深挖 2026年诺贝尔生理学或医学奖，为什么颁给光遗传学领域的这三人？

据新华社，瑞典卡罗琳医学院10月5日宣布，将2026年诺贝尔生理学或医学奖授予三名科学家卡尔·戴塞罗思（Karl Deisseoth）、彼得·黑格曼（Peter Hegemann）和格奥尔格·内格尔（Georg Nagel），以表彰他们在光门控离子通道和光遗传学方面的发现。 很多人可能和笔者一样，对于这三位科学家并不了解，更是对“光遗传学”一头雾水。那么，我们就来看看这三位诺奖获得者是怎样的科学家，而他们在光门控离子通道和光遗传学方面的发现又是什么。 诺奖官网介绍称，光遗传学方法使我们得以了解，在活体大脑中神经细胞如何塑造记忆、情感与行为。德国50后科学家彼得·黑格曼与格奥尔格·内格尔在一种单细胞藻类中发现了一种非同寻常的蛋白质 —— 通道视紫红质（channelrhodopsin）。美国70后科学家卡尔·戴塞罗思将这种蛋白质改造为神经细胞的光控开关。三位获奖者为神经科学的新纪元奠定了基础。 彼得·黑格曼好奇：衣藻没有眼睛，为什么能朝着光源游动？21世纪初，他和格奥尔格·内格尔在衣藻表面发现了一种特殊的蛋白——通道视紫红质（channelrhodopsin）。当蓝光照射时，这种蛋白会打开一个通道，让带电离子流入细胞，产生电信号。他们发现，无论把这个蛋白放进哪种细胞，细胞都会变得对光敏感。 要把这项发现用于脑科学，还需要另一步：把制造这种光敏蛋白的基因引入神经细胞，让细胞膜上也出现相应的通道。这样，科学家就可以用适当波长的光改变细胞活动。基因决定哪些细胞安装工具，光则决定什么时候启动它，这就是光遗传学的基本思路。 2005年，卡尔·戴塞罗思和同事在培养的神经细胞中证明了这种方法的可行性。2006年，他和斯坦福大学的同事马克·施尼策尔（Mark Schnitzer）在一篇综述文章中，把这种技术命名为“光遗传学”。 到2007年，研究者将光通过细光纤送入活体小鼠的大脑，刺激运动皮层中的特定神经细胞，能够引起胡须运动。看不见的神经信号，变成了可以观察的行为变化。 光遗传学真正带给神经科学的，不只是一个新的“开关”。它让科学家能够在复杂的大脑中指定一类神经元，精确改变它们的活动，再直接观察行为和功能究竟会发生怎样的变化。 在视觉领域，光遗传学已经走进人体研究。2021年，《自然·医学》报道了一名因视网膜色素变性失明的患者，在接受光遗传学治疗并配合专用眼镜后，恢复了部分视觉功能。 从衣藻到人类，光遗传学经历了发现光敏蛋白、测量通道电流、控制神经细胞，再到探索临床应用，更像是一场跨越几十年的科学接力。 而诺贝尔奖只能写下其中三个人的名字——黑格曼从一只会追光的衣藻身上，追问那种快得不可思议的感光反应究竟从何而来；内格尔把衣藻中的候选基因放进蛙卵，最终证明ChR1和ChR2本身就是能够被光直接打开的离子通道；戴塞罗思则把ChR2送进哺乳动物神经元，并一步步将它发展成能够在活体大脑中精确控制特定神经细胞的工具。 对于中国读者而言，此次三位诺奖得主中，可能对来自美国的卡尔·戴塞罗思相对熟悉一些，因为他的科普著作《照亮破碎之心》（Projections: A Story of Human Emotions）已在中国出版。 1971年11月，卡尔·戴塞罗思出生于美国波士顿一个医学世家。他的父亲一生致力于血液癌症研究，曾是美国国家癌症研究所/国立卫生研究院实验血液学部门主任，两个姐妹一个是骨科医生，一个是临床心理学家。 21岁时，卡尔·戴塞罗思以最优等成绩从哈佛大学毕业，取得生化科学学士学位。随后，他进入斯坦福大学的医学与哲学双学位项目，先后获得神经科学博士学位和医学博士学位。 学医期间，卡尔·戴塞罗思原本计划成为一名神经外科医生，但在精神科轮转时接诊的一位患者，改变了他的选择。他意识到，精神疾病中还有许多难解之谜，患者又迫切需要帮助。在这里，他可以试图理解大脑为什么失常，理解一个人为什么会快乐，为什么会悲伤。 后面的故事大家都知道了，他成了“光遗传学之父”，但他从未放弃写作。感兴趣的读者可以去找来《照亮破碎之心》这本书读一下，他把经过文学处理的人物故事、科学知识和个人经验交织在一起，探讨人的情感与行为，让精神科医生的临床观察，有了一种更具医学人文色彩的表达方式。 三人中年纪最大的格奥尔格·内格尔，1953年生于德国南部的魏恩加滕（Weingarten），是家中五个孩子中的长子。5岁时，他患上了严重的骨骼炎症，接受了多次手术。兄弟姐妹外出滑雪时，他就在家中摆弄科学实验套装，由此培养起了对科学的兴趣。 在最初学习生物学时，他从未考虑过奖项或成就，而是对生命起源感到好奇，并希望了解生物学是否能解决自己遇到的医疗问题。 在此期间，他与人在德国康斯坦茨市中心合开了一家名为“CaféChaos”（混沌咖啡馆）的咖啡馆。在病痛缓解之后，他还尝试过在业余时间挑战悬挂式滑翔。这段经历，被他写进了自传。 后来，他接受了一次手术，自幼困扰他的骨骼炎症最终得到控制。所以，他开始安心踏上自己的学术生涯——1984年，他开始在法兰克福大学和马克斯·普朗克生物物理研究所攻读博士，1988年获得博士学位。此后赴美国，在耶鲁大学和洛克菲勒大学从事约5年的博士后研究。 他中学是在一所以人文古典学科为主的文理中学度过，学习了多年的拉丁语和希腊语，但他只对化学、物理、生物、美术和音乐这些小科目感兴趣，觉得“在乐团里吹长笛、骑摩托车兜风非常好玩”。 他对环球航海感兴趣，也喜欢天文学，却又被自己的“数学能力不足”劝退。最终，他进入明斯特大学学习化学，两年后转学到慕尼黑大学改攻生物化学，博士及博士后阶段则专注于生物物理学与光生物学。 虽然当不了航海家，但他终于明白，“发现”并不是满足自我的唯一途径，“创造”出从未存在过的新事物也是一个充满挑战的选择。若干年后，他开始死磕衣藻，并与内格尔合作，终于确认了通道视紫红质的作用。 就这样，这三位一开始“志不在此”的斜杠科学家，兜兜转转之后，最终在一个共同的问题上汇合：能不能用光，精确改变指定神经细胞的活动？