下村修：从水母中汲取光芒的化学家
1961年夏天，在华盛顿州星期五港的水域，一位日本化学家和他的美国导师每天从普吉特湾捞起两三千只水母，一直坚持到他们处理了大约五万只动物。“我们的实验室看起来像个工厂，充满了水母的味道，”下村回忆道。他在十九个夏天里重复了类似的过程，捕获了数十万个标本。他最终从这些泥浆中提取出的物质，为生物学提供了最有用的灯。
长崎上空的闪光
他是日本帝国陆军军官之子，1928年8月27日出生于京都府福知山。在全家定居长崎县谏早市之前，他随着父亲的调任辗转于满洲国和大阪。1945年8月，当战争降临时，他才十六岁。他距离爆炸中心二十五公里，在爆炸前听到了轰炸机“博克斯卡号”(Bockscar) 的声音；闪光让他失明了约三十秒，随后放射性的黑雨落在了他身上。他的学业早已因战争而中断。祖母以武士的荣誉和坚毅观念抚养他，赋予了他课堂上未曾获得的性格。
没有文凭也能进入的大学
1948年，长崎药学专门学校在没有高中文凭的情况下录取了他，这种制度上的怜悯决定了他余下的人生。他于1951年从如今的长崎大学药学部毕业，并留校担任实验助手直到1955年，这是一份没有明显前途的工作。改变命运的是他被介绍给了名古屋大学的平田义正 (Yoshimasa Hirata)，平田接收了他，并交给他一个令更有资历的化学家们束手无策的难题：为什么海萤 (Vargula hilgendorfii) 被捣碎的干燥残骸在润湿后会发出蓝光。
十个月，一颗结晶
这项任务本意是让他有事可做。他为此投入了十个月，最终获得了纯净的荧光素晶体——即发光分子本身，它于1957年从一种在接触瞬间就会氧化的极其不稳定的提取物中被分离出来。发表在《日本化学会会刊》上的论文《结晶性海萤荧光素》是一项技术成就，流传范围远超日本。名古屋大学于1958年授予他有机化学硕士学位，并于1960年授予他博士学位，论文主题是关于海萤荧光素的结构。他曾以没有高中证书的身份进入大学，最后带着博士学位和通过手工完成不可能之事的国际声誉离开了那里。
水母工厂
普林斯顿大学的弗兰克·约翰逊 (Frank Johnson) 阅读了荧光素论文并招募了他；下村于1960年持富布赖特奖学金抵达。约翰逊让他研究维多利亚多管发光水母 (Aequorea victoria)，没人能解释这种水母发光的边缘。这些动物必须在野外捕获，因此工作每年夏天都会转移到华盛顿大学的星期五港实验室。其规模是工业级的，化学过程令人痛苦——发光物质降解极快，产率微乎其微。
1962年，这种劳动得到了双重回报。下村分离出了水母发光蛋白 (Aequorin)，这是一种当钙离子结合时会发出蓝光的蛋白质，并在其旁边发现了第二种微量的绿色荧光蛋白。多年来，这种绿色蛋白质一直被视为事后的补充——在追踪蓝色蛋白质时偶然注意到的好奇发现。它就是绿色荧光蛋白 (GFP)。
自带光源的蛋白质
决定性的洞察力出现在后来，当下村不仅发现了GFP，还理清了其化学机制，并于1972年绘制了蛋白质的结构。他证明了GFP的发光生色团构建在自身的肽链中——蛋白质自行制造了灯，不需要外部基质、辅因子或借用的分子。正是这一结构事实使后续的一切成为可能。由于发光装置编码在蛋白质序列中，该基因可以被克隆并植入任何生物体中，从而使其自行发光。马丁·查尔菲 (Martin Chalfie) 将GFP展示为一种生物标签；罗杰·钱永健 (Roger Tsien) 设计了使其成为通用仪器的色彩调色板。2008年，三人分享了价值约140万美元的诺贝尔化学奖，以表彰他们“发现并开发了绿色荧光蛋白 (GFP)”。
下村还免费赠送他来之不易的材料。在基因工程使GFP能够复制之前，他免费向世界各地的实验室分发他辛苦采集的蛋白质储备。
波士顿最缺席的教授
他的职业生涯大部分时间是在伍兹霍尔的海洋生物实验室担任高级科学家，同时在波士顿大学医学院担任生理学教授，但他只是将其视为一种形式：据学校自己的记录，在1982年至2001年间，他只在校园出现过三次。直到诺贝尔奖的宣布，行政人员才发现他已经退休了。在科学领域转向他所开创的工具之后，他仍继续研究生物发光，并撰写了标准专著《生物发光：化学原理与方法》，以及日文回忆录《从水母中学习：通往诺贝尔奖的道路》。他的妻子明美 (Akemi) 是他在长崎结识的一位有机化学家，也是他几十年的研究伙伴。他们的儿子勉 (Tsutomu) 成为了一名计算机安全专家，因协助抓捕黑客凯文·米特尼克 (Kevin Mitnick) 而闻名；他们的女儿佐知 (Sachi) 是弗吉尼亚联邦大学的中世纪研究员。
为什么下村被尊称为天才
这里展示的品质并非概念上的火花，而是一种近乎病态的纯化能力——即从一片生物泥浆中提取脆弱且易自毁的分子的能力，并且当所有其他人的材料已经氧化时，依然能反复地、大规模地完成这项工作。在他人失败多年后，能够在十个月内结晶出海萤荧光素，首先是一项工艺成就，其次才是智力成就，而下村本人会是第一个这样说的人。他对自己职业生涯的解释是平淡的毅力：“我了解到，任何困难的问题都可以通过巨大的努力来解决。”
智力上的成就建立在一件事上，而且是一件大事。认识到GFP在其肽链内包含自己的生色团——不需要任何其他分子——是别人从未对任何蛋白质采取过的概念性步骤，这也是该基因后来能够被克隆并用作通用报告基因的原因。生物技术界使用荧光标签所做的一切都源于该观察。
诚恳的反面观点是下村是靠自己做到的。他反复强调他“既没有尝试也不打算发现”一种生物标记，并利用自己的诺贝尔奖来捍卫没有任何实际目的的基础研究的价值。他并没有制造这种工具；查尔菲和钱永健做到了。同事们描述了一位谦逊、说话轻声细语的人，他认为偶然性和毅力比才华更能解释他的成就。这被称为双手和不懈关注的天才，而非理论的天才。
遗产
GFP现在在实验室中已经非常普遍，以至于它的起源故事逐渐淡去：每一个发光的神经元、肿瘤细胞和基因表达分析都可以追溯到华盛顿码头上的一桶桶水母。下村晚年获得了多项荣誉——2004年的皮尔斯奖 (Pearse Prize)，2006年的朝日奖，2008年的日本文化勋章，2012年的金鹅奖 (Golden Goose Award)，以及2013年当选美国国家科学院院士。他于2018年10月19日在长崎因癌症去世，享年90岁，他去世的城市正是他童年时期目睹过毁灭的城市。
