琳達(dá)·巴克（美國(guó)生物學(xué)家，揭示了人類嗅覺(jué)系統(tǒng)的奧秘）

琳達(dá)·巴克博士（Linda B. Buck，1947年1月29日－），美國(guó)生物學(xué)家，琳達(dá)·巴克實(shí)驗(yàn)室主要研究氣味和信息素怎樣被鼻子首先發(fā)覺(jué)，然后再被大腦轉(zhuǎn)化成不同的感覺(jué)和行為。除此以外，琳達(dá)·巴克和同事們還致力于引起衰老和決定壽命長(zhǎng)短機(jī)能的研究。?她由于在嗅覺(jué)方面的卓越研究與理查德·阿克塞爾一起獲得2004年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

個(gè)人經(jīng)歷

琳達(dá)·巴克?，1947年1月29日生于西雅圖市，是西雅圖弗雷德·哈欽森癌癥研究中心基礎(chǔ)科學(xué)部成員及華盛頓大學(xué)生理學(xué)和生物物理學(xué)教授。巴克在華盛頓大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位，

1980年在德克薩斯大學(xué)獲得博士學(xué)位，并在哥倫比亞大學(xué)完成博士后的研究。

1984年～1992年在哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)研究所任研究員，

2002年開(kāi)始任哈欽森癌癥研究中心研究員，

2003年起成為美國(guó)國(guó)家科學(xué)院成員。巴克因在基礎(chǔ)研究方面的杰出研究獲得了路易斯·羅森斯代爾獎(jiǎng)、聯(lián)合利華科學(xué)獎(jiǎng)、Perl/UNC神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)獎(jiǎng)和蓋爾德納國(guó)際基金等多項(xiàng)科學(xué)大獎(jiǎng)。

琳達(dá)·巴克實(shí)驗(yàn)室主要研究氣味和信息素怎樣被鼻子首先發(fā)覺(jué)，然后再被大腦轉(zhuǎn)化成不同的感覺(jué)和行為。除此以外，琳達(dá)·巴克和同事們還致力于引起衰老和決定壽命長(zhǎng)短機(jī)能的研究。

“聞香識(shí)物”的奧秘就是被這位有著“氣味專家”美譽(yù)的女科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的，她和同事到目前為止總共發(fā)現(xiàn)了與“氣味受體”有關(guān)的大約1000個(gè)基因，并在人類鼻腔中發(fā)現(xiàn)與這些基因有關(guān)的大量蛋白質(zhì)，為研究人類嗅覺(jué)系統(tǒng)做出突破性的貢獻(xiàn)。

2004年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予兩名美國(guó)科學(xué)家：58歲的理查德·阿克塞爾（Richard Axel）和57歲的琳達(dá)·巴克（Linda B.Buck），以表彰兩人在氣味受體和嗅覺(jué)系統(tǒng)組織方式研究中作出的貢獻(xiàn)。

研究?jī)?nèi)容

阿克塞爾和巴克于1991年聯(lián)合發(fā)表論文，宣布他們發(fā)現(xiàn)了包括約1000種不同基因的一個(gè)基因大家族，以及這些基因?qū)?yīng)著的相同數(shù)目的氣味受體種類。之后兩人各自獨(dú)立研究，從分子層面到細(xì)胞組織層面清楚地闡明了嗅覺(jué)系統(tǒng)的工作原理。

獨(dú)特的花香會(huì)喚起一個(gè)人久遠(yuǎn)的美好回憶，但一種難聞的氣味也會(huì)讓人對(duì)某種食物避之唯恐不及。嗅覺(jué)不僅讓人的感受更加細(xì)致入微，而且對(duì)很多動(dòng)物感知周圍環(huán)境、以至于更好地生存也起著重要作用。

在人類諸種感覺(jué)中，嗅覺(jué)產(chǎn)生機(jī)理一直是最難解開(kāi)的謎團(tuán)之一。人能夠分辨和記憶約1萬(wàn)種不同的氣味，但人具有這種能力的基本原理是什么，2004年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)摺⒚绹?guó)科學(xué)家理查德·阿克塞爾和琳達(dá)·巴克，通過(guò)自己開(kāi)拓性的工作找到了解開(kāi)這一謎底的鑰匙，清楚地闡明了人類嗅覺(jué)系統(tǒng)的工作方式。

