Nature诺奖回顾：伟大实验室养成记

是什么造就了伟大的实验室，怎样的土壤能够孕育诺奖成果？Nature上的这篇文章回顾了历史上几个伟大的实验室，更着重为您介绍了目前的顶尖实验室——英国剑桥分子生物学实验室LMB，以探求这个问题的答案。

　　

是什么造就了伟大的实验室，怎样的土壤能够孕育诺奖成果？在过去两百年中杰出的实验室很多，但几乎没有哪个能比得上英国剑桥分子生物学实验室LMB。本周正值LMB首个实验楼建立50周年，而LMB也正是在那一年迎来了四位科学家同时获诺贝尔奖的殊荣，他们分别是马克斯·佩鲁茨、约翰·肯德鲁、詹姆斯·沃特森和弗朗西斯·克里克。

在LMB辉煌的历史中共有13位科学家成员获得诺贝尔奖，此外还有八位诺奖获得者曾在该实验室受训或工作过。LMB出身显赫，其前身源自著名的剑桥大学卡文迪许实验室。当时想必没人能预见到它日后会有如此多的巨大成就。不过从历史上来看，它与其他一些杰出实验室有着共同的特点，它们都积极采用新技术方法、创新研究人员培养方式、并对新兴科学领域充满热情和创新意识，当然最关键的是这些实验室能够吸引能做出成就的天之骄子。

科研实验室的历史可以追溯到十九世纪早期，在这段历史中LMB是现代实验室的典范。在LMB之前还有许多具有不同时代特色的伟大实验室。

早期实验室

在十九世纪以前，大多数实验室都是个人的工作场所，有时会配有一到两个助手。由妻子辅助的化学家安东尼·拉瓦锡(1743–94)就是一个典型例子。在那时妻子和仆人充当实验助手的现象非常普遍，直到尤斯图斯·冯·李比希 (1803–73)将这一模式彻底改变。

李比希的化学实验室于1826年开设在德国Giessen大学。该实验室的声誉吸引了整个欧洲的学生，也为李比希赢得了“有机化学之父”的美誉。李比希的实验室是研究及教学设施的早期典范，一间房的实验室中间生着火，周围围绕着实验台。李比希对他的门徒进行培训，尤其着重训练他们的分析能力。欧洲各地的学生蜂拥而来，使得欧洲十九世纪中期的化学带有鲜明的李比希风格。

培训也是俄国生理学家伊万·巴甫洛夫 (1849–1936)理念中的一部分，巴甫洛夫团队的组织形式形成了一个“科研工厂”，是世界上第一批进行专业分工的团队之一。他团队中由不同的成员专门负责外科手术、化学和处理狗等过程。巴甫洛夫的实验室占据了整座建筑。

随着科研越来越复杂，协作性越来越强，实验室的规模也在快速发展，一个典型例子就是托马斯·亨特·摩尔根(1866–1945)位于纽约哥伦比亚大学的果蝇实验室。以果蝇作为研究对象的现代遗传学实验就在此诞生。摩尔根是位天才科学家，他身边也围绕着同样天才的学生和博后研究者，其中包括Alfred Sturtevant、Calvin Bridges和Hermann J. Muller。尽管摩尔根出身于美国南方贵族家庭，他一直以一种平等的理念经营自己的实验室，以至于历史学家们至今仍对几位当事人的相对贡献争论不已。1933年摩尔根独自赢得了诺贝尔奖，不过他把奖金分给了Sturtevant和Bridges帮助他们抚养子女。只有Muller（研究辐射对突变率影响获1946年诺贝尔奖）正式提到摩尔根有时会利用他的学生。目前人们普遍认为果蝇的遗传学研究是在自由交换和相互贡献的模式下完成的。

李比希、巴甫洛夫和摩尔根开创了独特的实验室氛围，他们的实验室不仅获得了国际声誉，更吸引了大批天才科学家，为获得进一步的成就提供了良好土壤。LMB等许多成功的现代实验室都借鉴了摩尔根的平等主义理念。

