彼得·黑格曼：从绿藻趋光之谜走向诺贝尔奖的德国生物物理学家

彼得·黑格曼

出生	1954年12月11日 Münster, Germany
职业	生物物理学家
获奖	马斯里奖 · 戈特弗里德·威廉·莱布尼茨奖 · 大脑奖

如果问彼得·黑格曼（Peter Hegemann），年轻研究人员该如何改进光遗传学，他给每位记者的回答都一样：别这么做，去研究点新东西。这番话出自一位刚刚被诺贝尔奖评审机构誉为开创这一领域的人，听起来有些特别；但黑格曼早已习惯在一个领域围绕自己定型之前，便转身离开。在柏林洪堡大学举行的记者会上，他数了数自己一路走来的转向：先是化学家，继而成为生物化学家，之后从事了十年植物生理学研究，又先后担任生物化学和生物物理学教授。“现在我是一名神经科学家，”他说，“尽管我这辈子从未做过一次神经科学实验。”

这项奖由维尔茨堡大学的格奥尔格·纳格尔（Georg Nagel）和斯坦福大学的卡尔·戴瑟罗思（Karl Deisseroth）与他共同获得，表彰的是有关光控离子通道和光遗传学的发现。评审委员会自己的介绍，首先讲的就是黑格曼。“一切始于彼得·黑格曼的好奇心，”新闻稿写道：他想弄明白，单细胞绿藻莱茵衣藻（Chlamydomonas）是如何朝着光源游动的。答案是通道视紫红质——一种能够捕获光线、并一步打开细胞膜上孔道的蛋白质。将它导入神经细胞后，研究人员就能用蓝光开启这个细胞。黑格曼至今记得《Science》期刊当年对这项发现的第一句评论：“来自池塘污泥的离子通道。”他补充说，莱茵衣藻研究群体对此可一点也不觉得好笑。

黑格曼的求学经历几乎没有任何迹象表明，他最终会走上这条道路。他1954年12月11日出生于明斯特，在亚琛的一个医生家庭中长大。在一所人文主义文理中学里，他花了多年时间翻译那些在他看来枯燥乏味的罗马和希腊战争记述；他只喜欢理科、艺术和音乐。他在学校管弦乐团吹长笛，骑摩托车，并把自己中学和大学时期的成绩形容为“绝对中等”。他先在明斯特学习化学，之后前往慕尼黑，并在那里转向生物化学。

塑造他职业生涯的选择，发生在马丁斯里德的马克斯·普朗克生物化学研究所。1984年，他在迪特尔·奥斯特海尔特（Dieter Oesterhelt）的课题组完成博士学位，研究盐生微生物中由光驱动的氯离子泵——盐细菌视紫红质。黑格曼回忆说，奥斯特海尔特给了他两条路：要么继续留在自己身边，想待多久就待多久，直到退休；要么自己闯出一番事业，但五年后就得离开。黑格曼选择了第二条路。肯尼斯·福斯特（Kenneth Foster）曾在一篇论文中提出，藻类的光传感器是一种视紫红质；这一类分子也在动物眼睛中发挥作用。黑格曼随后在福斯特位于雪城大学的实验室做了一年博士后，之后回到马丁斯里德，组建并领导自己的研究团队。

到了20世纪90年代初，他在那里发现了一个令自己投入整整十年的谜题。他用微型电极测量藻类眼点的反应，记录到光线到达后半毫秒便出现的电脉冲；这一速度比人眼将光转化为信号所需的一连串化学步骤快了二十多倍。黑格曼由此得出结论：必定是同一种蛋白质既捕获光线，又充当离子通道。同事们对此持怀疑态度，而他的团队每次试图分离这种蛋白质时，它都会分解。1993年，他前往雷根斯堡大学担任生物化学教授。千禧年前后，在日本研究人员发表的莱茵衣藻基因序列中，他的团队发现了两个候选基因，并将它们交给法兰克福马克斯·普朗克生物物理学研究所的纳格尔。纳格尔在蛙卵中表达了这两个基因，并观察到它们在光照下打开。2002年，黑格曼与纳格尔、恩斯特·班贝格（Ernst Bamberg）在《Science》发表了对通道视紫红质-1的描述；2003年，他们又在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表了通道视紫红质-2的研究——神经科学领域最终采用的正是这一版本。

这项工具很快得到推广。2005年，戴瑟罗思的实验室利用通道视紫红质-2，让培养皿中的大鼠神经元按指令放电；同年，黑格曼也参与撰写了一项研究，展示了如何用它激活鸡胚胎中的神经活动。在柏林洪堡大学，他后来成为实验生物物理学教授，自己的实验室也逐渐成了开发新变体的工作坊。2014年，他的团队将通道视紫红质改造成一种光控氯离子通道，可以让神经元安静下来，而不是令其放电。2016年获得的欧洲研究委员会资助，则支持了他们寻找光敏酶的工作；这一搜索发现了已知的首个异二聚体视紫红质。自2015年以来，他一直在柏林担任赫蒂神经科学高级教授。

诺贝尔奖最多只能列出三位获奖者，因而一段参与者众多的研究史难免被简化；黑格曼的经历恰好展现了其中的遗漏。迪特尔·奥斯特海尔特是他的导师，他对微生物视紫红质的研究为这一切奠定了基础；2021年，他与黑格曼、戴瑟罗思共同获得阿尔伯特·拉斯克基础医学研究奖，但他于2022年11月去世，而诺贝尔奖不授予已故人士。两篇通道视紫红质论文的共同作者班贝格，曾与今年的三位获奖者共同获得2013年脑奖，却没有列入本届获奖名单。就连这项研究的地点也存在争议：评审委员会将获奖发现归于马丁斯里德的研究所，而雷根斯堡大学则表示，相关实验室的工作奠定了研究基础。这项成果在医学上的应用前景也相当有限：目前最明确的临床成果，是一名色素性视网膜炎患者恢复了有限视力。黑格曼也公开批评所在行业奖励科学家的方式。2023年，他在一段视频中呼吁同行，不要根据年轻研究人员三四年后的论文发表数量来评判他们，而应看其研究是否具有原创性；他说，遗憾的是，大家并没有这么做。他还对德国广播电台rbb表示，自己曾多次怀疑是否应该继续留在洪堡大学从事基础研究，因为得到的支持远远不够。

这则消息差点就与他擦肩而过。他告诉诺贝尔奖官网，10月5日时，他没有理会一封陌生人发来的邮件，对方请他回电话；直到他认出那是自己航海旅行时见过的瑞典区号，才意识到来电可能与此有关。在洪堡大学的记者会上，他表示，做研究不能以获奖为目的，并称赞自己的团队成员来自至少十个国家。校方领导层已通过新建一栋大楼支持光生物学研究，预计将于2029年5月竣工。他仍在为雷根斯堡超快纳米显微中心提供咨询，也参与一项自2022年启动的欧洲研究委员会协同项目，目标是将光遗传学拓展到更多种类的生物系统中。

斯德哥尔摩的颁奖仪式定于12月10日举行，也就是他72岁生日的前一天；他打算带家人和几位核心合作者一同前往。在诺贝尔奖采访中，他提到，关于莱茵衣藻如何对光作出反应的首项研究发表于1866年，作者是一位俄罗斯科学家；他从圣彼得堡的涅瓦河采集藻类，在没有电力的条件下完成了研究。黑格曼给后来者的建议，和他谈光遗传学时说的一样：还有那么多有趣的生物值得研究。

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