兩位科學(xué)家的研究揭示，有氣味的物質(zhì)會(huì)首先與氣味受體結(jié)合，這些氣味受體位于鼻上皮的氣味受體細(xì)胞中。氣味受體被氣味分子激活后，氣味受體細(xì)胞就會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，這些信號(hào)隨后被傳輸?shù)酱竽X的嗅球的微小區(qū)域中，并進(jìn)而傳至大腦其他區(qū)域，結(jié)合成特定模式。由此，人就能有意識(shí)地感受到比如茉莉花的香味，并在另一個(gè)時(shí)候想起這種氣味。

阿克塞爾和巴克發(fā)現(xiàn)，人體約有1000個(gè)基因用來(lái)編碼氣味受體細(xì)胞膜上的不同氣味受體，這占人體基因總數(shù)的約3%。他們的研究顯示，人的嗅覺(jué)系統(tǒng)具有高度“專業(yè)化”的特征。比如，每個(gè)氣味受體細(xì)胞僅表達(dá)出一種氣味受體基因，氣味受體細(xì)胞的種類與氣味受體完全相同。氣味受體細(xì)胞會(huì)將神經(jīng)信號(hào)傳遞至大腦嗅球中被稱為“嗅小球”的微小結(jié)構(gòu)。人的大腦中約有2000個(gè)“嗅小球”，數(shù)量是氣味受體細(xì)胞種類的2倍。“嗅小球”也非常的“專業(yè)化”，攜帶相同受體的氣味受體細(xì)胞會(huì)將神經(jīng)信號(hào)傳遞到相應(yīng)的“嗅小球”中，也就是說(shuō)，來(lái)自具有相同受體的細(xì)胞的信息會(huì)在相同的“嗅小球”中集中。嗅小球隨后又會(huì)激活被稱為僧帽細(xì)胞的神經(jīng)細(xì)胞，每個(gè)“嗅小球”只激活一個(gè)僧帽細(xì)胞，使人的嗅覺(jué)系統(tǒng)中信息傳輸?shù)摹皩I(yè)性”仍得到保持。僧帽細(xì)胞然后將信息傳輸?shù)酱竽X其他部分。結(jié)果，來(lái)自不同類型氣味受體的信息組合成與特定氣味相對(duì)應(yīng)的模式，大腦最終有意識(shí)地感知到特定的氣味。

兩位科學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn)，每個(gè)氣味受體細(xì)胞會(huì)對(duì)有限的幾種相關(guān)分子作出反應(yīng)。絕大多數(shù)氣味都是由多種氣體分子組成的，其中每種氣體分子會(huì)激活相應(yīng)的多個(gè)氣味受體，并會(huì)通過(guò)“嗅小球”和大腦其他區(qū)域的信號(hào)傳遞而組合成一定的氣味模式。盡管氣味受體只有約1000種，但它們可以產(chǎn)生大量的組合，形成大量的氣味模式，這也就是人們能夠辨別和記憶約1萬(wàn)種不同氣味的基礎(chǔ)。 阿克塞爾和巴克所發(fā)現(xiàn)的嗅覺(jué)系統(tǒng)組織原理，對(duì)研究人體其他感覺(jué)系統(tǒng)也具有價(jià)值。例如，他們發(fā)現(xiàn)，鼻上皮其他區(qū)域還存在能夠檢測(cè)信息素的受體，這些受體與氣味受體存在相似。另外，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，舌頭味蕾中也存在與氣味受體類似的受體。

琳達(dá)·巴克?和她的導(dǎo)師理查德·阿克塞爾一直在努力找出人類嗅覺(jué)和味覺(jué)的秘密，而且已經(jīng)在這方面工作了14年。

琳達(dá)·巴克說(shuō)：“首先要找出哺乳動(dòng)物如何分辨這么多氣味，其次是神經(jīng)系統(tǒng)如何把這么多不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成不同的感覺(jué)和行為。”

1991年，巴克取得了第一個(gè)突破。她在哥倫比亞大學(xué)和導(dǎo)師理查德·阿克塞爾發(fā)現(xiàn)了包含鼻子里的氣味感受器的基因圖譜。氣味感受器在鼻子后部，是一種在鼻腔細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，通過(guò)與特殊的氣味分子結(jié)合來(lái)識(shí)別氣體。這一研究的難點(diǎn)在于與氣味有關(guān)的基因數(shù)量很大，在總共大約5萬(wàn)個(gè)基因里有1000個(gè)左右與氣味有關(guān)，占了2%。

