一个来自微小藻类的发现，带来了摘得诺贝尔奖的突破：科学家可以用光把脑细胞打开或关闭。这项技术已经帮助研究者激活记忆，也在为恢复视力和治疗脑部疾病打开新的可能。
三位科学家因此获得2026年诺贝尔生理学或医学奖。Karl Deisseroth、Peter Hegemann和Georg Nagel因研究光控离子通道与光遗传学而获奖。
柏林洪堡大学的Peter Hegemann和维尔茨堡大学的Georg Nagel，原本想弄清一种叫衣藻的单细胞微小藻类如何感知光线。感知光线并不是有眼睛的动物才有的本领，整个生物界都在用光判断周围环境、回应环境变化。连单细胞生物都有对光作出反应的蛋白质，用来趋光或避光、产生能量，以及应对一天24小时的各种需求。
两人发现，衣藻感知光线的机制精巧得惊人，只依赖一种叫通道视紫红质的蛋白质。这种蛋白嵌在藻细胞的外膜上，一部分朝向细胞外的水里，一部分朝向细胞内，还带有一个能吸收光线的小分子，叫视黄醛。光线打到视黄醛上，它的形状会改变，进而让通道视紫红质蛋白也改变形状，在细胞膜上打开一条微小的通道。带正电的粒子，包括钠离子，便从藻外的水流入细胞内。这些带电粒子的移动在藻内产生信号，帮它游动。
为什么能拿医学奖
解开这样一个有趣的生物学问题很了不起，可这为什么能拿生理学或医学奖？答案在神经细胞的工作方式里。
神经细胞靠带电粒子，也就是离子，在细胞膜两侧移动来控制自己的活动。带正电的粒子流入神经细胞时，能让细胞更活跃。研究者意识到，如果把通道视紫红质放进神经细胞，或许只要照一束光，就能把这些细胞打开。Hegemann、Nagel和第三位获奖者、加州斯坦福大学的精神科医生兼生物工程师Karl Deisseroth，后来做的正是这件事。
光遗传学怎么用
用光控制神经细胞的能力叫光遗传学。它成了强大的研究工具，因为科学家可以只打开或关闭特定的神经细胞群，然后观察会发生什么。
具体做法是：先把通道视紫红质的基因送进想研究的神经细胞。基因通常由经过改造、不会致病的病毒带进去。细胞随后自己制造这种蛋白，从而对光有反应。在小鼠这类动物身上，科学家可以通过一根细光纤把光送进大脑。光到达细胞后，通道视紫红质打开，细胞被激活，周围不含这种蛋白的神经细胞则不受影响。光可以只照向大脑很小的一块区域，还能极快地开关。
这让光遗传学成为研究大脑运作的有力手段。比如科学家想知道某群神经细胞是否参与记忆、睡眠、感觉或运动，就可以用光打开这些细胞，看会发生什么。
2012年麻省理工学院的一项实验里，研究团队在特定笼子里给小鼠轻微电击，再用光遗传学标记出恐惧条件化过程中大脑记忆中心活跃的神经细胞。几天后，在另一个笼子里，他们用光打开这些细胞，小鼠立刻吓得呆住，好像想起了那次电击。没有被电击过的小鼠没有这种反应，说明光是重新激活了一段特定的记忆。Deisseroth是那项研究的作者之一。
从研究工具到疗法
光遗传学极大改变了科学家研究大脑和神经系统的方式，它未来也可能成为一种治疗手段。目前它已经进入视网膜变性的早期临床试验。
在这些试验里，研究者把感光蛋白引入视网膜中仍然存活的神经细胞。原本负责感光的视杆细胞和视锥细胞已经丢失，而这一步能让幸存的细胞对光作出反应，恢复部分视力。研究者也在探索光遗传学能否用于治疗帕金森病和癫痫等神经系统疾病。
今年的诺贝尔奖表彰的工作，始于一个听起来很冷门的问题：衣藻如何朝着光游动？这个问题没有明显的实用价值，它既不针对人类健康的紧迫需求，也不是一条通往财富的清晰路径。光遗传学的成功恰好说明，仅仅为了理解我们周围的世界而持续追问是有意义的，因为知识的走向无法预测。