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《科學》文章背後:天大無名小子寫出學術名篇

天津北方網訊:北京時間3月10日淩晨三點出版的國際頂級學術刊物《科學》, 以封面文章的形式同時刊發了中國科學家的4篇研究論文。

四篇文章齊上《科學》封面, 這在中國科學界是件“史無前例”的喜事。

在這四篇文章中, 天津大學表現不俗, 不僅每篇文章的作者中都有天津大學學者的名字, 而且有兩篇第一作者都是天大在讀博士生, 這兩篇文章的唯一通訊作者也都是天大教授。 這樣牛的“《科學》成績”在全國科研單位中也是“前所未有”。

成功的背後離不開科學工作者們的努力與付出。 天津大學這兩篇《科學》論文的第一作者是兩名博士生, 他們耐得住寂寞與清苦, 十年一劍, 這是他們自本科至今發表的第一篇研究論文。 這兩篇《科學》論文的通訊作者都是天津大學化工學院教授元英進, 他是Sc2.0計畫的國際化推動者及中國最早參與者, 在本科階段就開設了構建人工基因組課程,

儲備人才。 天津大學作為孕育科研成果培養科研人才的大苗圃, 土壤寬鬆, 交流廣泛, 營造了一個良好的科學氛圍。

《科學》文章背後, 是一個天大科研人砥礪前行, 靜待花開的故事, 是驚喜也是必然。

前奏

長生不老的夢想

《科學》封面文章刊登的是人類科學領域最前沿最重要的科學成果, 這一次呈現的是科學家們在人工合成生命方面的進展。 以生物基因組設計合成為代表的合成生物技術被譽為第三次生物技術革命。 之所以矚目, 因為生物基因組設計合成的目標是編寫人類基因組。 之所以矚目, 是因為隨著生物基因組編寫合成的不斷深入, 青春永駐、器官再造、超級員警這樣的科學幻想也許真能夢想成真。

科學家們已經完成了原核細胞的合成, 開始向真核生物的合成進軍。 美國、中國、英國、法國、澳大利亞、新加坡等多國研究機構參與、協作的釀酒酵母基因組合成計畫(Sc2.0計畫)是這項研究的標誌性國際合作專案。 本期《科學》封面文章刊登的就是這項計畫的重要進展,

中國科學家們完成了真核生物釀酒酵母4條染色體的從頭設計與化學合成, 打破了非生命物質與生命的界限, 開啟了“設計生命、再造生命和重塑生命”的進程。 要知道, 真核生物DNA既豐富又複雜, 即使相對簡單的釀酒酵母每條染色體也要包含幾十萬堿基對資訊, 此前國際同行奮鬥多年才合成了1條。

在該國際合作計畫中, 天津大學表現不俗, 完成了2條釀酒酵母染色體的設計與化學合成, 並以第一作者和通訊作者單位發表論文兩篇。 在合成染色體的過程中, 他們還突破了生物合成方面的多項關鍵核心技術:突破合成型基因組導致細胞失活的難題, 設計構建染色體成環疾病模型,

開發長染色體分級組裝策略, 證明人工設計合成的基因組具有可增加、可刪減的靈活性……

Sc2.0計畫取得的矚目進展奏響了人類基因組編寫的序曲。

合作

人造生命一大步

在這次美國、中國、英國、法國等多國研究機構共同參與的國際科研合作中, 科學家們共完成了釀酒酵母5條染色體的化學合成, 其中中國科學家完成了4條, 占總完成數量的66.7%, 把Sc2.0計畫向前推進了一大步。 如果能夠合成整個酵母基因組, 這將是科學界首次人工合成一種真核生物的基因組, 是人造生命體研究向前邁出的一大步。

對於專案推進, Sc2.0計畫專案帶頭人傑夫·伯克特別提到, 天津大學元英進教授的加入推動了這個項目的國際化:“與中國天津大學元英進一起發起了國際化的酵母基因組合專案, 元(英進)致力於推進Sc2.0的國際化。”

