電腦裡的化學實驗室

（德國之聲中文網）如今，研發新藥品的化學家們都不一定非要穿著實驗室的白大褂，帶著防護眼鏡了：許多實驗都在寫字台上進行。電腦模型能夠模擬兩種或更多分子之間的化學反應，可以預測出那些成分會有怎樣的效用。

周三（10月9日），對這種電腦計算模型進行研發和改善工作的三位科學家獲得了本年度的諾貝爾化學獎。他們是哈佛大學的馬丁‧卡普拉斯(Martin Karplus)，史丹佛大學的邁克爾‧萊維特(Michael Levitt)和南加州大學的亞利耶‧瓦謝爾(Arieh Warshel)。

"我很興奮"，德國薩爾布呂肯馬克斯-普朗克訊息技術研究院的蘭高爾（Thomas Lengauer）表示。他致力於生物訊息技術的研究工作，並且認識萊維特本人。"他擁有一名最佳科學家的品質：好奇心、不懈追求真相和謙虛謹慎最好的科學家把科研題目置於中心位置，而不是他自己，萊維特就是這樣一個人。"

生命即化學

電腦模型對於今日的科學研究而言是"絕對不可或缺的"，蘭高爾表示，"生命體系是一部化學機器：我們所作的一一切，我們如何運動，之所以能夠思考、觀察和感覺，都能歸因為化學反應。"

能夠模擬這樣的反應，就可以先在電腦試驗許多高效物質分子，從中選出那些最具有潛力的才投入實際製作。在實驗室裡進行類似工作不但耗時很長，而且比電腦模擬的花費大得多。"我們知道類似反應進行的規律，並可以在電腦裡進行模仿。"不過，這並不意味著電腦模擬能夠完全代替實驗室工作，只是能讓後者更具有針對性。

科學家們還能夠利用電腦對現有藥物進行改良。比如，他們可以觀察，如何改變一個分子，才能讓它與蛋白結合的非常良好。"或者可以檢查，藥物在身體裡會發生哪些變化，"柏林楚澤研究所（Zuse-Institut）學者韋伯（Marcus Weber）表示，"比如說，如果我想知道，一種鎮痛劑如何在肝髒裡分解，我就會採用這三位諾貝爾化學獎得主所首創的方法。"

現今的電腦模型非常完善，模擬精確度與現實情況已經高度接近。諾貝爾獎委員會正是為此決定將本年度獎項授予這三名學者。

模擬研發防治愛滋病的藥物

有一個很突出的例子能夠說明電腦模擬的意義所在，那就是研發阻止HIV病毒在人體內繁殖的藥物-蛋白酶抑制劑。

這種藥物會與蛋白酶進行結合，而病毒需要蛋白酶來進行繁殖。但是，病毒會通過突變把蛋白變成遺傳物質的方式，巧妙地"躲開"藥物的攻擊。

"但是，為什麼蛋白變異會產生這樣的結果呢？這是人們根本無法通過實驗進行研究的事情"，蘭高爾表示。這就需要電腦模擬的幫助。

靜若處子 動如脫兔

電腦模型也能計算材料的強度，模擬職務的光合作用或者向化學家提出在實驗室裡淨化產品的最佳手段。在研製植物保護製劑的過程中，電腦模擬也在工業應用裡扮演重要角色。

能夠計算一種有效物質如何與受體結合的電腦模型早已問世。本次諾貝爾化學獎得主們的突出貢獻在於，讓化學反應，也就是分子變化的過程，也能通過計算進行模擬。

這是一項非常困難的工作，因為化學反應發生速度非常之快，韋伯表示："這是以'飛秒'計算的時間，也就是千兆分之一秒。"與此同時，有些過程的發生速度卻比化學反應要慢得多，比如兩個蛋白質間的互相接近。"這樣的時間階差是令人十分興奮的"，韋伯表示，"即使是諾貝爾獎得主也會為此心動。"

人們憑借電腦可以觀察極其迅速的反應過程，而用肉眼是絕對做不到的，蘭高爾表示。"我們利用電腦模擬作為'時間放大鏡'，借此瞭解人體、植物或化學系統內重要的分子過程。"

作者：Brigitte Osterath 編譯：石濤

責編：萬方