对话诺奖评委潘嫱：从观察藻类到研究大脑，好奇心如何通向诺奖？

潘嫱。图片来源：卡罗林斯卡医学院。

撰文｜师小涵戴晶晶

编辑｜戴晶晶

2026年诺贝尔生理学或医学奖授予彼得·黑格曼（Peter Hegemann）、格奥尔格·纳格尔（Georg Nagel）和卡尔·戴瑟罗斯（Karl Deisseroth），表彰他们在光门控离子通道与光遗传学方面的发现。

从探索藻类如何感应光，到用光控制神经元的活动，三位科学家的研究为理解大脑提供了一项重要工具，也为探索疾病治疗带来了新的可能。

这项研究源于一个看似与医学相距甚远的问题，即藻类为什么会朝着光的方向运动。黑格曼和纳格尔研究发现，一类来自藻类的蛋白既能感应光，本身又是离子通道。戴瑟罗斯及其同事随后将这类蛋白用于神经元，使研究人员能够通过光控制细胞活动，进而检验特定神经元与记忆、情绪和行为之间的因果关系。

实际上，对于光遗传学技术作出重要贡献的科学家，除了今年的三位诺奖得主，至少还有几位科学家。其中，与戴瑟罗斯、黑格曼分享2021拉斯克基础医学研究的德国马普生物化学所迪特尔·奥斯特黑尔特（Dieter Oesterhelt）已于2022年去世。麻省理工学院的爱德华・博伊登（EdwardBoyden）和戴瑟罗斯既有合作又有争执——两人当时都曾经在斯坦福大学钱永佑实验室，戴瑟罗斯当时刚做完博士后拿到斯坦福教职，博伊登还是研究生。

这条研究路径也有华人科学家的参与。后来因CRISPR基因编辑研究广为人知的张锋，在攻读博士学位时，曾在戴瑟罗斯实验室参与光遗传学的早期开发。另一位华人科学家潘卓华则将这一思路用于视觉恢复。2006年，他与团队报告，通过让视网膜中仍然存活的神经元表达光敏蛋白，使感光细胞退化的小鼠恢复了对光的反应，为利用光遗传学治疗失明提供了早期依据。

在诺贝尔奖发布会现场，《知识分子》《赛先生》特约编辑师小涵对话瑞典卡罗林斯卡医学院临床免疫学教授、瑞典皇家科学院院士、诺贝尔生理学或医学奖评委潘嫱（这篇文章最后是对话潘嫱的视频）。她讲述了三位获奖者如何合作、张锋在其中承担了哪些工作，以及这项研究如何从好奇心驱动的基础探索，走向理解大脑与探索疾病治疗。

对于此次获奖，她特别指出，一种研究方法的价值，在于它能够帮助科学家解决许多不同的问题。

《知识分子》：请您简单介绍一下今年获奖成果的内容和重要性。

潘嫱：这项成果首先包含一个重要发现，即发现了光敏感的离子通道蛋白。这一发现直接推动了一种重要研究工具的开发，后来在2006年被称为光遗传学。

借助这一工具，研究人员可以精准地确定动物脑中特定神经元与特定功能、行为之间的直接因果关系，从而帮助我们了解大脑的功能。这是它最重要的意义。

图源：诺奖官网

《知识分子》：刚才发布会上提到，光遗传学也可能用于疾病治疗。您能介绍一下吗？

潘嫱：首先，很多作用是间接的。我们要先知道健康大脑如何工作，才能理解疾病、知道该怎么治疗。所以，大多数应用首先是通过帮助我们认识大脑，间接推动疾病治疗。

直接应用的例子，刚才发布会上也讲到了。一些罕见的视网膜疾病会引起失明，现在已经可以通过光遗传学，让视网膜中仍然健康的细胞对光产生反应，再通过光刺激，使患者重新看到一些东西，部分恢复视力。这是一个很直接的应用。

其他应用，比如缓解疼痛、帮助恢复记忆，也已经在动物模型中开展研究。这些研究都在不断推进，可以想象，未来的应用前景很广阔。

《知识分子》：这项研究最初源于在藻类中发现的一种蛋白。从这样的基础发现走向医学应用，在科研中常见吗？

潘嫱：很常见。作为科学家，我们一般不是一开始就说，我想得诺贝尔奖，或者想做一项帮助人类的重大发明。研究往往始于好奇心。

比如，科学家观察到藻类具有趋光性，会朝着光的方向运动，就想知道：为什么藻类会有这种趋光性？沿着这个问题研究下去，他们找到了帮助藻类感应光的蛋白。最初就是出于好奇，想把这个现象弄明白。

