生理学或医学奖沉默基因闪亮登场
1998年2月19日，两位遗传学家和同事在英国《自然》杂志上发表了一篇题为《双链RNA在秀丽隐杆线虫中有力而独特的遗传干扰作用》的论文。其中一位是华盛顿卡内基研究所胚胎学部39岁的安德鲁·菲尔，另一位是马萨诸塞大学癌症中心38岁的克雷格·梅洛。
2006年10月2日，瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔奖评审委员会宣布，2006年度诺贝尔生理学或医学奖共同授予安德鲁·菲尔和克雷格·梅洛，以表彰他们发现了“RNA干扰机制—双链RNA沉默基因”。
诺贝尔奖评审委员会的公报中称：“他们的发现澄清了许多令人迷惑和矛盾的实验结果，揭开了大自然控制遗传信息流动的一种机制，他们开创了一个崭新的研究领域。”
中心法则的困惑
生命的遗传信息储藏在细胞核中的脱氧核糖核酸（DNA）中。DNA的信息被信使核糖核酸(mRNA)复制，mRNA再将这一指令送到生产蛋白质的细胞质中。弗朗西斯·克里克(FranceCrick)是1962年诺贝尔生理学或医学奖获得者，他将遗传信息从DNA通过mRNA转到蛋白质的流动过程称为分子生物学的中心法则。从消化食物的酶、大脑中接受信息的受体，到防御细菌的抗体，蛋白质与生命的过程息息相关。
人类基因组有约3万个基因。然而，只有少部分基因在细胞中发挥作用。基因的表达主宰了蛋白质的合作，这一过程由mRNA复制DNA信息的转录机制所控制。早在40多年前，法国诺贝尔奖获得者雅各布(FrancoisJacob)和莫诺(JacquesMonod)发现了基因表达的基本调控机制。今天，我们知道这一机制主宰着从细菌到人类的整个进化过程，科学家们在此基础上发展出基因技术，也就是说将DNA序列注入细胞中生产新型蛋白质。
上世纪90年代，分子生物学家们得到了一系列难以解释的意外结果，其中最引人注目的是，生物学家们观察到：为了增加矮牵牛花花瓣的颜色深度，他们将一种形成花朵红色的基因注入花中，结果不仅花朵的颜色没有增加，而且花儿完全褪色，花瓣变成了白色。究竟是什么机制导致这种异常现象呢？科学家们为此困扰不已。
发现的那一刻
面对植物学领域出现的一系列不可思议的基因沉默实验结果，菲尔和梅洛决定研究基因的表达究竟是如何被控制的。菲尔当时在卡内基华盛顿研究所工作，他说，对实验的嗅觉将他和梅洛引入这个领域。两人对生命周期只有9天的秀丽隐杆线虫的实验研究揭开了这个谜底。
他们将一种编码肌肉蛋白质的mRNA注入秀丽隐杆线虫中，发现线虫的行为并没有由此产生什么变化。携带的这种遗传密码的mRNA被称为“正义mRNA”，携带反遗传密码信息的mRNA则被称为“反义mRNA”。两人又将反义mRNA注入线虫中，同样没有发生什么变化。但是，当他们将正义和反义mRNA同时注入线虫时，线虫出现了奇特的颤搐运动。类似的运动在编码这种肌肉蛋白质的基因完全缺失的小鼠中出现过。梅洛回忆说：“这是发现的那一刻，双链RNA沉默了基因！这是多么令人激动而有趣的现象。”
为什么会出现这种现象呢？原来，当正义和反义mRNA相遇时，它们彼此纠缠形成双链RNA。菲尔和梅洛推测：是这种双链RNA分子沉默了携带了同样遗传信息的基因吗？他们将携带另外几种线虫肌肉蛋白质遗传信息的双链RNA分子注入线虫体内。在每次实验中，携带某种遗传密码的双链RNA总能沉默含有相同密码的基因的表达，因此由这种基因编码的蛋白质就不再形成。