獲獎(jiǎng)榮譽(yù)

2004年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予兩名美國(guó)科學(xué)家：58歲的理查德·阿克塞爾（RichardAxel）和57歲的琳達(dá)·巴克（LindaB.Buck），他們?cè)跉馕妒荏w和嗅覺(jué)系統(tǒng)組織方式研究中做出貢獻(xiàn)，揭示了人類嗅覺(jué)系統(tǒng)的奧秘。

這兩位科學(xué)家共同發(fā)現(xiàn)了人體“氣味感受器”的大型基因家族，這使我們得以理解“人類為什么能夠自覺(jué)感受到春天紫丁香的香氣，并在任何時(shí)候都能提取出這種嗅覺(jué)上的記憶”。兩位科學(xué)家因?yàn)樗麄兊呐Χ@得了138萬(wàn)美元的獎(jiǎng)勵(lì)。

突出貢獻(xiàn)

破解嗅覺(jué)之謎

諾貝爾基金會(huì)表示，把大獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給這兩位科學(xué)家是因?yàn)樗麄冊(cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)了包含1000個(gè)不同基因的大型基因家族，清楚地闡釋了人類的嗅覺(jué)系統(tǒng)是如何運(yùn)作的。這使得我們能夠理解“人類為什么能夠自覺(jué)感受到春天紫丁香的香氣，并在任何時(shí)候都能提取出這種嗅覺(jué)上的記憶。”

理查德·阿克塞爾目前在美國(guó)哥倫比亞大學(xué)霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所工作。琳達(dá)·巴克現(xiàn)任職于美國(guó)西雅圖的弗雷德·哈欽森癌癥研究中心。阿克塞爾和巴克在1991年共同公布了在基因領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)。此后，他們又在對(duì)嗅覺(jué)系統(tǒng)的各自獨(dú)立研究中做出了新的貢獻(xiàn)。巴克就職的弗雷德·哈欽森癌癥研究中心表示，巴克還沒(méi)有就此事與他們聯(lián)系，不過(guò)該中心的發(fā)言人說(shuō)：“這一事件非常令人興奮。”琳達(dá)·巴克此前談到她的研究項(xiàng)目時(shí)說(shuō)：“在長(zhǎng)久的研究歷程上，我一直努力嘗試，進(jìn)行過(guò)無(wú)數(shù)次試驗(yàn)，卻沒(méi)有任何值得欣慰的發(fā)現(xiàn)。所以，當(dāng)在1991年發(fā)現(xiàn)了新的基因后，我簡(jiǎn)直不敢相信這是真的！特別是這些基因以前從來(lái)都沒(méi)有人見(jiàn)過(guò)。它們與此不同，但是彼此間又保持著緊密聯(lián)系。這一發(fā)現(xiàn)給了我極大的成就感。”

前沿

三個(gè)假設(shè)帶來(lái)驚人突破

研究取得新進(jìn)展

巴克大膽想像使研究取得巧妙的新進(jìn)展，在對(duì)人體所有功能感覺(jué)的研究中，嗅覺(jué)一直是最神秘的領(lǐng)域。科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，味覺(jué)比視覺(jué)記憶更長(zhǎng)久。視覺(jué)記憶在幾天甚至幾小時(shí)內(nèi)就可能淡化，而產(chǎn)生嗅覺(jué)和味覺(jué)的事物卻能令人記憶長(zhǎng)久。在某種特殊氣味刺激下，人們記憶的閘門(mén)突然打開(kāi)。 但是，對(duì)復(fù)雜嗅覺(jué)的形成原理和過(guò)程的研究還一直處在探索階段。對(duì)于嗅覺(jué)系統(tǒng)如何辨別一萬(wàn)種以上氣味的基本原理仍然不能完全解釋。而理查德·阿克塞爾和琳達(dá)·巴克在這一領(lǐng)域的前沿性研究能幫助我們進(jìn)一步深入了解嗅覺(jué)系統(tǒng)。他們獲得諾貝爾獎(jiǎng)的主要研究成就是發(fā)現(xiàn)了一個(gè)大型基因組群，其中有1000個(gè)不同的基因（這個(gè)數(shù)量占所有人類基因的3%），這也同時(shí)帶來(lái)了對(duì)相同數(shù)量受體蛋白的發(fā)現(xiàn)。