在2010年前後,作為天津大學化工學院教授的元英進,一直密切關注著人工合成生物學的動向。當他在2010年有機會拜訪傑夫·伯克教授的實驗室時,他立即就被“酵母”這個在人造生命研究中的價值所吸引。當時傑夫正在進行3號、6號和9號染色體的合成,但每一條染色體都需要大量時間、資金和人力的投入,這導致傑夫的工作進展緩慢。元英進在與傑夫溝通的過程中提出合作推動這個項目的發展。2011年11月,霍普金斯大學代表團一行與天津大學簽署了兩校《人工合成酵母基因組研究與教育合作協定》。雙方約定聯手打造具有國際競爭力的創新型合成生物技術研究團隊,並在人工釀酒酵母基因組的構建方面實現生物技術發展史上的突破。正是元教授的推動Sc2.0計畫成為一個國際項目。

“Sc2.0計畫在國際化過程中建立了一個共用的合作範式,後來陸續又有世界各國的科學家加入進來,但大家都遵循這個範式,這大大推動了專案的研究進程。”在元英進看來,這樣的合作模式為今後重大研究課題的國際化合作提供了可借鑒的成功範本。這個過程被元英進形容為“抱團取暖”。

故事

差點不能畢業的第一作者

3月10日淩晨三點,牽頭合成十號染色體的天津大學博士生吳毅守在電腦旁,等待這期《科學》正式出刊。雖然早就得到了錄用通知,但正式出刊的這一刻他還是不想錯過。從本科到博士,這名優秀的博士生還沒發過一篇論文,如果這篇論文發不出來,他就不能如期畢業了。天道酬勤,成功的果實如期而至,以他為第一作者的研究論文“化學合成十號染色體缺陷靶點定位與生長表徵”妥妥地登上了《科學》封面,吳毅暗暗地松了口氣。

“要是延期兩年還沒畢業就會被勸退的。我整個博士生涯都在做這一個課題。論文是畢業的硬指標,要說沒有壓力那是不可能的。”支撐他做下去,並且樂此不疲並享受其中的是他對科研的熱愛與導師的支持。

“在確定研究方向時導師就坦言,越是創新的方向,科研風險就越大,很可能潛心多年也一無所獲。但我的出發點是能力的提升而不以成果為目的地去做科研。所以我雖然有壓力但並不焦慮,也不糾結。剛開始每天工作的重複性比較大,特別容易產生挫敗感。這個時候元老師會告訴我,我做的東西有多麼重要。遇到困難和瓶頸不要畏縮,創新很多時候就是在這個時候逼出來的。”吳毅說。

從本科開始就跟著元英進教授下實驗室的博士生謝澤雄,是另一篇《科學》文章《完美設計合成V號染色體及其環化表型研究》的第一作者。與吳毅相比,謝澤雄從大三開始就知道在實驗室做工作很苦、很累,“當時我跟元老師說,我可能腦瓜不快,但我能吃苦,我能堅持。”謝澤雄這麼說也是這麼做的,熬夜實驗是家常便飯,最長的一次,三天沒有離開實驗室,沒有睡覺就為了一個實驗資料。“從本科開始,導師就推薦我們看名人傳記,看他們是如何戰勝困難與坎坷,可謂用心良苦。”謝澤雄笑著說。“其實老師們工作也很拼,看他們回郵件的時間也經常是半夜2點,淩晨4點。”

雖然與論文掛鉤的所有獎學金都與吳毅和謝澤雄無緣,但天大並沒有薄待這些潛心科研的科學青年,給平臺、給機會,給科研基金和足夠的寬容。吳毅研究生二年級獲得碩博連讀資格繼續攻讀博士學位,博士一年級和二年級獲得國家公派留學資格,赴美國紐約大學JefBoeke院士課題組訪問交流。多次在國際學術會議上作學術報告。謝澤雄也是如此,多次出國交流訪問,是很多國際學術會議的常客。只要是科研需要,資金到位充足及時。“有一次我急需開展基因組重排,需要一些昂貴的進口化學試劑和一種特殊的酶,我求助的電子郵件剛剛發出,元教授‘秒回’批准,並抄送負責科研設備、材料採買的工作人員,要求一定要按時將實驗試劑採買到位。”