LMB实验室的形成

卡文迪许实验室创立于1874年，它的首任主管詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(1831–79)被誉为在牛顿和爱因斯坦之间最重要的物理学家。在1962年拥有独立的实验楼以前，LMB只是卡文迪许实验室的一个研究单位。在早期的工作人员中，最重要的莫过于马克斯·佩鲁茨(1914–2002)。他于1936年来到英国，本希望与剑桥大学的生化先驱弗雷德里克·哥兰·霍普金斯一同工作。但他在与卡文迪许实验室的X射线晶体学家J.D.贝尔纳会面后，年轻的佩鲁茨认识到X射线能够作为解析蛋白分子结构的工具。佩鲁茨又花了一年时间才得到了适用于X射线衍射分析的马血红蛋白晶体。

但由于二战的阻挠，佩鲁茨在七年后才得以重回血红蛋白研究。当时在卡文迪许实验室主管威廉·劳伦斯·布拉格的鼓励下，佩鲁茨与约翰·肯德鲁(1917–97)合作继续对血红蛋白进行研究。1947年英国医学研究委员会MRC决定对佩鲁茨和肯德鲁的研究进行资助，LMB也在此时正式诞生。佩鲁茨将当时的自己形容为在物理实验室研究生物学问题的化学家。

佩鲁茨和肯德鲁在分子生物学研究的道路上继续前行，由于血红蛋白作为模型比较复杂，他们又将更简单的肌红蛋白列入了研究日程。1948年休·赫胥黎加入了这一团队，不过他随后转生物物理学领域，研究肌肉收缩的动力学，这也是实验室研究领域拓展的早期范例。这个研究团队在国际上的声望与日俱增，吸引着众多才华横溢的青年科学家陆续来到剑桥，包括当时的研究生詹姆斯·沃特森和博后弗朗西斯·克里克。

成功的实验室往往会产生越来越多的成就，其规模也会逐渐变大。在战后紧缩的英国，对于生物学家们来说卡文迪许实验室越显局促。在发现弗雷德里克·桑格尔也没地方做实验之后，1957年佩鲁茨开始争取一栋专门的分子生物学实验楼，LMB独立实验楼最终于1962年五月投入使用。当年十月，该实验室就迎来了佩鲁茨和肯德鲁的诺贝尔化学奖，以及沃特森和克里克的生理医学奖。

开创辉煌

1962年是LMB辉煌的开始，在过去半个世纪LMB一直处于分子生物学的核心。伴随着该研究领域的拓展，实验室出现了新兴的发育生物学、免疫学、细胞生物学和神经生物学团队。这样的新团队大多围绕着杰出的科学家形成，例如Sydney Brenner、César Milstein、Aaron Klug 和Michel Goedert。

随着实验室的发展，它的管理也相应变得复杂起来。在1979年佩鲁茨退休以前，LMB都没有主管。佩鲁茨不想做主管，这样他在退休后也能够保有实验空间。当时实验室的管理委员会相当松散，大家只偶尔碰个头，其主要任务只是吸引青年才俊。佩鲁茨使实验室的管理结构保持着极简主义，直到1973年LMB都只由一个行政人员Audrey Martin（和她的狗）在照管。此后在实验室继任主管Sydney Brenner、Aaron Klug、Richard Henderson和Hugh Pelham的倡导下，LMB有效复制了摩尔根在哥伦比亚的平等主义研究氛围。目前LMB拥有400名工作人员，其中半数是固定员工，而其他则是学生和访问学者。

描述成功总是比解释原因来的容易，新技术、新领域、用新途径解决老问题以及平等主义都是LMB的特色。LMB实验室在过去五十年的辉煌成就，使其规模不断扩大，预计在2013年会有更多的新实验楼竣工。愿LMB这样的实验室长盛不衰。

（William Bynum撰写/叶予编译）

生物通推荐原文节选：

Nobel success: What makes a great lab?

William Bynum

What makes an outstanding laboratory? There have been a number of these special places during the past couple of centuries, but none more so than the Laboratory of Molecular Biology (LMB) in Cambridge, UK, which is celebrating 50 years since it got its own building and, this week, 50 years since four of its scientists were awarded Nobel prizes — Max Perutz, John Kendrew, James Watson and Francis Crick.