十幾年前的重大發(fā)現(xiàn)

1991年巴克還是阿克塞爾領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室的一名博士后研究員時(shí)，兩人共同發(fā)現(xiàn)了決定氣味受體編碼的一大基因家族。氣味受體處于鼻腔上部的嗅覺(jué)細(xì)胞中，它們能探測(cè)吸入氣體中的氣味分子。每一個(gè)氣味受體細(xì)胞內(nèi)只會(huì)包含一個(gè)類型的氣味受體；而每一種氣味受體能察覺(jué)一定數(shù)量的氣味物質(zhì)。

尋找氣味受體蛋白

人體的嗅覺(jué)體系包含5百萬(wàn)嗅覺(jué)神經(jīng)，它們直接把收到的嗅覺(jué)信息發(fā)送給大腦的嗅覺(jué)區(qū)。嗅覺(jué)神經(jīng)將神經(jīng)纖毛深入鼻腔黏膜中，科學(xué)家們相信，這些纖毛上一定有專門(mén)探測(cè)氣味分子的蛋白質(zhì)。

一直以來(lái)，科學(xué)家們都在力求找到這些特殊的受體蛋白質(zhì)，因?yàn)槭荏w蛋白是解答嗅覺(jué)兩大問(wèn)題的關(guān)鍵所在。科學(xué)家們還不知道嗅覺(jué)系統(tǒng)怎樣把上千種的氣味分子區(qū)分開(kāi)來(lái)；其次，科學(xué)家還在探索大腦怎樣處理不同的嗅覺(jué)信息來(lái)區(qū)分不同的氣味。

不同尋常的假設(shè)

而阿克塞爾與巴克著重于基因方面的研究給這一領(lǐng)域帶來(lái)了全新的進(jìn)展。他們?cè)谘芯恐胁](méi)有直接針對(duì)受體蛋白，而是轉(zhuǎn)向嗅覺(jué)細(xì)胞中決定蛋白質(zhì)的基因。巴克首先取得了一個(gè)“非常巧妙的”新突破。她做的三個(gè)假設(shè)極大縮小了研究范圍，她首先依據(jù)實(shí)驗(yàn)室的研究成果，假設(shè)受體在形態(tài)上和功能上的一些特性，這就能縮小研究范圍。其次，她假設(shè)氣味受體是一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的蛋白質(zhì)家族中的成員，這樣就可以從大型蛋白質(zhì)族群入手研究。另外，她主張鎖定只對(duì)嗅覺(jué)細(xì)胞中出現(xiàn)的基因進(jìn)行研究。阿克塞爾稱，巴克的大膽假設(shè)為他們的研究至少節(jié)省了好幾年的時(shí)間，這使得研究小組就能集中對(duì)一些可能專門(mén)為受體蛋白質(zhì)而編碼的基因進(jìn)行研究，從而取得較大進(jìn)展。

獎(jiǎng)項(xiàng)介紹

諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) 諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，是根據(jù)阿爾弗雷德·諾貝爾逝世前立下的遺囑，諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)由位于瑞典首都斯德哥爾摩的卡羅琳醫(yī)學(xué)院負(fù)責(zé)頒發(fā)。頒獎(jiǎng)儀式于每年12月10日，諾貝爾逝世周年紀(jì)念日舉行。諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)是為了表彰前一年中在生理學(xué)或者醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有重要的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的人。

貝爾獎(jiǎng)是根據(jù)A-B-諾貝爾遺囑所設(shè)基金提供的獎(jiǎng)項(xiàng)(1969年起由5個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)增加到6個(gè))，每年由4個(gè)機(jī)構(gòu)(瑞典3個(gè)，挪威1個(gè)）頒發(fā)。1901年12月10日即諾貝爾逝世5周年時(shí)首次頒發(fā)。諾貝爾在其遺矚中規(guī)定，該獎(jiǎng)應(yīng)每年授予在物理學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)、文學(xué)與和平領(lǐng)域內(nèi)“在前一年中對(duì)人類作出最大貢獻(xiàn)的人”，瑞典銀行在1968年增設(shè)一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)科學(xué)獎(jiǎng)，1969年第一次頒獎(jiǎng)。

