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弗朗西丝·阿诺德

美国化学家

弗朗西丝·汉密尔顿·阿诺德（英语：Frances Hamilton Arnold，1956年7月25日—），美国化学工程师，专精领域为化学工程、生物工程学、生物化学。阿诺德于2018年获得诺贝尔化学奖[1]，是该奖第五位女性得主。

弗朗西丝·阿诺德2018年诺贝尔化学奖得主
Frances Arnold
出生 (1956-07-25) 1956年7月25日（68岁）
 美国宾夕法尼亚州匹兹堡
居住地 美国加利福尼亚州拉肯亚达─弗林楚奇
国籍 美国
母校普林斯顿大学
加利福尼亚大学伯克利分校
加利福尼亚理工学院
奖项查尔斯·斯塔克·德雷珀奖（2011）
千禧技术奖（2016）
诺贝尔化学奖（2018）
科学生涯
研究领域化学工程
机构加利福尼亚理工学院
博士导师哈维·沃伦·布兰奇（Harvey Warren Blanch）
著名学生克里斯托福·沃伊特（英语：Christopher Voigt）
赵惠民

阿诺德获得此项荣誉的理由是，她是将定向演化应用于酵素制作的研究先驱。由于酶是化学反应的重要催化剂，她的研究促成了该技术广泛运用于生产生物燃料、制药等化工、生物工程领域。[2][3]

自2021年1月起，她担任乔·拜登总统的科技顾问委员会（英语：President's Council of Advisors on Science and Technology） (PCAST) 的外部联席主席[4]。

早年生活和教育

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阿诺德出生于美国宾州Edgewood，母亲为Josephine Inman（娘家姓Routheau），父亲William Howard Arnold是核物理学家。[5]阿诺德在匹兹堡的市郊长大，1974年从高中Taylor Allderdice High School毕业[6]；期间曾搭陌生人的顺风车到华盛顿特区抗议越南战争，并透过当酒吧女侍应及计程车司机维生[7]。

促使阿诺德在十几岁时搬出童年家庭的同样独立性也导致大量旷课和低成绩。 尽管如此，她在标准化考试中取得了近乎完美的成绩，并决心进入她父亲的母校普林斯顿大学。 她申请了机械工程专业并被录取[8]。正如她在诺贝尔奖采访中所说，阿诺德学习工程学的动机是“机械工程是当时进入普林斯顿大学的最简单的选择和最简单的方法，并且我从未离开过”[9]。

1979年，从普林斯顿大学毕业，主修机械工程学及航空太空工程学；1985年，从加利福尼亚大学伯克利分校博士毕业，主修化学工程，期间在导师Harvey Blanch的实验室内学习，研究亲和色谱法的技巧。[10]其后，在加利福尼亚大学伯克利分校及加利福尼亚理工学院做研究。[11] 在攻读化学工程博士学位之前，阿诺德没有化学背景。 在她攻读博士学位的第一年，加州大学伯克利分校的研究生委员会要求她修读本科化学课程[8]。

事业

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在获得博士学位后，阿诺德在伯克利完成了生物物理化学的博士后研究[12]。 1986年，她作为访问助理加入加州理工学院。 1986年晋升助理教授，1992年晋升副教授，1996年晋升教授。她于 2000 年被任命为化学工程、生物工程和生物化学的迪克和芭芭拉·迪金森教授，她目前的职位是 2017 年的化学工程、生物工程和生物化学的莱纳斯鲍林教授[13]。2013 年，她被任命为加州理工学院唐娜和本杰明·罗森生物工程中心主任[13]。

1995 年至 2000 年，阿诺德在圣菲研究所的科学委员会任职[14]。她是联合生物能源研究所顾问委员会的成员。阿诺德是帕卡德科学与工程奖学金顾问小组的主席。她曾在阿卜杜拉国王科技大学 (KAUST) 的总统顾问委员会任职。她曾担任伊丽莎白女王工程奖(Queen Elizabeth Prize for Engineering)的评委，并与美国国家科学院的科学与娱乐交流中心合作，帮助好莱坞编剧准确地描绘科学主题[15]。

2000 年，阿诺德被选为美国国家工程院院士，以整合分子生物学、遗传学和生物工程的基础知识，造福生命科学和工业。

2019 年，她被任命为 Alphabet Inc. 董事会成员，使阿诺德成为谷歌母公司的第三位女性董事[16]。

她是40多项美国专利的共同发明人。

研究

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阿诺德率先使用定向演化来创造酶（生化分子 - 通常是催化或加速化学反应的蛋白质），具有改进的和/或新的功能[17]。 定向演化策略涉及迭代轮次的随机突变蛋白质基因和筛选具有改进功能的蛋白质，并且已经用于创建有用的生物系统，包括酶，代谢途径，遗传调节回路（英语：Genetic regulatory circuit）和生物体。 在自然界中，通过自然选择演化可以导致蛋白质（包括酶）非常适合进行生物学任务，但自然选择只能作用于现有的序列变异（突变），并且通常在很长一段时间内发生[18] 。 阿诺德通过在蛋白质的基础序列中引入突变来加速这一过程; 然后，她测试这些突变的影响。如果突变改善了蛋白质的功能，她可以继续迭代过程以进一步优化它。 该策略具有广泛的意义，因为它可用于设计用于各种应用的蛋白质[19]。 例如，她使用定向进化来设计可用于生产可再生燃料的酶和对环境危害较小的药物化合物。[17]

