2008 年10 月8 日，在诺贝尔新闻发布会的现场，瑞典皇家科学院诺贝尔化学奖评审委员会主席冯·海涅手持一支试管，置于蓝光灯下，只见这支试管发出了美丽炫目的绿色荧光。
　　
　　你不禁会问，这支万众瞩目能发绿光的试管，里面究竟盛放了什么神奇物质，竟然可以产生如此美轮美奂的色彩？如果告诉你，试管里装的就是几乎占人类粪便干重1/3 的大肠杆菌，你一定惊讶不已吧。
　　
　　细菌见证08诺奖
　　
　　大肠杆菌！就是在我们肠道内大量繁殖，若在水和食品中检出此菌，就可认为是被粪便污染指标的大肠杆菌？天，这里可是权威、神圣、严谨的科学圣殿，可不是什么无厘头的搞笑诺贝尔颁奖现场啊。
　　千真万确，试管里盛放的正是我们十分熟悉的大肠杆菌。其实，2005 年的诺贝尔医学生理学奖就是颁发给了发现幽门螺杆菌的两名科学家。1979 年根据活组织切片检查结果，他们在病人胃腔下半部分发现了许多微小的、弯曲状的附生细菌。此前，医学界认为正常胃里细菌是不能存活的。正是这一发现，使得原本慢性的、无药可救的胃溃疡变成了只需抗生素和一些其他药物短期就可治愈的疾病。
　　
　　照亮生命体的“分子侦探”
　　
　　颁奖会现场试管内的大肠杆菌是用绿色荧光蛋白基因改造过的。正是凭借绿色荧光蛋白，包括被誉为“中国航天之父”和“火箭之王”、中国科学院和工程院两院院士钱学森侄子钱永健在内的3 名科学家获得了2008 年度诺贝尔化学奖。他们3 人将均分1 000 万瑞典克朗（约合140万美元）的奖金。
　　绿色荧光蛋白在过去的10 年中成为生物化学家、生命学家、医学家和其他研究人员的引路明灯，成为当代生物科学研究中最重要的工具之一。打个比方，绿色荧光蛋白就仿佛是伊拉克战争中跟随美军做“嵌入”式报道的记者，让旁观生物学反应的研究人员像在电视旁追踪战争进程的观众一般，通过“现场直播”了解事件进展，绿色荧光蛋白基因也因此被称为“分子侦探”。这一技术被称为“为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命”。
　　什么是绿色荧光蛋白呢？绿色荧光蛋白分子的形状呈圆柱形，就像一个桶，负责发光的基团位于桶中央。因此，绿色荧光蛋白可形象地比喻成一个装有色素的“油漆桶”。装在“桶”中的发光基团对蓝光照射特别敏感。当它受到蓝光照射时，会吸收蓝光的部分能量，然后发射出绿色的荧光。利用这一原理，生物学家们可以用绿色荧光蛋白来标记几乎任何生物分子或细胞，然后在蓝光照射下进行显微镜跟踪观察。原本黑暗或透明的视场马上变得星光点点——那是被标记了的活动目标。这种蛋白为生物与医学实验带来革命，它发出的荧光像一盏明灯，帮助研究人员照亮生命体在分子层面和细胞层面的诸多反应。
　　由于绿色荧光蛋白用蓝光一照就发出鲜艳绿光，研究人员将绿色荧光蛋白基因插入动物、细菌或其他细胞的遗传信息之中，让其随着这些需要跟踪的细胞复制，可“照亮”不断长大的癌症肿瘤、跟踪观察阿尔茨海默氏症对大脑造成的损害，或是探究有害细菌的分裂、生长。在绿色荧光蛋白发现和应用以前，对生物活体样本的实时观察，是根本不可想象的。而这种彻底改变了生物学研究的蛋白质，最初是从一种广泛见于太平洋海域的发光水母体内分离得到的。
　　
　　来自大海的馈赠
　　
　　在大自然中，具有发光能力的生物有不少，萤火虫是陆地上最为人所熟悉的发光生物，我国古代还有“捕萤数百，盛以大囊中以照书”的佳话。在海洋里，某些水母、珊瑚、和深海鱼类也有发光的能力。特别是有的肉食性鱼类，如鮟鱇等专门靠一条闪着荧光的触角来把其他小鱼吸引到自己的嘴边，如果看过迪士尼动画片《海底总动员》一定会对此深有印象。事实上，这些动物的大多数发光机制，是两种物质荧光素和荧光素酶合作产生的结果。但是，不同发光生物的荧光素和荧光素酶结构是不一样的。因此，这些生物的发光本领，只能是它们自己的“专利”。
　　1955 年两位美国海洋生物学家达文波特与尼可，首次发现了水母可以发绿光，但他们无法解释原因。1961年，一位日本科学家从美国西岸近海的水域打捞了大量发光水母，带回位于华盛顿州的星期五港实验室中进行研究。这些水母在受到外界的惊扰时会发出绿色的荧光，这位科学家希望找到这种水母的荧光素酶。然而，经过长期的重复努力，仍然毫无收获。他大胆地假设，这种水母的发光机制也许并不是常规的荧光素或荧光素酶原理。他想，可能存在另一种能产生荧光的物质。此后，他进行了更多的实验，终于搞清了这种水母的特殊发光原理。原来，在这种水母的体内有一种叫水母素的物质，在与钙离子结合时会发出蓝光，而这道蓝光很快又被一种蛋白质吸收，改发绿色的荧光。这种捕获蓝光，发出绿光的蛋白质，就是绿色荧光蛋白。正是因为这项发现，让这位生于1928 年名叫下村修的日本科学家获得了2008年的诺贝尔化学奖。