从发现这种蛋白，到最终把它用于研究大脑，是一条很长的路径。但一开始的问题，就是藻类为什么会对光产生反应、朝着光的方向运动。这有点像小时候观察蚂蚁，想知道它们在干什么、怎样筑巢，其实就是好奇心驱动的。

《知识分子》：三位获奖者分别作出了哪些贡献，又是如何合作的？

潘嫱：彼得·黑格曼最早对藻类的光敏蛋白产生兴趣，他在上世纪90年代就开始了相关研究。如果详细看这段历史，会发现许多科学家都作出了不同的贡献。

黑格曼后来与第二位获奖者格奥尔格·纳格尔合作。一个研究光敏蛋白，一个是离子通道专家。他们发现，这种蛋白具有双重功能，既能感应光，本身又是离子通道。这是获奖成果的第一部分。

第三位获奖者是斯坦福大学的卡尔·戴瑟罗斯。他与前两位科学家合作，向他们索取了相关研究材料。他是一位精神科医生，关注患者为什么会出现成瘾、抑郁、攻击行为等问题。他带着医学问题，意识到这种光敏蛋白可能用于自己的实验。所以，他们之间存在合作，尽管相隔很远，两位在德国，一位在美国。

张锋。图源：Bryce Vickmark／MIT

《知识分子》：您刚才也提到了华人学者的贡献，能具体介绍一下吗？

潘嫱：戴瑟罗斯在斯坦福大学的实验室里，有一位很重要的研究者，就是华人科学家张锋。他后来为CRISPR基因编辑技术的发展作出了重大贡献。

张锋是在戴瑟罗斯实验室攻读博士学位的，也是2005年那篇重要论文的第二作者。他的贡献是让光敏蛋白成功在神经元中表达，第一作者则负责记录神经细胞的活动，两人合作完成了这项工作。2007年，张锋又作为第一作者发表了将光遗传学用于活体动物研究的重要论文。

后来，张锋甚至比他的导师更有名，因为他在2013年与团队发表了利用CRISPR系统编辑哺乳动物细胞基因组的重要研究。他非常厉害，在读博士的时候，以及后来建立自己的实验室之后，分别在光遗传学和基因编辑两个领域作出了非常重要的贡献。

《知识分子》：您参与今年的评奖工作，能介绍一下生理学或医学奖的评审机制吗？

潘嫱：生理学或医学奖有一个特殊的机构，叫诺贝尔大会（Nobel Assembly），由50位教授组成。

其中，五位委员会成员加上十位增补成员，共十五人承担主要的评审工作，但五十位大会成员都可以参与投票。

《知识分子》：评审一项成果时，是否也会考虑老龄化、疾病负担等社会需求，以及研究可能产生的社会影响？

潘嫱：我们主要考虑两点。首先，它必须是一项重大的科学发现。其次，诺贝尔的遗嘱明确提出，奖励对人类作出重大贡献的成果，所以也一定要考虑研究对社会的贡献。这两方面都需要考量，一是科学发现本身的重要性，二是它对人类的重大意义。

《知识分子》：您认为，这次获奖成果有什么特别之处？

潘嫱：我们一般不会把不同的获奖成果相互比较，因为每一项都是我们认为非常重大的发现。大家有时会区分，一项成果属于生理学还是医学，但事实上两者分不开。对人体正常功能的重要研究，必然也会与疾病有关。

这次获奖成果比较特别的一点，是它涉及一种研究方法。生理学或医学奖通常不会仅仅因为一种方法而授奖。但如果这种方法非常重要，能够用于许多研究，就可能达到获奖的水平。

比如，诱导多能干细胞，也就是iPS细胞技术，以及获得化学奖的CRISPR基因编辑和PCR技术，都涉及重要的方法突破。这些方法未必一开始就直接解决某一个科学问题，却能帮助解决许多科学问题。对方法的要求很高，它必须足够重要，才可能达到诺贝尔奖的水平。这次就是这样一项重大突破。