在一系列简单而出色的实验后，菲尔和梅洛认为，双链RNA能抑制含同样密码的特定基因的表达，这种RNA干扰现象可在细胞间扩散甚至能遗传。他们认为这种RNA干扰是一种催化过程。他们的研究结果发表在1998年2月19日出版的《自然》杂志上。
揭开谜底
在此之后的几年中，菲尔和梅洛开始研究单链RNA不能沉默基因的原因，他们揭开了双链RNA干扰机制的秘密。
双链RNA被一种名为Dicer的蛋白质识别并与之结合在一起，Dicer将双链RNA切割成碎片般的小片段。之后，小片段与另一种名为RISC的蛋白质结合在一起，RISC会去除双链RNA小片段中的一个链，只留下单链RNA与自己在一起。结果，这种RISC复合体像侦探一样探测mRNA分子，一旦mRNA与自己的RNA片段所携带信息匹配，RISC复合体就将它与自己结合起来，然后把它切割片断并毁灭。对应的基因就这样被沉默了。
RNA干扰是生命体尤其是低等动物对付病毒的一种自然防御机制。许多病毒含有双链RNA遗传密码，当这类病毒感染细胞时，它会向细胞注入它的RNA分子，这种分子立即与Dicer结合，RISC被激活，病毒RNA因此被降解，感染的细胞得以生存。除了有这样的防御机制外，像人类这样的高等动物还发展出包括抗体、杀手细胞和干扰素这类的免疫防御系统。
拓展全新领域
菲尔和梅洛的发现打开了崭新的篇章。如今，RNA干扰技术已被用于调控人类基因的表达。我们身体中的几百个基因可编码一种名为microRNA的小RNA分子。这种小分子含有其他基因的几种密码，它能形成双链RNA结构，激活RNA干扰机制从而阻断蛋白质的合成。
科学家认为，RNA干扰技术不仅是研究基因功能的一种强大工具，不久的未来，这种技术也许能用来直接从源头上让致病基因“沉默”，以治疗癌症甚至艾滋病，在农业上也将大有可为，在最近的动物实验中，RNA干扰技术成功地沉默了小鼠体内导致高胆固醇的基因。前景令人兴奋，新机会还在不断涌现，但也有科学家警告RNA干扰的潜在危险，比如实验也显示它能致死小鼠。研究人员必须在临床试验中小心谨慎。
尽管RNA干扰的应用方兴未艾，但梅尔的兴趣仍然在基础研究上。他说:“至今我们对这种机制还有许多不了解的地方。如今，看到如此之多不同领域的人都聚集在一起研究这种机制，这是多么激动人心的事。”
化学奖讲述生命的故事
1965年，18岁的罗杰·科恩伯格与父亲阿瑟·科恩伯格和保罗·伯格(Paul Berg)合写了一篇论文，这是一篇晦涩难懂的论文——《与结晶性酵母细胞色素b2相关的DNA异种性》，但这篇论文注定是一篇非凡的学术珍品，因为论文中的三位作者先后荣获诺贝尔奖：
老科恩伯格与他人分享1959年诺贝尔生理学或医学奖，柏格与另外两人获得1980年诺贝尔化学奖。2006年，诺贝尔化学奖授予罗杰·科恩伯格一人，以表彰他对真核转录的分子基础的研究，他获奖的工作于2001年发表在美国《科学》杂志上。
生命的故事
今年的诺贝尔化学奖授予科恩伯格，因为他在分子水平上研究了储存在细胞核基因中的信息如何被复制、转送到细胞的其他地方，用以制造蛋白质，这个过程被称为转录，他首次在真核细胞生物中拍摄到了生命中这个动态过程的真实照片。
持续转录DNA中的遗传信息是所有生命的中心过程。因为DNA分子位于细胞核中，它所携带的遗传信息必须复制到信息RNA分子，再由它带到细胞生产蛋白质的地方，蛋白质构建了生命的器官和功能。