　　
　　揭开“绿色革命”序幕
　　
　　绿色荧光蛋白的发光机理比荧光素或荧光素酶要简单得多。一种荧光素酶只能与相对应的荧光素发光，而绿色荧光蛋白并不需要与其他物质合作，只需要用蓝光照射，就能自己发光。在生物学研究中，科学家们更多的是利用这种能自己发光的荧光分子来作为生物体的标记。将这种荧光分子通过化学方法挂在其他不可见的分子上，原来不可见的部分就变得可见了。生物学家一直利用这种标记方法，把原本透明的细胞或细胞器从黑暗的显微镜视场中“揪出来”。
　　然而，传统的荧光标记在发光的同时，会产生具有毒性的氧自由基，导致被观察的细胞死亡，这叫做“光毒性”。因此，在绿色荧光蛋白发现以前，科学家们只能通过荧光标记来研究死亡细胞静态结构。相反，绿色荧光蛋白的光毒性非常弱，非常适合用于标记活细胞。
　　可惜的是，自绿色荧光蛋白的发现起经过了20多年，才有人将其应用在生物样品标记上。1987 年，道格拉斯·普瑞舍克隆出了绿色荧光蛋白的基因序列，在将其打造成“生物北斗”的过程中迈出了关键一步。1993 年，马丁·沙尔菲成功地通过基因重组的方法使得除水母以外的其他生物，如大肠杆菌等也能产生绿色荧光蛋白，用绿色荧光蛋白使隐杆线虫(一种通身透明、身躯纤细的线虫)的6 个单独细胞有了颜色，引起轰动。这不仅证实了绿色荧光蛋白与活体生物的相容性，还建立了利用绿色荧光蛋白研究基因表达的基本方法，而许多现代重大疾病都与基因表达的异常有关，科学界广泛意识到绿色荧光蛋白发光标记的重要意义。至此，生物医学研究的一场“绿色革命”揭开了序幕。此后，谢尔盖·路基亚诺夫又从一种珊瑚中分离出了与绿色荧光蛋白类似，但能发出红色光的荧光蛋 白，预示着荧光蛋白可以有不同的颜色。
　　钱学森侄子钱永健系统地研究了绿色荧光蛋白的工作原理，进一步搞清楚了绿色荧光蛋白特性，并对它进行了大刀阔斧地化学改造，通过改变其氨基酸排序，造出能吸收、发出不同颜色光的荧光蛋白，不但大大增强了它的发光效率，让它们发光更久、更强烈。还发展出了红色、蓝色、青色、黄色荧光蛋白，使得荧光蛋白真正成为了一个琳琅满目的工具箱，供生物学家们选用。目前生物实验室普遍使用的荧光蛋白，大部分是钱永健改造的变种。有了这些荧光蛋白，科学家们就好像在细胞内装上了“摄像头”，得以实时鉴测各种病毒“为非作歹”的过程。
　　钱永健利用这些发现开发出各种荧光染料，使用这些荧光材料作出的最具代表性实验莫过于2007年的“脑虹”。哈佛大学分子和细胞生物学小组将红、黄、青3 种荧光色素嵌入老鼠基因组，随着老鼠胚胎的生长而分裂生长。研究人员随后用来自细菌的重组基因激活这些色素基因。通过在老鼠不同部位或不同发育阶段使用色素基因，他们成功为老鼠的不同细胞涂上不同颜色。由于研究人员采用的三种基因色素相互组合形成多种颜色，因此最终展现在显微镜下的老鼠脑干组织切片上有近百种颜色标记，如一幅色彩绚丽的抽象画。瑞典皇家科学院在公报中专门提到“脑虹”实验，公报说：“在一次引人入胜的实验中，研究人员成功运用如万花筒般的多种颜色标记老鼠大脑中不同神经细胞。”
　　
　　医学研究的“起死回生”
　　
　　荧光蛋白技术使得人们可以研究某些分子的活性。对有些研究来说，荧光蛋白的作用可谓“起死回生”。原来有些研究方法，需要把生物变成死物才能了解一些现象和过程，而以荧光蛋白为主要支柱之一的现代生物成像技术，使科学家在活的细胞中观察和研究这些过程，能把一部分“死物学”变成“活物学”。绿色荧光蛋白技术彻底改变了医学研究。研究人员第一次能在活体细胞和活生生的动物身上同时研究基因与蛋白。绿色荧光蛋白已经成为现代生物科学研究领域最重要的工具之一。在它的帮助下，研究人员能够看到前所未见的新世界，这包括大脑神经细胞的发育过程和癌细胞的扩散方式等。这一发现让研究人员只需要看看动物体内出了什么状况，搞清楚这个基因在什么地点、什么时间被激活，或什么时候这个蛋白被造出来，它要上哪儿去。它们都打着手电筒，告诉你它们在哪儿。
　　由于61 岁的马丁·沙尔菲指出绿色荧光蛋白的发光特性在生物示踪方面有极高价值，56 岁的钱永健为理解绿色荧光蛋白怎么发光做出的突出贡献，他们与绿色荧光蛋白的发现者80 岁的下村修一同共享了2008年的诺贝尔化学奖。