在生命数十亿年的发展历程中|定向进化：驾驭进化的力量

在生命数十亿年的发展历程中，进化起到了至关重要的作用。进化是一种伟大的自然力量，因此科学家希望在实验室里模仿生命的进化方法，实现生物大分子（主要是蛋白质）的快速进化。这种掌控生物分子进化的方法，被称为“定向进化” 。美国科学家弗朗西丝·阿诺德、乔治·史密斯和英国科学家格雷戈里·温特，因为在定向进化研究领域的开创性贡献，获得了2018年诺贝尔化学奖。酶的定向进化
在生物体内含有的各种蛋白质中，酶是一种重要的蛋白质。酶是一类生物催化剂，可加速各种生物中的化学反应。如果没有酶，我们将很难进行消化吸收、细胞修复、消炎排毒等。如果我们失去了酶，生命也就走向了终点。
酶除了作为生命延续的重要工具，还能运用于多种原材料的生产。比如，酱油、食醋、酒的生产就是在酶的作用下完成的;洗衣粉中加入酶，可以使洗衣的效率提高。各种酶制剂在临床上的应用也越来越普遍。由于酶的应用广泛，酶的提取和合成就成了重要的研究课题。 1993年，阿诺德进行了第一次酶的定向进化，并获得了新的酶。
从第一次工业革命开始，人们就希望能快速合成一些自然界中存在或不存在的分子。在1990年以前，科学家在人工设计新蛋白质分子方面，一直没有获得太大的进展。现如今，这样的合成技术越来越多且越来越成熟。但是，因为生物大分子是自然界中最复杂的分子，所以科学家设计和合成生物大分子时，还是感到十分吃力。

定向进化是在实验室中快速完成蛋白质的进化过程试管

人工连接酶
【在生命数十亿年的发展历程中|定向进化：驾驭进化的力量】而半路出家的阿諾德打破以传统的化学方法来设计蛋白质分子的常规思维，借助进化的力量从而获得了成功。阿诺德对进化的力量充满了好奇。自从第一批生物的种子在约37亿年前诞生以来，地球上几乎每一寸空间都充满着包括微生物在内的多样化生命体。生命在各种极端的环境下都能存活下来，这是因为构成生命的蛋白质在数亿万年的进化历程中，已经被改变、优化和更新，创造出了难以置信的多样性。
进化的本质是基因突变和自然选择。而阿诺德在实验中，通过改变微生物培养液中各种化学成分的浓度，让可产生酶的微生物发生随机的基因突变，再用合适的方法加以筛选，找出自己所需的目标微生物，最终利用这些微生物生产出自己所需的新酶。
以往工业生产中所用到的酶，通常是在自然界中筛选出来的。但是这种方法运作周期很长，而且效率也偏低。酶的定向进化技术，是从基因层面对生产酶的微生物进行改造，从而快速获得酶，或是进化出性能更加好的新酶。阿诺德的定向进化方法，可让工业界以更加环保节能的方式生产酶，对制药、化工生产、绿色能源开发等方面都有着十分重要的作用。抗体的定向进化
抗体是生物体内能够抵御外敌入侵的一种蛋白质，是生命防线中的重要成员之一。抗体主要有两类：一类是正常抗体，比如A型血人的体内有对抗B型血输入的抗体;另一类是免疫抗体，通常用于抵御有毒有害的致病微生物。目前科学家研究比较多的，是可以治病救人的免疫抗体。