不為任何商業(yè)目的

一位諾貝爾獎(jiǎng)委員稱，把獎(jiǎng)項(xiàng)頒發(fā)給這兩位科學(xué)家沒(méi)有出于任何商業(yè)或醫(yī)療行業(yè)上的利益，而是為了鼓勵(lì)對(duì)人類一大重要感官的探索研究。諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)并沒(méi)有設(shè)立任何具體的標(biāo)準(zhǔn)。阿爾弗雷德·諾貝爾在設(shè)立這項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)時(shí)只是表示，該獎(jiǎng)項(xiàng)的得主“必須是在醫(yī)藥或生理學(xué)領(lǐng)域做出最重要的貢獻(xiàn)”。

醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)為首個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)

頒發(fā)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)的瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院，每年會(huì)邀請(qǐng)以前的得獎(jiǎng)人和全世界的醫(yī)學(xué)專家為候選人提名，此后在秋季決定最后得主。諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)是第一個(gè)宣布的獎(jiǎng)項(xiàng)。物理和化學(xué)獎(jiǎng)將分別于5日和6日宣布，文學(xué)獎(jiǎng)宣布日期還沒(méi)有確定，但可能會(huì)在7日。備受關(guān)注的諾貝爾和平獎(jiǎng)則會(huì)于10月8日在挪威首都奧斯陸宣布。最后會(huì)在10月11日由瑞典中央銀行宣布經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)得主。所有獎(jiǎng)項(xiàng)的頒獎(jiǎng)典禮會(huì)在12月10日諾貝爾的逝世紀(jì)念日舉行。

相關(guān)事件

“撤回論文”風(fēng)波

2008年，巴克和合作者在3月6日出版的《自然》雜志上刊登聲明，撤回他們2001年在該雜志發(fā)表的一篇研究論文。

巴克?和這篇論文的另一位作者莉莎·霍羅威茨對(duì)《自然》雜志說(shuō)，撤回論文的原因是他們“無(wú)法重現(xiàn)原來(lái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果”，并且他們還發(fā)現(xiàn)“2001年的論文數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)之間存在矛盾”。

巴克將矛頭指向了論文的另一名作者——來(lái)自中國(guó)的鄒志華。她對(duì)《自然》雜志說(shuō)，出現(xiàn)矛盾的數(shù)據(jù)和圖表均是由鄒志華提供的。在進(jìn)行這項(xiàng)研究時(shí)，鄒志華曾在巴克的實(shí)驗(yàn)室做博士后工作。

在巴克的聲明中，特別指明了每位作者的貢獻(xiàn)：巴克提供了研究思路并負(fù)責(zé)相關(guān)的聯(lián)絡(luò)工作；吉恩-皮埃爾·蒙梅雅為實(shí)驗(yàn)材料——轉(zhuǎn)基因小鼠的培育做準(zhǔn)備；斯科特·斯奈波對(duì)鄒志華進(jìn)行了靶向基因技術(shù)的訓(xùn)練；鄒志華提供了所有的圖表和數(shù)據(jù)，并與巴克負(fù)責(zé)論文的寫(xiě)作；霍羅威茨則參與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和培育轉(zhuǎn)基因小鼠。

撤回論文的巴克和霍羅威茨認(rèn)為，鄒志華應(yīng)該對(duì)論文中出現(xiàn)矛盾的數(shù)據(jù)單獨(dú)承擔(dān)責(zé)任。

據(jù)悉，該論文自發(fā)表后，已被引用了138次。巴克已要求弗雷德·哈欽森癌癥研究中心調(diào)查鄒志華此后作為第一作者發(fā)表的另兩篇論文。

巴克撤回論文的舉動(dòng)，在科學(xué)界引起了不小的震蕩。一些人贊賞巴克嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，另一些人則認(rèn)為巴克將所有責(zé)任推卸給鄒志華，有失公允。作為通訊作者，她本人也負(fù)有不可推脫的責(zé)任，不能只享受論文帶來(lái)的榮譽(yù)，而對(duì)過(guò)失置之不理。