亚利耶·瓦谢尔、马丁·卡普拉斯和迈克尔·莱维特（从左至右）
因开发一种用来揭示蛋白质和其他化合物是如何发生化学反应的多尺度计算机模型，三位美国科学家共同分享了今年的诺贝尔化学奖，他们分别是哈佛大学的马丁·卡普拉斯（Martin Karplus，1930年生于维也纳）、斯坦福大学医学院的迈克尔·莱维特（Michael Levitt，1947年生于南非比勒陀利亚）和南加州大学的亚利耶·瓦谢尔（Arieh Warshel，1940年生于以色列）。
直到20世纪90年代，研究人员清楚地知道大量蛋白质有许多分子结构，但是，诸如X射线晶体学和核磁共振光谱等手段提供的分子图像是静态的，不能揭示出参与形成和打破化学键的电子和原子的复杂过程。
为了探讨这些反应是如何发生的，20世纪中叶研究人员构建了模拟分子运动的数学模型，以描述原子间的作用力并计算分子之间的聚集、运动以及反应。后来，化学家把模型转换成计算机代码，以此进行更为复杂的模拟。直到70年代后期，存在以下两种方法：一是通过牛顿物理学中的方程来模拟原子的运动和分子间的化学键，这种方法在数学上易于处理大量的原子或模拟蛋白质和其他大分子；另一是被称为量子化学的模拟方法，这种方法远胜于对参与化学反应的电子和原子运动的模型，但在数学上仅能解决小分子的行为。
1969年，当时还在以色列魏茨曼科学研究所工作的莱维特和瓦谢尔，设计了一个可以追踪蛋白质和其他生物大分子运动的程序。但是，这个程序并不能计算在发生化学反应以及形成新分子过程中所涉及到的能量变化。
1970年，瓦谢尔拜访了卡普拉斯的实验室，并把他的模型带给了卡普拉斯。很快，两人构建了一个能融合量子和经典这两种方法的模型（通过量子化学手段来处理称为π电子的移动电子，通过经典方法来处理原子核），并对分子的行为进行了计算。虽然这个模型仅适用于“平面”分子，但却标志着一种混合模式的成功构建。
1976年，瓦谢尔和莱维特用更一般的方法改进了这个模型，并证明了适用于模拟蛋白溶菌酶的行为。蛋白溶菌酶是一种抑菌物质，它是由X射线衍射得到其结构的第一种酶。“该奖项认可了开始于40年前的工作及其发展，今天依然会在化学和生物学的方方面面引起反响，”伊利诺伊大学香槟分校的计算机建模专家克劳斯·舒尔腾（klaus schulten）说。
今天，包括能够模拟超过400万个原子的多尺度模型，正在揭示从基因到蛋白质、再到化学燃料等转换的复杂化学过程。过程是如此地复杂，舒尔滕认为，如果没有计算机的帮助，这一切是难以想象的。对于成千上万的研究人员正在致力拓展的这一领域，舒尔滕说：“如果你不得不从中挑选个人出来，我觉得这三个人是当之无愧的。”
即便如此，瓦谢尔说，当他在凌晨2点接到电话时仍持谨慎态度，“为保险起见，我验证了一下打电话的人是否有瑞典口音。”
责任编辑 则 鸣