瑞典**科學(xué)家10月8日宣布，將2003年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國科學(xué)家彼得·阿格雷和羅德里克·麥金農(nóng)，分別表彰他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜水通道，以及對離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究作出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。

生物體的主要組成部分是水溶液，水溶液占人體重量的70％。生物體內(nèi)的水溶液主要由水分子和各種離子組成。它們在細(xì)胞膜通道中進(jìn)進(jìn)出出以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的多種功能。

20世紀(jì)50年代中期，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜中存在著一種只允許水分子出入的水通道。因?yàn)樗畬τ谏陵P(guān)重要，所以水通道是細(xì)胞膜的一種重要通道。盡管科學(xué)家發(fā)現(xiàn)存在水通道，但水通道到底是什么卻一直是個(gè)謎。

20世紀(jì)80年代中期，美國科學(xué)家彼得·阿格雷研究了不同的細(xì)胞膜蛋白，經(jīng)過反復(fù)研究，他發(fā)現(xiàn)一種被稱為水通道蛋白的細(xì)胞膜蛋白就是人們尋找已久的水通道。為了驗(yàn)證自己的發(fā)現(xiàn)，阿格雷把含有水通道蛋白的細(xì)胞和去除了這種蛋白的細(xì)胞進(jìn)行了對比試驗(yàn)，結(jié)果前者能夠吸水，后者不能。為進(jìn)一步驗(yàn)證，他又制造了兩種人造細(xì)胞膜，一種含有水通道蛋白，一種則不含這種蛋白。他將這兩種人造細(xì)胞膜分別做成泡狀物，然后放在水中，結(jié)果**種泡狀物吸收了很多水而膨脹，**種則沒有變化。這些充分說明水通道蛋白具有吸收水分子的功能，就是水通道。

2000年，阿格雷與其他研究人員一起公布了****張水通道蛋白的高清晰度立體照片。照片揭示了只允許水分子通過的蛋白的特殊結(jié)構(gòu)。

水通道的發(fā)現(xiàn)開辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。目前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水通道蛋白廣泛存在于動(dòng)物、植物和微生物中，它的種類很多，僅人體就有11種。它具有十分重要的功能，比如在人的腎臟中就起著關(guān)鍵的過濾作用。通常一個(gè)成年人每天要產(chǎn)生170升的原尿，這些原尿經(jīng)腎臟腎小球中的水通道蛋白的過濾，其中大部分水分被人體循環(huán)利用，*終只有約1升的尿液排出人體。

早在1890年，威廉·奧斯特瓦爾德（1909年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者）就推測離子進(jìn)出細(xì)胞會傳遞信息。20世紀(jì)20年代，科學(xué)家證實(shí)存在一些供離子出入的細(xì)胞膜通道。50年代初，阿蘭·霍奇金和安德魯·哈克斯利發(fā)現(xiàn)，離子從一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞中出來進(jìn)入另一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞可以傳遞信息。為此，他們獲得了1963年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。不過，那時(shí)科學(xué)家并不知道離子通道的結(jié)構(gòu)和工作原理。

1988年，羅德里克·麥金農(nóng)利用X射線晶體成像技術(shù)獲得了****張離子通道的高清晰度照片，并**次從原子層次揭示了離子通道的工作原理。這張照片上的離子通道取自青鏈霉菌，也是一種蛋白。麥金農(nóng)的方法可以讓科學(xué)家觀測到離子在進(jìn)入離子通道前的狀態(tài)、在通道中的狀態(tài)以及穿過通道后的狀態(tài)。

對水通道和離子通道的研究意義重大。很多**，比如一些神經(jīng)系統(tǒng)**和心血管**，就是由于細(xì)胞膜通道功能紊亂造成的，對細(xì)胞膜通道的研究可以幫助科學(xué)家尋找具體的病因，并研制相應(yīng)**。另外，利用不同的細(xì)胞膜通道，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能，從而達(dá)到****的目的。中藥的一個(gè)重要功能是調(diào)節(jié)人體體液的成分和不同成分的濃度，這些成分可以通過不同細(xì)胞膜通道調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能。有專家認(rèn)為，對細(xì)胞膜通道的研究可以為揭示中醫(yī)藥的科學(xué)原理提供重要的途徑。