光遗传学是一项被广泛认为将赢得诺贝尔奖的革命性技术。近日，2026年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，三位在光遗传学领域作出杰出贡献的科学家——彼得·黑格曼、卡尔·代塞尔罗思和格奥尔格·纳格尔，共同获得此殊荣。然而，实际上，为光遗传学的进步做出重要贡献的科学者不止这三位。本文将探讨该领域的发展历程。

彼得·黑格曼于1954年在德国明斯特出生，1984年在慕尼黑获得博士学位，主要研究卤代视紫红质的结构与功能。随后，他在迪特·奥斯特尔赫特的实验室进行了博士后研究，并于1986年在德国马普所设立了自己的实验室。自2004年起，他担任柏林洪堡大学的教授。黑格曼与格奥尔格·纳杰尔共同发现了通道视紫红质，这一重要发现为光遗传学的发展奠定了基础。他的研究小组还对通道视紫红质进行了多项分子工程改造，使得科学家们可以借助光来操控神经元及其他细胞的活动。

卡尔·代塞尔罗思生于1971年的美国，哈佛大学生物化学本科毕业后，于1998年在斯坦福大学获得神经学博士学位，并于2004年建立了自己的研究团队。在2005年，他的实验室中的博士后爱德华·博伊登与学生张锋等合作，首次利用通道视紫红质成功实现了对神经细胞的毫秒级别动作电位控制。到2006年，代塞尔罗思将这一方法命名为“光遗传学”。此后，光遗传学迅速被广泛应用于生命科学的多个领域，帮助生物学家通过光来控制生命活动。

格奥尔格·纳格尔，德国生物物理学家，1953年出生于魏恩加滕。他在康斯坦茨大学学习生物学和生物物理学，与生物物理学家厄恩斯特·巴门格建立了长期合作关系。1988年，他在法兰克福大学和马克斯·普朗克生物物理研究所取得博士学位，之后在耶鲁大学和洛克菲勒大学进行了数年的博士后研究。

大脑是人类最复杂的器官，其感觉、记忆、思考与运动等多项生理活动都与神经元紧密相关。长期以来，了解不同种类神经元的功能一直是神经生物学的核心研究方向。特异性控制神经元活动深吸引着神经生物学家，若能单独激活某种神经元，便可通过观察其激活后产生的生理反应推断其功能。反之，若能特异性抑制某类神经元，也可推测其在生理活动中的必要性。

为实现这一目标，科学家们尝试过多种方法，比如用微电极刺激神经元，或使用化学物质作为神经递质的模拟物。然而，这些手段往往存在局限，微电极的精准度不足，难以单独控制特定神经元，而化学物质的作用速度也难以实现毫秒级的响应。1999年，弗朗西斯·克里克在加利福尼亚大学的一场讲座中提到可用光来选择性控制脑细胞的设想，但当时并未得以实现。2002年，奥地利科学家格罗·米森伯克发表了一项标志性研究，成功利用光控制神经活动，标志着光遗传学的初步形成。

在研究绿藻时，黑格曼发现其光响应时间异常迅速，难以用经典的G蛋白偶联动物视紫红质解释。他随后与格奥尔格·纳杰尔合作研究绿藻光敏蛋白，一同发现了Channelrhodopsin-1（ChR1）这一前所未有的光敏蛋白，最终为该领域的进步铺平了道路。2002年6月，他们的开创性成果在《科学》杂志上发表，标志着光遗传学的发展新篇章。