2018年，阿诺德与美国科学家乔治·P·史密斯以及英国科学家格雷戈里·温特分享了酶学方面的研究，由此共同获得2018年诺贝尔化学奖。随后的有关论文于2019年5月发表在《科学》杂志上。但是这篇论文被指实验结果不可复现。2020年1月2日，阿诺德宣布撤回该篇论文并公开致歉[20]。

根据谷歌学术搜索，截至 2021 年，阿诺德的H指数为 135[21]。

私人生活

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阿诺德住在加利福尼亚州的拉肯亚达─弗林楚奇。阿诺德曾和Jay Bailey（英语：James E. Bailey）结婚，两人育有一子James，但最后离婚，Bailey更于2001年因癌症过世。阿诺德曾于2005年被诊断患上乳癌，但接受一年半的治疗后已痊愈[22]。

后阿诺德和加州理工学院天体物理学家Andrew E. Lange（英语：Andrew E. Lange）于1994年结婚，两人育有二子William及Joseph，但最后离异；分开后，Lange在2010年自杀身亡，而儿子William则于2016年意外死亡。[23][24]

她的爱好包括旅行、水肺潜水、滑雪、骑越野车和远足[22]。

荣誉和奖励

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阿诺德的成果得到了许多奖项的认可，包括2018年诺贝尔化学奖，2011年美国国家工程院（NAE）德雷珀奖（第一位获得该奖项的女性）和2011年国家技术与创新奖（英语：National Medal of Technology and Innovation）。 她于2011年当选美国艺术与科学学院，并于2014年入选国家发明家名人堂。 她是第一位被选入美国三所国家科学院院士的女性 - 美国国家工程院（2000年），国家医学院（英语：National Academy of Medicine）（以前称为医学研究所）（2004年）和美国国家科学院（2008年）。

出现在大众媒体

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她在电视剧《生活大爆炸》第12季第18集“获奖者的积聚(The Laureate Accumulation)”中饰演她自己[34]。 2021 年 9 月，在 PME UChicago 成立 10 周年之际，她开玩笑地声称这次亮相是她一生中最大的荣誉。 她还出现在 NOVA 剧集 Beyond the Elements: Life 的简短采访中。 2022 年 9 月 6 日，她在 BBC 的生命科学节目中接受了吉姆·艾尔-哈利利 (Jim Al-Khalili) 的采访[35]。

