5．科學重大發現：水與細胞之謎

2003年10月8日，瑞典皇家科學院在瑞典首都斯德哥爾摩宣布，將2003年諾貝爾化學獎授予美國科學家彼得·阿格雷和羅德裏克·麥金農，分別表彰他們發現細胞膜水通道以及對離子通道結構和機理研究做出的開創性貢獻。

諾貝爾獎得主美國科學家彼得·阿格雷和羅德裏克·麥金農，他們發現細胞膜水通道，小分子團水自由進出細胞膜是人類長壽之謎。自來水與純淨水是大分子團水，難以進入人體細胞膜，又是“壞水”“毒水”和“窮水”，是人類萬病之源。

小分子團水則是細胞健康代謝的生命活水，使細胞充滿活力的功能水。包括人類在內各種生物都是由細胞組成的。細胞如同一個由城牆圍起來的微小城鎮，有用的物質不斷被運進來，廢物被不斷運出去。

早在100多年前，人們就猜測細胞這一微小城鎮的城牆中存在著很多“城門”，它們隻允許特定的分子或離子出入。諾貝爾化學獎表彰的美國科學家彼得·阿格雷和羅得裏克·麥金農發現細胞膜水通道以及對離子通道結構和機理研究做出的開創性貢獻。他們研究的細胞膜通道就是人們以前猜測的“城門”。生物體的主要組成部分是水溶液，水溶液占人體重量的70％。生物體內的水溶液主要有水分子和各種離子組成。它們在細胞膜通道中進進出出可以實現細胞的很多功能。

20世界50年代中期，科學家發現，細胞膜中存在著某種通道隻允許水分子出入，人們稱之為水通道。因為水對於生命至關重要，可以說水通道是最重要的一種細胞膜通道。盡管科學家發現存在水通道，但水通道到底是什麼卻一直是個謎。

20世紀80年代中期，美國科學家彼得·阿格雷和羅得裏克·麥金農研究了不同的細胞膜蛋白，經過反複研究，他們發現一種被稱為水通道蛋白的細胞膜蛋白就是人們尋找已久的水通道。為了驗證自己的發現，彼得·阿格雷和羅得裏克·麥金農把有水通道蛋白的細胞和去除了這種蛋白的細胞進行了對比試驗，結果前者能夠吸水，後者不能。為進一步驗證，他們又製造了兩種人造細胞膜，一種含有水通道蛋白，一種則不含有這種蛋白。他們將這兩種人造細胞膜分別做成泡狀物，然後放在水中，結果第一種泡狀物吸收了很多水而膨脹，第二種則沒有變化。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，彼得·阿格雷與其他研究人員一起公布了世界第一張水通道蛋白的高清晰度照片。照片揭示了這種蛋白的特殊結構隻允許水分子通過。

水通道的發現開辟了一個新的研究領域。目前，科學家發現水通道蛋白廣泛存在於動物、植物和微生物中，它的種類很多，僅人體內就有11種。它具有十分重要的功能，比如在人的腎臟中就起著關鍵的過濾作用。通常一個成年人每天要產生170L的原尿，這些原尿經腎臟小球中的水通道蛋白的過濾，其中大部分水分被人體循環利用，最終隻有約1L的尿液排出人體。小分子團水自由進出細胞膜是人類長壽之謎。