如果转录过程被干扰，那么细胞中蛋白质的生产就会停止，生命就会死亡。比如，一种形状如伞的毒菌有死亡之帽之称，因为伞帽上的毒素会抑制在转录过程中起核心作用的RNA—聚合酶的功能，几天后，当毒素从肠扩散到肝和肾时，它们就被损害了。而且，包括癌症、心脏病和各种不同炎症的发生也与转录过程出现问题有关。
身体中所有的细胞都含有相同的遗传信息，但为什么不同的细胞总是各司其职呢？比如皮肤细胞负责皮肤细胞的更新、肝脏细胞负责肝脏的更新，原因是这些器官中遗传信息的转录方式不同。要了解干细胞为何能分化成不同的细胞，必须深刻认识遗传信息的转录过程是如何被调控的，这也有助于在医学上实现干细胞的全部潜能。
DNA分子有4个基本的构件，即碱基G、C、A、T，碱基对是由氢键联结的一对互相匹配的碱基。RNA也是由相应的碱基构成。隐藏在这些分子中的遗传信息是由这些碱基的排列方式决定的。因此，遗传密码仅仅由4个字母组成。
DNA分子是由碱基对联结起来的双螺旋分子链。当DNA双螺旋分开成单链并以此创建RNA链的模板时，转录过程便开始了。一个基本的问题是：究竟是什么样的机制保证RNA的碱基对按对应于DNA单链的正确序列结合在一起？答案隐藏在一个控制这个过程的特定酶中：RNA—聚合酶。解开这个谜的人是科恩伯格。
家学渊源承前启后
科恩伯格1947年出生于圣路易斯，是家中的长子，他有两个弟弟。12岁时，他随父亲前往瑞典斯德哥尔摩领取诺贝尔奖，当父亲问他在圣诞节需要什么时，他说：“在实验室待一个星期。”
小科恩伯格1967年毕业于哈佛大学，1972年在斯坦福大学获得博士学位，之后到英国剑桥跟随诺贝尔奖获得者亚当·克鲁格和弗朗西斯·克里克攻读博士后，他的研究对象是真核生物细胞核中由核酸与蛋白质组成的核酸复合物——染色质。他的主要研究领域是生物化学，研究对象是RNA—聚合酶。如今，他是斯坦福大学结构生物学教授。
2001年，科恩伯格创建了第一张RNA—聚合酶的全动态照片。在这幅图片中，如丝带般杂乱的分子是RNA-聚合酶，它们支撑着单链DNA分子。这些聚合酶分子在保持DNA链处于正确位置时也创建了一个极小的“空穴”，这个空穴只允许与DNA链上的碱基配对的碱基进入RNA链，这样，通过一个个的碱基配对，RNA链就像拼凑七巧板一样形成了。
诺贝尔奖的公告中称：“这张照片真正革命性的地方是科恩伯格抓着了转录的过程。我们在这张照片中看到了RNA链的形成过程，DNA分子、聚合酶和RNA在这个过程中的精确位置。”
这张图片是怎么创建的呢？科恩伯格采用了一个绝妙的方法。在RNA链的形成过程中，他从溶液中取走其中一个必需的碱基对，导致RNA链在需要这个碱基对的插入时因找不到它而将转录过程停止，然后创建出这些分子的晶体，再用X射线拍照，利用这种照片，计算机计算出分子中原子的真正位置，这张图片就是由一台计算机这样制作出来的。
今天，为了描述一个生物分子而将它们制作成晶体并不是一件难事，然而，要在晶体中抓住一个化学反应的瞬间却异常困难，仅仅拥有良好的晶体学技术是不够的。剑桥大学的转录专家Steve Jackson赞美科恩伯格的全才风格，他对《自然》杂志说：“罗杰采用的方法结合了生物化学、结构生物学和分子遗传学和功能研究。”
十年培育酵母细胞模式
科学家们曾经相信真核生物与细菌的转录过程非常类似，然而，经验证明真核生物的转录过程复杂得多，第一个RNA——聚合酶就是从哺乳动物的肝脏中提取的，但研究这类分子极为困难。因此，细菌成为第一个用于转录过程研究的生物。