参考文献

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  1. ^ The Nobel Prize in Chemistry 2018 (PDF). [2018-10-03]. （原始内容存档 (PDF)于2018-10-03）. 
  2. ^ 諾貝爾化學獎出現第5位女性得主!英美3學者共享殊榮. 自由时报/即时新闻. 2018-10-03 [2018-10-03]. （原始内容存档于2018-10-07）. 
  3. ^ https://www.ch.ntu.edu.tw/nobel/2018.html （页面存档备份，存于互联网档案馆） 2018年诺贝尔化学奖中文介绍
  4. ^ Arnold Named Co-Chair of President-elect Biden's Science and Technology Advisory Council. Caltech. January 15, 2021 [23 April 2021]. （原始内容存档于2022-09-22）. 
  5. ^ 美英三學者奪諾貝爾化學獎表揚研究導向演化方式製造酵素、抗體噬菌體展示技術. 立场新闻 Standnews. 2018-10-03 [2020-10-09]. （原始内容存档于2019-08-16）. 
  6. ^ Guarino, Ben. 'Her work is incredible': Pittsburgh native Frances Arnold shares Nobel Prize in chemistry. Pittsburgh Post-Gazette. October 3, 2018 [2018-10-04]. （原始内容存档于2018-10-04）. 
  7. ^ Kharif, Olga. Frances Arnold's Directed Evolution. Bloomberg Businessweek. March 15, 2012 [September 1, 2012]. （原始内容存档于2015-01-23）. 
  8. ^ 8.0 8.1 Meet Frances Arnold, Teenage Rebel Turned Nobel Laureate | College of Chemistry. chemistry.berkeley.edu. [2020-10-30]. （原始内容存档于2022-09-22）. 
  9. ^ The Nobel Prize in Chemistry 2018. NobelPrize.org. [2020-10-30]. （原始内容存档于2022-09-21） （美国英语）. 
  10. ^ Frances H. Arnold. NAE Website. [2018-10-03]. （原始内容存档于2019-03-27）. 
  11. ^ Interview with Frances H. Arnold — Design by Evolution :: ChemViews Magazine :: ChemistryViews. www.chemistryviews.org. [October 3, 2018]. （原始内容存档于2019-05-19） （英语）. 
  12. ^ Interview with Frances H. Arnold – Design by Evolution. www.chemistryviews.org. [October 3, 2018]. （原始内容存档于2019-05-19） （英语）. 
  13. ^ 13.0 13.1 Frances Arnold Wins 2018 Nobel Prize in Chemistry | Caltech. The California Institute of Technology. [2018-10-04]. （原始内容存档于2019-02-09） （英语）. 
  14. ^ Frances Arnold Wins Nobel Prize in Chemistry. Santa Fe Institute. [2019-07-25]. （原始内容存档于2022-09-20） （英语）. 
  15. ^ Frances Arnold's directed evolution. American Association for the Advancement of Science. [2018-10-03]. （原始内容存档于2019-03-27） （英语）. 
  16. ^ Alphabet Adds Nobel-Prize Winning Chemist Arnold to Board. Bloomberg.com. December 9, 2019 [2019-12-09]. （原始内容存档于2021-08-27）. 
  17. ^ 17.0 17.1 The Nobel Prize in Chemistry 2018 (PDF). The Royal Swedish Academy of Sciences. [October 3, 2018]. （原始内容存档 (PDF)于2018-10-03）. 
  18. ^ Cirino, Patrick C.; Arnold, Frances H., Directed Molecular Evolution of Proteins, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: 215–243, 2002, ISBN 978-3527304233, doi:10.1002/3527600647.ch10 
  19. ^ Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry 2018 (PDF). Royal Swedish Academy of Sciences. October 3, 2018 [2018-10-05]. （原始内容 (PDF)存档于2018-10-03）. 
  20. ^ 获奖论文失关键数据 美诺奖得主公开道歉
  21. ^ 由Google学术搜索索引的弗朗西丝·阿诺德出版物  
  22. ^ 22.0 22.1 Hamilton, Walter. Frances Arnold: Career path of a Caltech scientist. Los Angeles Times. 2011-07-03 [2018-10-05]. ISSN 0458-3035. （原始内容存档于2011-07-14） （美国英语）. 
  23. ^ Andrew E. Lange ’80. Princeton Alumni Weekly. [October 3, 2018]. （原始内容存档于2019-03-27）. 
  24. ^ Andrew Lange, Scholar of the Cosmos, Dies at 52. NYT. [October 3, 2018]. （原始内容存档于2019-05-19）. 
  25. ^ Frances Arnold. Royal Society. [19 September 2020]. （原始内容存档于2020-06-06）. 
  26. ^ Crown Prince and Princess attend DTU's Commemoration Day 2019. www.dtu.dk. [2019-08-05]. （原始内容存档于2021-08-29） （英语）. 
  27. ^ 50 engineering leaders become Fellows of the Royal Academy of Engineering. [September 21, 2018]. （原始内容存档于2019-05-20）. 
  28. ^ Pioneer of "Directed Evolution" Wins Lifetime Achievement Award | Caltech. The California Institute of Technology. [August 31, 2017]. （原始内容存档于2019-02-24） （英语）. 
  29. ^ Frances Arnold (Doctor of Science). Dartmouth College. June 11, 2017 [June 11, 2017]. （原始内容存档于2019-03-27）. 
  30. ^ 30.0 30.1 30.2 30.3 30.4 30.5 30.6 Frances H. Arnold: The Division of Biology and Biological Engineering. www.bbe.caltech.edu. [2018-10-04]. （原始内容存档于2019-03-27） （英语）. 
  31. ^ Evolutionary engineer Francis Arnold wins €1m tech prize. May 25, 2016 [May 25, 2016]. （原始内容存档于2019-03-27）. 
  32. ^ PRESS RELEASE: President Obama Honors Nation’s Top Scientists and Innovators. whitehouse.gov. December 21, 2012 [May 25, 2016]. （原始内容存档于2017-01-19）. 
  33. ^ Recipients of the Charles Stark Draper Prize for Engineering. nae.edu. National Academy of Engineering. [3 October 2018]. （原始内容存档于2018-10-03）. 
  34. ^ The Laureate Accumulation, [2020-02-07], （原始内容存档于2022-11-19） 
  35. ^ BBC Radio 4 - The Life Scientific, Frances Arnold: From taxi driver to Nobel Prize. [6 September 2022]. （原始内容存档于2023-04-06）. 

外部链接

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