人物介紹：弗朗西絲·阿諾德的堅強人生——兩度喪偶、喪子、患癌，都無法阻擋拿諾獎！
成長經歷
弗朗西斯·阿諾德（Frances Arnold）生於美國賓夕法尼亞州匹茲堡市，她的父親是一名核物理學家。在匹茲堡市郊的成長過程中，阿諾德展現出懷疑和質疑的精神，以及強烈的獨立性，這導致她與傳統思想的父母產生了分歧。
高中時期，阿諾德與父母的矛盾逐漸升級，尤其在70年代，美國女性覺醒運動崛起，女性地位提升。她清晰地認識到，為了保持女性的地位，女性首先需要實現自己的獨立。儘管只有十幾歲，弗朗西斯決定離開父母家，透過打零工和在城市租公寓的方式自食其力。為了維持生計，她隱瞞了年齡，成功地獲得了雞尾酒服務員和計程車司機的工作。在這段時間裡，她順利從匹茲堡的泰勒奧爾德迪斯高中畢業，儘管因為頻繁搬家導致她經常缺課，某些科目的成績也不理想。但她還是成功進入了父親的母校普林斯頓大學，她選擇了一個鮮有女性涉足的領域——機械與航空航天工程。1979年，阿諾德從普林斯頓大學畢業，獲得機械與航空航天工程學士學位，主攻太陽能研究。除了專業必修課程外，她還選修了經濟學、俄語和義大利語課程，並設想自己成為一名外交官或執行長，甚至考慮獲得國際事務方面的高階學位。回到普林斯頓後，她開始在能源與環境研究中心學習，致力於開發可持續能源。
她的學術生涯進入新階段，1985年她在加州理工學院獲得化學工程博士學位，同時對生物化學產生了濃厚興趣。在伯克利分校進行生物物理化學博士後研究後，她逐漸晉升為教職，並在生物工程領域展開了卓越的研究。阿諾德於2000年當選為美國國家工程院院士，成為將分子生物學、遺傳學和生物工程學原理融為一體的領軍人物。
作為一位出色的科學家和工程師，阿諾德的貢獻不僅僅在學術領域，她還是多項美國專利的共同發明人。在科研之外，她與他人共同創辦了Gevo公司，致力於可再生資源的燃料和化學品製造。她還與前學生共同創辦了Provivi公司，專注於研究作物保護殺蟲劑的替代品。2019 年，她被任命為 Alphabet 公司董事會成員，使阿諾德成為谷歌母公司的第三位女性董事。
研究與獲獎
阿諾德被認為是利用定向進化來創造具有改進和/或新功能的酶的先驅。在自然界中，透過自然選擇的進化可以產生非常適合執行生物任務的蛋白質（包括酶），但自然選擇只能作用於現有的序列變異（突變），而且通常需要很長時間。如果突變改善了蛋白質的功能，她就可以不斷重複這一過程，進一步最佳化。例如，她利用定向進化設計出的酶可用於生產對環境危害較小的可再生燃料和藥物化合物。
定向進化的一個優點是突變不一定是完全隨機的；相反，突變可以足夠隨機，以發現未開發的潛力，但又不至於隨機到效率低下。可能的突變組合數量是一個天文數字，但阿諾德並不只是隨機地嘗試測試儘可能多的突變組合，而是結合她的生物化學知識來縮小選擇範圍，重點是在蛋白質中可能對活性產生最積極影響的區域引入突變，而避免在那些突變可能充其量是中性的、最壞的情況下是有害的。
2018年，阿諾德憑藉對“酶的定向進化”研究榮獲諾貝爾化學獎，成為史上第五位獲得該獎項的女性。與居里夫人站在了同一個榮譽的殿堂
2018年諾貝爾化學獎得主：弗朗西絲·阿諾德， 喬治·史密斯，格雷戈裡·溫特
個人生活
在她取得最偉大成就的歲月裡，她不僅經歷了科研上的挑戰，還面對了個人生活中的巨大考驗。她的婚姻經歷了喪偶、癌症。阿諾德住在加利福尼亞州的拉卡納達弗林特里奇。1987 年至 1991 年，她與James E. Bailey結婚，但James E. Bailey於 2001 年死於癌症。而2005 年，阿諾德本人被診斷出患有乳腺癌，並接受了 18 個月的治療。
阿諾德與加州理工大學天體物理學家Andrew E. Lange於 1994 年開始了一段新的婚姻，他們有兩個兒子，分別是William Andrew Lange和Joseph Inman Lange，但不幸的是一個於 2010 年自殺身亡，另一個William Lange-Arnold於 2016 年死於一場事故。
最新《Sciencce》：教導自然打破人為的化學鍵
在最新一期《Science》中，Frances H. Arnold團隊發現一種細胞色素 P450 酶可以對線性甲基矽氧烷的甲基進行羥基化反應。隨後，他們利用定向進化技術擴大了這種酶的活性，創造出了更有效的變體，而且還能對環狀甲基矽氧烷起作用。機理實驗表明，第二次氧化和酶促進的重排可以導致碳矽鍵的裂解和甲醛的釋放。
甲基矽氧烷是人類生產的有機矽化合物，廣泛應用於各種消費品中。由於它們不存在於自然界中，因此不易被生物體降解，有些還具有生物累積的潛力。
在此，加州理工大學Frances H. Arnold教授聯合陶氏有機矽公司的Dimitris E. Katsoulis利用定向進化技術，設計了一種細菌細胞色素 P450BM3 的變體，以斷裂線性和環狀 VMS 中的矽碳鍵。為了完成矽碳鍵的斷裂，該酶催化矽氧烷甲基的兩次串聯氧化，然後進行推定的[1,2]-布魯克重排和水解。這種所謂的矽氧烷氧化酶的發現為最終實現 VMS 的生物降解提供了可能性。相關成果以“Directed evolution of enzymatic silicon-carbon bond cleavage in siloxanes”為題發表在《Science》上。
圖 1.所選揮發性矽氧烷的理化性質和結構
圖 2.六甲基二矽氧烷 （1）、八甲基三矽氧烷 （2） 和八甲基環四矽氧烷 （3） 在大腸桿菌裂解物中的定向進化。
圖 3.酶促Si-C鍵斷裂的機理研究
圖 4.矽氧烷甲基的串聯雙酶氧化導致矽碳鍵斷裂
來源：高分子科學前沿
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