“雖然實驗室工作很辛苦,但我們有很多與學術大咖交流的機會,導師的視野很寬,指導並且給了我們很多機會接觸學術前沿。在與很多同行接觸、交流時不會露怯,有時還是主導,那種學術自豪與滿足感十分美妙。”研究生劉悅很享受天大的科研氛圍。

教育

本科生也能加入科學頂級俱樂部

2016年12月,在武漢工作的瞿藍夢接到了師兄謝澤雄的電話,請他確認自己的科研內容並向《科學》提交他作為論文作者的個人資料。“太興奮了,沒想到我大三時合成的酵母菌片段,還有這麼大用處。我也是發過《Science》的人了。”瞿藍夢的驚喜溢於言表。

3月10日,2篇《科學》的論文發表後,人們發現眾多的作者在參與該項目時還是研究生或本科生。

在《化學合成十號染色體缺陷靶點定位與生長表徵》一文中有46位作者,其中三分之二的作者參與該專案時是年輕的本碩博學生;在《完美設計合成V號染色體及其環化表型研究》一文中的93位作者中,這個比例則更高,而且許多人參與該項目時都是大二、大三的本科生。

“我想,如果把兩篇文章的作者在做這個項目時的年齡平均一下的話,應該都到不了二十七八歲。”元英進笑笑說,這也是他最在意也最得意之處。通過這個專案的研究,在天津大學化工、製藥、生命相關領域的學科中成功實現了一種全新的本碩博學生教育方法。

像造房子或者造汽車那樣,先燒制出磚頭或者零件,然後再按照規則組裝起來最終形成產品,運用工程學的一些方法來研究生物學,這是元英進在十幾年前就一直在考慮的問題。2006年,元英進得知在美國麻省理工學院有一個國際遺傳工程機器大賽,就是基於合成生物學這樣一個學科,通過比賽讓學生們做成一些標準化的元器件,然後用元器件再實現一些生物上的功能。這引起了元英進極大的興趣,他發現這個參賽過程的兩個要素:頭腦風暴式的討論式學習、學生之間的不斷交流。這正是他想要的一種教學過程。於是,從2007年起,他開始派出學生團隊正式參加比賽,多次獲得大賽金獎,10年來為天津大學合成生物學領域培養了大批青年人。

此外,元英進還在本科階段開設了“BAG(構建人工基因組)課程”。這個課程的特點,好比蓋房子:先做很多很多磚,然後再用磚燒製成預製板,最後再用這些預製板蓋成房子。但這個看起來就像製作“磚頭”的課程能夠在培育學生發現和解決問題才能的同時,引導他們熟悉合成生物學領域的諸多前沿科學問題。參加課程的學生們在為人工合成染色體“添磚加瓦”的過程中,也培養了科學精神、科研能力。

“大四畢業我沒過暑假而是提前加入BAG課程。向師兄師姐學習實驗技術,或者與同級的同學PK一番,在其樂融融的實驗室氛圍中,自己對酵母的分子生物學操作逐漸純熟。我擔任一個小組組長而且完成了最多的DNA材料的組裝,這個小小的成績也讓我體會到了科研的樂趣和收穫感。研究生正式開學之後,我們參與到了國際合作的釀酒酵母基因組計畫(Sc2.0)中來,這個國際化的平臺給予了我很多對科研的全新認知:科研不是那麼‘老套’,科研也不是‘閉門造車’。Sc2.0計畫讓我一個剛剛畢業的本科生直接上了合成生物學前沿研究的快車。”吳毅回憶說。以吳毅與謝澤雄為代表的一批科學青年都是這種人才培養機制的受益人。

2016年7月,第五屆Sc2.0和合成基因組會議在英國愛丁堡舉行,吳毅和謝澤雄介紹了天津大學化學全合成釀酒酵母染色體的最新研究進展。同時,天津大學合成生物學團隊4名成員積極參與2016年5月舉行的基因組合成閉門會議,加入了“世界合成生物學頂級俱樂部”。

年輕人會做得更好

——訪天大化工學院元英進教授

(左)謝澤雄(中)吳毅(右)元英進

從2016年6月美國科學家通過《科學》雜誌宣佈啟動人類基因組編寫計畫到2017年第一個真核生物細胞染色體合成的“Sc2.0計畫”取得重大進展,合成生物學的國際競爭正在加劇。