1965年诺贝尔生理学或医学奖授予雅克、莫诺和洛夫，以表彰他们对细菌转录过程的详细描述。除RNA-聚合酶外，还有一个名为西格马因子的分子在细菌转录过程开始时是必要的，它附着在RNA—聚合酶上，通过识别DNA链上的特别密码来告诉RNA—聚合酶遗传信息的起点和终点。但科学家们在真核生物中没有发现相应的西格马因子。原来，真核生物中的西格马因子是5个不同的分子复合体，它们统称为普通转录因子，然而，寻找并提取这5个转录因子是一件辛苦的工作。
科恩伯格在这一阶段的贡献是发展了用于实验室研究的全新酵母细胞体系。酵母像人类一样是真核生物，但它比其他真核生物更容易操作，尽管如此，科恩伯格小组用了10年的时间才培育出适合用于转录过程研究的酵母细胞系统，功夫不负有心人，这个系统让他得以提取出充足的RNA—聚合酶和其他转录因子，并将它们制作成晶体。
在这个酵母细胞系统中，科恩伯格还发现了控制转录过程开关的另一种分子复合体——调节器，它指挥特定遗传密码的开或闭，从而只转录特定的信息，如生成肝脏或肾脏的信号。诺贝尔奖公告称调节器的发现是“认识转录过程的一个真正里程碑”。
物理学奖回眸宇宙婴儿时代
2006年10月3日，瑞典皇家科学院决定将今年的诺贝尔物理学奖共同授予美国航天局(NASA)戈达德飞行中心的约翰·马瑟和加州大学伯克利分校的乔治·斯穆特，以表彰他们“发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性”。
“马瑟和斯穆特借助美国1989年发射的COBE(宇宙背景探测）卫星作出的发现，为有关宇宙起源的大爆炸理论提供了支持，将有助于研究早期宇宙，帮助人们更多地了解恒星和星系的起源。他们的工作使宇宙学进入了‘精确研究’时代。”诺贝尔奖颁发的公报如是说。
宇宙是怎么形成的？
宇宙是在什么时候以什么方式诞生的？它又如何变得浩瀚无边呢？
1917年，爱因斯坦将广义相对论引力场方程应用于宇宙的结构，在假定宇宙是无限大、均匀的前提下，他发现方程的解是不稳定的，表明宇宙在膨胀或收缩，但他认为宇宙应该是永恒、稳定的，因此给方程加入一个起斥力作用的“宇宙学常数”，得到一个静态宇宙模型。
1922年，俄国数学家A Friedman证明“宇宙几乎不可能是静止的”，并求得不含“宇宙常数”项的爱因斯坦引力场方程，表明宇宙实际上是无限膨胀的。1927年，根据爱因斯坦方程和Friedman的结果，比利时传教士和天文学家乔治·勒梅特预言：过去的宇宙比今天的宇宙占有更小的空间，并且宇宙有一个起始点——“原始原子”。1927年，爱德温·哈勃观察到远方星系的红移现象，支持了宇宙膨胀的观点。
20世纪40年代，俄国天体物理学家乔治·盖莫夫和其博士生拉尔夫·阿尔菲及赫尔曼等提出，宇宙起源于约100亿～150亿年前一次猛烈的大爆炸，随着膨胀而温度降低，构成物质的元素相继形成。1949年，他们进一步解释，大爆炸后的宇宙逐渐冷却，现在温度为绝对温度2.7度(约摄氏零下270度)，而且预言大爆炸留下了“余温”，宇宙微波背景辐射是大爆炸的“余温”，它均匀分布在整个宇宙空间中。
1965年，贝尔实验室的两位天文学家阿农·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了宇宙背景辐射，成为支持宇宙大爆炸留有“余温”的证据，两人因此获得1978年的诺贝尔物理学奖。
黑体的起源
