卡尔·戴瑟罗斯（左）、彼得·黑格曼（中）、格奥尔格·纳格尔（右） 图片来源：诺贝尔奖官网
凌晨诺奖电话打来时
电话是在当地时间凌晨 0 点 27 分打来的。
卡尔·戴瑟罗斯（Karl Deisseroth）躺在床上，并不想去接它。就在不久前，他还在修改论文，好不容易告一段落，现在正是培养睡意的时候。深夜打来的电话首先就很可疑，即便不是诈骗，至少也不用立马去接。
图：卡尔
图：彼得
图：格奥尔格
弃文从医的卡尔
什么是光遗传学？
几代科学家的努力
这个领域的第一个突破还要回到 2002 年，奥地利科学家格罗·米森伯克（Gero Miesenböck）与同事们将三个与果蝇光传导有关的基因搬到了哺乳动物的神经元里，构建了一个复杂的光调控体系。通过光刺激，以及信号的层层传导，他们可以控制一些动作的发生。这也从概念上证实了通过“光遗传学”来操纵神经细胞的可行性。一些报道将其视为“光遗传学”领域的开端。
然而米森伯克并没有获得本次的诺奖。诺奖的官方通稿指出了一个致命问题——他们的系统太慢了。依靠一层一层的传递，往往要在刺激的几秒后才能看到信号。相对正常神经细胞几毫秒的反应尺度，这个系统几乎没有任何应用价值。米森伯克本人也没有做出更多突破性的发现，遗憾与本次诺奖失之交臂。
所需的突破本身则来自科技树上的另一个分支。1971 年，加州大学旧金山分校的两位科学家在细菌中找到了一种和人类视紫红质很接近的蛋白质，本身就具有离子通道的特性。1977 年，两名日本科学家也找到了另一种源自微生物的离子通道。
本次诺奖得主之一彼得，就在加州大学旧金山分校其中一人的课题组拿到了博士学位。在博士后训练中，他专攻这个方向，并在一种叫做衣藻的微生物里找到了光敏感通道（channelrhodopsin）蛋白，它是控制这种微生物对光做出反应的开关。彼得说这不是什么容易的研究，最早发现这一现象的论文发表于 1866 年，由一位圣彼得堡的俄国科学家用德语发表于一个法国期刊上……直到 2001 年前后，包括彼得在内，才有三支独立的科研团队鉴定出了背后相关的基因。
那为什么偏偏是彼得拿了诺奖呢？一方面，他的团队找到了第一个基因。另一方面，他选对了合作伙伴——这次共享诺奖的格奥尔格，后者是一位精通电生理学的专家。用互联网大厂的话说，他懂执行和闭环。与彼得，以及自己的导师恩斯特·班伯格（Ernst Bamberg）一道，格奥尔格把彼得找到的基因转到了人类的肾细胞里，证实了可以通过光的刺激，在人类细胞中激发电位。更关键的是，这个过程所需要的时间和人类动作电位需要的时间相符。
卡尔很快读到了这篇 2003 年发表的论文。彼时他刚刚从钱永佑教授（Richard Tsien，2008 年诺贝尔化学奖得主钱永健教授之兄）的课题组博士毕业，并在做博士后的训练。他与一名博士生爱德华·博伊登（Edward Boyden）合作，向格奥尔格申请获得论文里提到的工具，后者欣然应允。
卡尔与爱德华没有辜负这番好意，并相继做出了突破。卡尔先是做了一系列优化，让这个来自衣藻的“开关”，成功在人类神经细胞上表达。而有工程学背景的爱德华则开发了一种光纤系统，可以精准地控制光。
卡尔大半夜不睡觉其实是有迹可循的。2004 年 8 月 4 日的凌晨 1 点，爱德华带着培养皿走进了显微镜房，朝表达有光控离子通道的神经元发射了几束蓝光。几毫秒后，这个神经元产生了稳定的动作电位。爱德华一下子意识到了这个结果的重要性。
在肾上腺素的刺激下，爱德华在接下来的几个小时不断做着实验，收集到了发表论文所需的所有关键信息。他给卡尔发去了数据，顺便说了一下自己的苦劳——“很累，但很兴奋”（Tired, but excited）。没想到卡尔居然秒回邮件，表示结果很棒，同时加了五个感叹号。
众人做完了后续的研究，补充完发论文需要的其他细节，自信满满地向《科学》杂志寄出了论文，并很快收到了拒信。编辑说，你这好像没做出什么科学发现啊？于是他们转投《自然-神经科学》杂志，论文成功在 2005 年 8 月发表。
图：2005 年发表的论文
来源：科普中国
编辑：静妍
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