温德尔·斯坦利(1946年诺贝尔化学奖得主)
温德尔·斯坦利
| 出生 | 1904年8月16日,美国印第安纳州里奇维尔 |
| 逝世 | 1971年6月15日(66岁),西班牙萨拉曼卡 |
| 国籍 | 美国 |
| 身份 | 化学家、病毒学家 |
| 获奖年份 | 1946年 |
| 奖项类别 | 诺贝尔化学奖(一半,与萨姆纳、诺思罗普共享) |
| 获奖理由 | 制备纯化的酶和病毒蛋白质 |
温德尔·梅雷迪思·斯坦利(Wendell Meredith Stanley,1904—1971),美国生物化学家和病毒学家,因首次结晶烟草花叶病毒而闻名。他与约翰·诺思罗普共享1946年诺贝尔化学奖的一半(另一半授予詹姆斯·萨姆纳),表彰他们"制备纯化的酶和病毒蛋白质"。
生平
1904年8月16日,斯坦利出生于美国印第安纳州里奇维尔的一个农村家庭。父母都是苏格兰—爱尔兰裔移民后代。父亲是一位报纸编辑和出版商。斯坦利在家中八个孩子中排行第六。
1922年,斯坦利进入厄勒姆学院(Earlham College)学习化学,1926年获得学士学位。他随后在伊利诺伊大学香槟分校攻读有机化学,于1927年获得硕士学位,1929年获得博士学位,导师是罗杰·亚当斯(Roger Adams),论文方向是联苯化合物的立体化学。
1929年博士毕业后,斯坦利前往德国慕尼黑大学,在海因里希·维兰德(Heinrich Wieland,1927年诺贝尔化学奖得主)指导下从事博士后研究。1930年返回美国后,他加入洛克菲勒医学研究所(现洛克菲勒大学),成为该所普林斯顿实验室的研究员。
1931年至1948年间,他在普林斯顿实验室度过了最重要的科研时期。正是在这里,他完成了具有里程碑意义的烟草花叶病毒结晶工作。1948年,他加入新成立的加州大学伯克利分校,担任生物化学系主任和病毒实验室主任。此后他领导建立了著名的"斯坦利病毒实验室"(后改名"分子生物学和病毒学实验室")。
20世纪50年代,斯坦利转向癌症病毒研究,试图寻找导致人类癌症的病毒因子。他还积极参与国际科学合作,特别关注病毒学在公共卫生中的应用。
1971年6月15日,斯坦利在西班牙萨拉曼卡参加国际病毒学会议期间因心脏病突发逝世,享年66岁。
学术生涯
斯坦利的核心成就与烟草花叶病毒(Tobacco Mosaic Virus, TMV)息息相关。20世纪30年代初,病毒的本质是科学界最大的谜团之一。有些人认为病毒是活的微生物(太小以至于不能用光学显微镜观察),另一些人认为它们是化学分子。
1933年,斯坦利开始用当时最先进的蛋白质纯化技术处理TMV感染的烟草叶片汁液。他使用硫酸铵沉淀、等电点沉淀和吸附等方法,成功从感染烟草中分离出了一种高活性的核蛋白。
1935年,斯坦利发表了划时代的论文:他成功将TMV制备为针状结晶,并证明这些结晶在溶解后仍然具有传染性——即它们可以引起典型的烟草花叶病。这一发现震惊了科学界:一个具有"生命"特征(感染和复制能力)的实体竟然可以像普通的化学物质一样结晶。
斯坦利进一步分析了TMV结晶的化学组成,证明它由约95%的蛋白质和5%的核糖核酸(RNA)组成。这是人类首次对病毒进行精确的化学描述,也是继酶结晶之后对"生命分子可结晶"命题的又一强力证明。
1937年,英国科学家弗雷德里克·鲍登(Frederick Bawden)和诺曼·皮里(Norman Pirie)发现TMV的感染性依赖于其RNA组分,进一步深化了斯坦利的发现。不过,斯坦利率先结晶TMV的成就无可争议地确立了病毒化学的基础。
获奖成就
1946年诺贝尔化学奖将斯坦利与诺思罗普并列(各获四分之一奖金,萨姆纳获一半),以表彰他们"制备纯化的酶和病毒蛋白质"。在对斯坦利的颁奖评语中,瑞典皇家科学院特别强调他的TMV结晶工作"在分子生物学诞生中扮演了关键角色"。
斯坦利的其他荣誉包括:当选为美国国家科学院院士(1948年)、美国艺术与科学院院士;获得富兰克林奖章(1950年)、美国化学学会奖(1948年);被多所大学授予荣誉博士学位,包括哈佛大学、耶鲁大学和普林斯顿大学。
1951年,斯坦利被任命为加州大学伯克利分校副校长,1958年成为美国国家科学院国家研究委员会成员。
历史贡献
斯坦利的TMV结晶工作在多个层面具有革命性意义。首先,它证明了病毒是定义明确的化学实体而非神秘的生命形式,从而将病毒学纳入化学和生物化学的严格研究框架。其次,TMV成为分子生物学的关键模型系统——正是在TMV上,后来发现了遗传物质是RNA(而非蛋白质)的许多重要事实。在TMV的研究中,人们首次确认了核酸携带遗传信息这一核心理念。
在科学方法论上,斯坦利的工作表明,蛋白质结晶技术不仅适用于酶,也适用于更复杂的生物实体。这启发了后来对核糖体、染色体和其他超分子复合物的结构研究。
在应用层面,TMV结晶实验推动了植物病毒学的发展,并间接影响了疫苗研发策略。TMV还被改造为生物纳米技术的工具,用于药物递送、免疫原展示等前沿领域。
斯坦利在伯克利期间培养了一大批杰出的病毒学家和分子生物学家,包括后来在反转录病毒研究中做出开创性贡献的多位学者。他的实验室成为世界病毒学研究的重镇。
轶事典故 =
意外的诺贝尔奖
斯坦利最初预期自己的工作可能获得诺贝尔生理学或医学奖,因为TMV结晶涉及"疾病"——植物病害。当得知被授予化学奖时,他感到意外但感到荣幸。他曾幽默地说:"我作为一个化学家被认可,但全世界都把我当作病毒学家。"
从化学到病毒
斯坦利的学术旅程体现了20世纪科学的跨学科转向。他最初学习有机化学,后来从事病毒研究,在伯克利建立的实验室涵盖了化学、生物学、医学等多学科人才。这种跨学科模式后来成为分子生物学研究机构的典范。他常说:"病毒是化学家能够理解的最小生物系统。"
参考文献
1. Stanley, W. M. (1935). Isolation of a Crystalline Protein Possessing the Properties of Tobacco-Mosaic Virus. Science, 81(2113), 644-645. 2. Creager, A. N. H. (2002). The Life of a Virus: Tobacco Mosaic Virus as an Experimental Model. Chicago: University of Chicago Press. 3. Nobel Foundation. (1946). The Nobel Prize in Chemistry 1946. 4. Kay, L. E. (1989). The Molecular Vision of Life. Oxford: Oxford University Press. 5. Colvig, R. (1971). Wendell M. Stanley, Nobel Laureate, Dies. University of California News.