在過去的十年時間裡,合成生物學的發展對工業生物技術、醫學生物技術和農業生物技術都產生了巨大的影響,也引起了各國的重視。根據公開的報導,目前美國和歐盟都已建立了相應的合成生物學中心,我國近年來在該領域也在逐漸加大基礎和應用研究投入,如國家科技部在2012年立項了重大863專案“合成生物技術”,至今國家科技部已立項了10個合成生物學的“973專案”。元英進團隊此次的成果,同樣得到了國家科技部、基金委、化學化工國家協同創新中心、系統生物工程教育部重點實驗室等提供的支援。

對此,元英進教授介紹,2000年以來,世界各國在合成生物學研究方面都進行了科研佈局。比如,美國認為他們需要成立若干個研究中心,像哈佛大學就有研究中心專門做合成生物學。還有一些大學也設立了一些單獨的研究中心。英國近年來大約成立了6到7個相關的合成生物學研究中心。我國在合成生物學方面的研究起步並不算早的。但從目前的情況來看,我國對合成生物學領域的研究也是相當重視,國家科技部門也給合成生物學的研究工作和研究者提供了持續的幫助。如果將研究過程用跟跑、並跑、領跑來劃分的話,我國做的很多合成生物學的研究工作目前是處於並跑的狀態。

在元英進看來,從並跑到領跑,儘管超越的過程非常艱難,但並不是沒有可能。在他看來,實現領跑,需要我們國家能夠儘快地成立相關的合成生物學重點實驗研究室和合成生物學相關的研究中心,推動我國在合成生物學的人才培養、科研、技術推動等方面的持續發展。

“這次在《科學》上發表論文,有天津大學,也有清華大學的學生。從這個角度看,我們青年一代學生的研究水準是可以的,但是如何能讓青年人潛心地進行研究,可能需要我們做更多。”元英進坦言,科研的國際化競爭會加劇人才的競爭,我們的年輕人會做得更好。

偶然性中的必然性

——訪本期《科學》文章天大第一作者

感覺你們臉上時刻都掛著微笑,但你講起科研歷程卻有很多艱辛。對於那些即將從事科學研究的同學們,你們有什麼建議?

《化學合成十號染色體缺陷靶點定位與生長表徵》第一作者吳毅:年輕人是科技創新的排頭兵。一線的科研人員絕大多數是像我們一樣的研究生,最新鮮的實驗資料是我們得出的,實驗遇到的困難瓶頸也是我們會首先遇到,所以我認為最前沿的科學和技術不是在頂級期刊上的,而是在像我們一樣的年輕人手上。但因為我們年輕缺乏經驗,對學科發展和立項只有淺顯認知,基礎知識的廣度和深度還遠遠不夠,所以我們的科技創新是在導師的大框架大方向下的創新,也是在導師的指導和幫助下逐步清晰和成熟起來的。絕大多數的科技創新是偶然發生的,但要做到創新有一些必備要素:首先,要有嚴謹規範的實驗操作,可靠的實驗資料;其次不要輕易放棄負的實驗結果,遇到困難和瓶頸不要畏縮,創新很多時候就是在這個時候“逼”出來的;最後,要保持開放的心態,一是自身不要過早的局限在某種確定的認知,二是要多與他人交流探討,多參考文獻。

《完美設計合成V號染色體及其環化表型研究》第一作者謝澤雄:談到建議,我覺得有三點。第一點是要耐得住寂寞,科研的過程是非常非常寂寞的,這個寂寞不是簡單地一個人去戰鬥,更大的寂寞是和你的同齡人相比的落差,他們走向社會,生活非常豐富多彩,而你面對的可能是實驗室裡一次又一次的挫敗。這是很考驗一個人心性的過程。第二點,就是不要輕易地說放棄。歷史上,很多本來很有希望拿到諾貝爾獎的科學家,他們的研究已經很接近最後的結果,但卻放棄了。就這麼把諾貝爾獎拱手讓人了。最後,就是一定要多和老師交流,可能在這個過程中,老師的要求會比較嚴格或者是和個人的想法不太一致,但是一定要多多溝通,這非常關鍵。積極合作、聽取別人的意見非常重要。

