这些工具帮助科学家获得诺贝尔奖

每项诺贝尔奖获奖发现都是一个漫长、艰巨的协作过程，需要多年的工作和许多人的共同努力。

但正如艾萨克·牛顿所说，研究人员并不是独自站在巨人的肩膀上。他们还使用令人印象深刻的机器来帮助他们看得更清楚、更准确地跟踪结果或完美地处理数据。这些工具让 2018 年诺贝尔奖得主能够夺金：

物理学奖

用PopSci的 Charlie Wood 的话来说，今年的诺贝尔奖“罕见地向技术而非基础物理学致敬”。三位获奖者——包括 55 年来第一位获得该物理学奖的女性——都是光操控大师。

阿瑟·阿什金 (Arthur Ashkin) 找到了一种让物体停在光线中并保持其形状的方法。（伍德指出，这与《星际迷航》中虚构的牵引光束类似。）阿什金的“光镊”实际上是将微小颗粒或微小细菌困在路径中。当激光移动时，里面的东西也会随之移动。NASA 希望利用这项技术来捕获和分析太空尘埃或宇宙冰晶。

与此同时，杰拉德·穆鲁和唐娜·斯特里克兰找到了一种在不破坏产生激光的机器的情况下放大激光的方法。通过用光纤电缆将激光拉长，然后再压缩在一起，他们可以发出短而集中的脉冲。他们于 1985 年发表了他们的研究成果，自那以后，“啁啾脉冲放大”已用于从切割金属到矫正视力等众多技术。

值得注意的是，仅仅半个世纪前，这一切都不可能实现。尽管科学家们自 19 世纪末开始就一直在试验阴极射线、X 射线和其他聚光灯，但激光（或“受激辐射光放大”）直到 1960 年才由西奥多·梅曼发明。

医学奖

詹姆斯·P·艾利森是一位吹口琴的德克萨斯人，他是今年因利用人体免疫系统对抗癌症而获奖的两位科学家之一。20 世纪 90 年代，他开创了免疫检查点疗法的基础，该疗法可帮助免疫系统识别癌细胞，让身体有更好的机会进行反击。

以当今生物技术专家的标准来看，艾利森早期的工作台还很简陋。他在 1996 年发表的论文描述了一种突破性的免疫“阻断”，主要提到了小鼠、待分析的生物材料，以及一两根注射针。但如今，西奈山肿瘤学家米里亚姆·梅拉德说，研究类似问题的科学家有几十种工具可供使用。

例如，梅拉德利用了一套“单细胞技术”，使她的团队能够一次分析一个细胞，而不是分析由许多细胞组成的更致密、更复杂的组织。在此过程中，研究人员发现了有关最细微的细胞行为以及细胞间变异性的新信息。多重成像是一种革命性的策略，它将许多图像叠加在一起以创建更高分辨率的可视化效果。有朝一日，从细胞到成熟肿瘤的所有事物的 3D 渲染图都可以提供给所有肿瘤学家。

梅拉德表示，她希望未来能有一种可植入设备，可以实时跟踪患者的免疫系统反应，而不会伤害患者。系统生物学研究所的基因组学专家伊利亚·施穆列维奇则押注于数据收集方面的进步，以及数据管理方面的进步。“事实上，今天需要生物信息学工具来整合从患者身上收集到的大量数据，”他在电子邮件中写道。“我认为我们需要开发肿瘤微环境的计算模型，以便这些模型可以用来……确定最佳药物或药物组合。”

化学奖

三位科学家因创造出新的蛋白质而共同获得今年的诺贝尔化学奖，其中一些蛋白质可以改善健康或抵抗疾病，还有一些可以减少日常制造技术对环境的影响。

获奖者中，格雷格·史密斯 (Greg Smith) 尤为引人注目，他于 1985 年发明了一种开发新蛋白质的技术，称为噬菌体展示。噬菌体展示现在在许多实验室中很常见，它需要多步过程来处理一些最微小的材料。但它只需要最基本的现代化学工具——或者坦率地说，厨房设备——：水、一个特殊的盘子和一个盘子。

噬菌体展示的第一步是将有希望的蛋白质或遗传物质插入微量滴定板。这种用于进行化学分析的多孔托盘是 1951 年由一位匈牙利医生发明的。但它直到 20 世纪 80 年代才开始流行，并通过模具实现批量生产。

然后，科学家添加噬菌体（一种侵入细菌的病毒）并迫使 DNA 或其他物质表达自己。将混合物倒入一个盘子中——是的，一个盘子——然后留下材料进行结合。当他们在实验室水槽中清洗盘子时，只有目标材料应该留在盘子上。残余物可以根据需要进行操作和放大，一切仍然需要排序和分析，当然，你需要技巧、创造力和好运气才能从洗碗到研制出一种新的救命药。但用诺贝尔奖委员会的话来说，这三种工具构成了“基于进化的革命”的基础。