專家解讀：生物物理學或掀起下一次科學革命
參考消息
2022-09-14 20:35:13
參考消息網9月14日報道西班牙《世界報》網站9月6日刊登題為《洗發水、千層面和新冠疫苗：為何下一次科學革命無所不在？》的文章，作者是安赫爾·迪亞斯。全文摘編如下：
我們以為物理學是專門研究某些技術問題的知識領域，但事實是，物理學——或研究自然的科學——無處不在。它在我們的體内，也在疫苗或藥物中。連我們享用的海鮮飯中都有它的身影。
這就是為什麼生物物理學，即一種從物理學角度研究生命科學的方法，有可能掀起下一次科學革命。這是一種看待自然的方式，能夠幫助我們提高廚藝，讓斷骨再生，或者将藥物送達體内某個器官。或許，這也是為了解讀生命的奧秘。
生物物理學的領軍者之一戴維·韋茨解釋說：“生物學中有一些迷人的東西，但我想從物理學的角度理解它們。”他給我們分享了使生物物理學成為當前最具前景的研究領域之一的關鍵所在。
解讀生命
生物物理學可被理解為一門着力創造靈感取自大自然的新材料的學科。但正如韋茨所提醒的那樣，還能反過來看待：對無生命材料的研究正在幫助科學家更好地理解生命。
韋茨說：“随着對生物材料的理解越來越深，我們可以運用所獲知識來了解有關活體材料的事情。活體材料幾無變化；它們的變化或演化都非常緩慢。”生物學和物理學“相得益彰”，因為它們提供了“兩種截然不同的看待事物的方式”。他說，生物學家研究“個别分子的每處細節”，而物理學家在分析了“許多相互作用的蛋白質”之後，對問題形成更全面的看法。
研究細胞
韋茨說：“有一些蛋白質微液滴，它們周圍什麼都沒有，隻是聚在一起而已。對生物學界而言，出現這種情況令人感到驚訝。但從材料科學和生物物理學的角度來看，這毫不出奇。我們對此研究了很多年，它就是一種非常普遍的現象。”
韋茨說，事實上，在凝膠或洗發水等物質中，或在水油不相容的原理中，也觀察到了類似現象。理解這些物理相互作用有助于解開生物學家的困惑——蛋白質如何在細胞中“自由漂浮”和“形成團塊”。他說：“我們已對此展開非常嚴肅的研究。原因是，首先，這種表現非常有趣；其次，它沒準對藥物與細胞的相互作用方式非常重要。”
研發疫苗
近年來，生物物理學最重要的應用之一是包載疫苗中核糖核酸（RNA）的納米顆粒。為了獲得這一成果，科學家們從生物膜中獲得了靈感，同時運用了物理原理。
他說：“這些包載着RNA疫苗的微型膠囊是多年研究的成果。我們正努力挖掘它們的潛力，并制造出更多的東西，比如新的藥物。”他說，重要的是，這種技術為科學帶來了無窮的可能性，無論是物理、化學還是生物領域，“這給我的啟示是，我們可以為改善這個世界貢獻很多東西”。
組織工程
生物物理學富有前景的應用領域之一是組織工程，即制造類似于活體組織的人工材料。這将在醫學上擁有廣闊的應用空間，假如我們擁有量身定做的材料來修複或替換受損器官的話。
這裡也不能缺少起着重要作用的物理學知識。韋茨說：“如果你想要得到一個組織物，就得構造一些東西：你得構造細胞，你得構造細胞周圍的東西，你得讓它們按照某種方式生長，你必須把它們組織起來……”2016年，他的團隊培育出一種人造肝組織，用于測試新藥物的療效。也有一些團隊正在研究人造心髒……但專家警告說，這個領域并不簡單。
他說：“在組織工程學中碰到的問題多如牛毛，其中一些我們正在攻克。要得償所願，也就是'打印’出一塊組織，需要很多人的努力。屆時如果你骨折了，你就可以去'打印’一些東西來幫助骨頭愈合……”他認為，實現這樣的目标仍将非常困難，不過他非常樂觀，“它正在到來”。
開發新藥
韋茨預料的另一項重大突破事關在人體内運輸新一代藥物的需要，而這些藥物号稱将深刻改變許多治療方法。他說：“以前，藥物往往是非常小的分子。它們很小，才能在你吞服後，通過你的胃進入你的血液系統。但現在，人們開始研究更大的分子，所以如何運輸它們就成了必須關心的問題。”
單克隆抗體——正在用于治療新冠肺炎——或細胞療法是一些已然到來的例子，但韋茨認為還有許多可能性正在顯現。他說：“我從尋找新藥物和新運輸方式中看到一種巨大的機遇。”
烹制美食
韋茨在哈佛大學内出名還因為他教授的科學與烹饪課程。例如，他在課上講授西班牙海鮮飯中蘊含的物理學，并和何塞·安德烈斯、費蘭·阿德裡亞等西班牙大廚合作。受大廚們研發的菜品啟發，他采取了這種新的教學方式。他說：“我可以從物理學的角度理解在廚師創造美食的過程中出現的現象。我教給學生的知識都和科學相關，但他們并不了解這些。他們以為自己學的是烹饪，但其實是科學。”
最令韋茨引以為豪的是一名曆史系學生，她在聽了韋茨的課并學習到一些“基本公式”後，能夠在放假期間幫助母親準确計算出烹制千層面所需的時長。他說：“現在她可以動手做些計算，而不會再看到方程式就害怕。對我來說，這就是科學。”
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