本人有幸深度参与了这座设施从蓝图到现实的发展全历程，感到这个大科学设施好比是生命科学领域的“综合性三甲医院”——汇聚了冷冻电镜、核磁共振、同步辐射、生物质谱等“诊疗手段”，帮助科学家解析生命体系中最复杂也最重要的蛋白质空间构象。他指出，未来的大科学装置，不仅是实验平台，更将成为重要的数据生产中心与创新生态中心。在这样一个新的科学发展时期，蛋白质设施也正在从技术服务平台迈向数据驱动型科学基础设施。
“科学探索从来不是一代人的孤独远征，而是一场持续接力的文明进程。”吴家睿说，“《看见蛋白质：探秘国家蛋白质科学研究（上海）设施》正是这样一本具有时代意义的科普作品。它没有停留在仪器设备或科学概念的简单介绍，而是尝试以更加开放、生动的方式，带领读者走进生命科学前沿，理解大科学装置如何支撑国家科技创新，理解科学家如何借助这些‘国之重器’探索生命奥秘，也理解中国生命科学为何正在快速走向世界舞台中央。书中既有冷冻电镜、同步辐射、核磁共振等前沿技术的通俗解读，也有抗癌药物开发、AI蛋白设计等鲜活案例，既能让读者‘看见’蛋白质，也能让大家‘看见’科学背后的国家战略、科技精神与创新力量，看见科学精神的传承，看见属于未来的无限可能。”
李娜在主题为“走近蛋白质科学，看见微观世界的生命奥秘”的科普讲座中，带领大家认识蛋白质、了解蛋白质研究的国之重器及AI为蛋白质科学研究的赋能，引导读者思考未来生命科学的发展，并通过人工合成牛胰岛素的故事向读者传递了老一辈科学家的科学精神。
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