根据大爆炸理论，宇宙形成于一个强烈的热源，这个热源释放出强烈的辐射， 随着宇宙的成长，辐射以特定的方式按不同波长向外扩散，光谱的形状取决于释放时的温度。但即使不知道释放时的温度，也可精确预测光谱的形状，科学家们将这种辐射称为黑体辐射。
大爆炸理论预言，宇宙开始释放和发射射线时的温度约为3000度，随着宇宙的膨胀，背景辐射渐渐冷却，但原始的黑体辐射光谱形状会保留下来。这意味着我们有可能探测到这些上百亿年前的辐射，如果能探测到，将是大爆炸理论很好的证明。但探测到这些从遥远空间和遥远过去来到地球的微弱辐射信号是极困难的事情。
人类对宇宙微波背景辐射的第一次测量是在山顶上进行的。马瑟说:“从地面进行良好的观察非常困难，因为地球的大气层会吸收辐射，而且有些波长辐射不能穿越大气层，大气层还会释放自己的辐射，这样会让事情非常混淆。所以，到太空中去观察是很重要的，因为那儿冷清而安静。”而且，在太空中可对宇宙的所有方向进行探测。
从地面到天空
1974年，NASA邀请宇航员和宇宙学家递交以空间为实验基地的项目建议书。马瑟等提出了COBE项目，并领导形成了包括科学家和工程师等在内的1000多人的庞大团体。
在这个项目中，马瑟还是卫星远红外线绝对光度计的负责人，这个设备用于研究背景辐射的黑体光谱形态。斯穆特是另一决定性设备的负责人，探寻微波背景辐射在不同方向的微小温差。
NASA最初打算用航天飞机将COBE送入太空，但1986年“挑战者”号航天飞机爆炸的悲剧发生后，美国航天飞机停飞，COBE卫星的未来陷入危境。马瑟和斯穆特与同事们以高超的谈判技巧，为项目组专门争取到一枚火箭，最终于1989年11月18日将COBE送入太空。
在开始测量9分钟后，COBE探测到了完美的黑体辐射光谱。1990年1月，当马瑟在一个会议中展示这条曲线时，与会人员起立欢呼。COBE测量到的这条微波背景辐射曲线最终被证明完全符合黑体辐射特征，它的波长对应于绝对温度2.7度(零下270.46摄氏度)的光谱。
今年10月3日，当马瑟被问及如何与研究团队庆祝诺贝尔奖时，他说:“这是一个好问题，我需要和他们商量。”
星系的诞生
但这只是COBE的部分成就。斯穆特负责的实验是寻找微波背景辐射在不同方向的微小温差。宇宙中微波背景在不同方向的微小温差可以提供一种新线索，告诉我们星系和恒星是如何出现的。为什么宇宙中的物质会集中于一个特定地方而不是像淤泥一样均匀分布呢？这个小小的温度就是物质的始聚点，一旦这一过程开始，重力开始发挥作用：物质吸引物质，恒星和星系就形成了。然而，没有这个开始机制，今天的银河系、太阳和地球都不会存在。
当COBE项目开始寻找这样的温差时，有人预言这个温差在千分之一摄氏度，但事实比猜想更艰难：在COBE的建造过程中，有研究人员报告说，受暗物质影响，这个温差在万分之一摄氏度的范围内。
寻找如此之小的温差是一个巨大的挑战。即使重新设计COBE的设备，来自COBE的结果也非常不确定，而且比想象的更难解释。因为这个温差太小而难与不相关的噪音分开，怎样才能知道它们是真正的温差呢？1992年，斯穆特向世界宣布，他发现了“涟波辐射”：宇宙微波背景辐射温差为十万分之几，这表明宇宙早期存在微波的不均匀性，它导致了物质的形成。这是迄今为止大爆炸最强有力的证据。
1992年4月29日，英国物理学家斯蒂芬·霍金在接受《时代》周刊的采访时说，COBE的结果“如果不是有史以来最伟大的发现，那么也是20世纪最伟大的发现。”
（10月9日《科学时报》，标题有改动）