今年的诺贝尔化学奖授予了捕捉生命分子机器图像的最酷方法——冷冻电子显微镜。
在生物学中，结构就是功能。要了解蛋白质、病毒或酶如何运作，就需要知道它们在原子尺度上是什么样子。几十年来，要做到这一点，首先得让生物分子结晶（这是一个缓慢而艰巨的过程），然后用X射线照射它，再根据X射线从分子上反射回来的方式判断其形状——这一过程称为X射线晶体学。
著名的照片51由罗莎琳德·富兰克林于1952年拍摄，是一张X射线衍射图样，最终促成了詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克对DNA分子结构的突破性发现，并开启了基因组学革命。人们花了数十年才获得照片51那样清晰的图像；20世纪许多科学家（富兰克林除外）也凭借X射线晶体学获得了诺贝尔奖。然而，与冷冻电子显微镜生成的高清图像相比，照片51看起来就像墙上的影子。
冷冻电镜让不可能变为可能，彻底改变了一切。电子显微镜利用电子束观察物质的原子，最早于20世纪30年代建成，但当时无法用它观察活体物质——在捕获图像之前，强大的电子束或设备所需的真空环境就会将生物分子焚毁或摧毁。
这并没有阻止瑞士洛桑大学的雅克·杜博歇教授、美国纽约哥伦比亚大学的约阿希姆·弗兰克教授，以及英国剑桥MRC分子生物学实验室的理查德·亨德森教授。他们今天被授予2017年诺贝尔化学奖。
在20世纪80年代和90年代，各自实验室取得的独立进展使这三位研究人员掌握了如何将生物分子冻结（因此称为“冷冻”）在运动过程中置于玻璃化水中（也就是经过快速冷冻的水，变成 玻璃），并推导出计算机重建分子图像所需的数学公式，呈现三维图像！由于分子是在运动过程中被冻结的，我们可以重复这一过程，捕获一系列图像，再将它们串联成一段动态影像。借助冷冻电镜，结构生物学领域从皮影戏般的模糊画面迈入了IMAX 3D时代。
2015年，寨卡病毒疫情迅速蔓延时，研究人员利用冷冻电镜快速拍摄了病毒的原子结构，并在数月而非数年内开始寻找药物的潜在靶点。冷冻电镜改变了游戏规则。用诺贝尔奖委员会的话说，如今细胞中每个隐秘角落都可以探索——“前景无可限量”。