以上兩文共同第一作者國家優青基金獲得者天津大學副教授李炳志:個人認為,作為青年老師,在團隊中參加大項目,能夠得到更多的鍛煉,有更多的機會接觸科研難題,對科研能力的提升和科研方向的凝練非常關鍵。在大專案中提升自己的視野後再選擇具體細緻的科學問題就會少,就能少走彎路。有志科學研究的人應多申請參加大型的國際合作專案,緊盯國際學術前沿,能對學科發現方向做出一些預判,這為科研能力的全面提升提供了難得的機會。科研就是一種探索,簡簡單單就能完成的科研非常少,想有所突破,就必須有耐心,有恒心,還要有堅持不懈的好奇心。雖然科研工作很累很苦,但總有遠大目標的吸引讓人繼續砥礪前行。(北方網編輯曲璐琳)

元(英進)致力於推進Sc2.0的國際化。”

在2010年前後,作為天津大學化工學院教授的元英進,一直密切關注著人工合成生物學的動向。當他在2010年有機會拜訪傑夫·伯克教授的實驗室時,他立即就被“酵母”這個在人造生命研究中的價值所吸引。當時傑夫正在進行3號、6號和9號染色體的合成,但每一條染色體都需要大量時間、資金和人力的投入,這導致傑夫的工作進展緩慢。元英進在與傑夫溝通的過程中提出合作推動這個項目的發展。2011年11月,霍普金斯大學代表團一行與天津大學簽署了兩校《人工合成酵母基因組研究與教育合作協定》。雙方約定聯手打造具有國際競爭力的創新型合成生物技術研究團隊,並在人工釀酒酵母基因組的構建方面實現生物技術發展史上的突破。正是元教授的推動Sc2.0計畫成為一個國際項目。

“Sc2.0計畫在國際化過程中建立了一個共用的合作範式,後來陸續又有世界各國的科學家加入進來,但大家都遵循這個範式,這大大推動了專案的研究進程。”在元英進看來,這樣的合作模式為今後重大研究課題的國際化合作提供了可借鑒的成功範本。這個過程被元英進形容為“抱團取暖”。

故事

差點不能畢業的第一作者

3月10日淩晨三點,牽頭合成十號染色體的天津大學博士生吳毅守在電腦旁,等待這期《科學》正式出刊。雖然早就得到了錄用通知,但正式出刊的這一刻他還是不想錯過。從本科到博士,這名優秀的博士生還沒發過一篇論文,如果這篇論文發不出來,他就不能如期畢業了。天道酬勤,成功的果實如期而至,以他為第一作者的研究論文“化學合成十號染色體缺陷靶點定位與生長表徵”妥妥地登上了《科學》封面,吳毅暗暗地松了口氣。

“要是延期兩年還沒畢業就會被勸退的。我整個博士生涯都在做這一個課題。論文是畢業的硬指標,要說沒有壓力那是不可能的。”支撐他做下去,並且樂此不疲並享受其中的是他對科研的熱愛與導師的支持。

“在確定研究方向時導師就坦言,越是創新的方向,科研風險就越大,很可能潛心多年也一無所獲。但我的出發點是能力的提升而不以成果為目的地去做科研。所以我雖然有壓力但並不焦慮,也不糾結。剛開始每天工作的重複性比較大,特別容易產生挫敗感。這個時候元老師會告訴我,我做的東西有多麼重要。遇到困難和瓶頸不要畏縮,創新很多時候就是在這個時候逼出來的。”吳毅說。

從本科開始就跟著元英進教授下實驗室的博士生謝澤雄,是另一篇《科學》文章《完美設計合成V號染色體及其環化表型研究》的第一作者。與吳毅相比,謝澤雄從大三開始就知道在實驗室做工作很苦、很累,“當時我跟元老師說,我可能腦瓜不快,但我能吃苦,我能堅持。”謝澤雄這麼說也是這麼做的,熬夜實驗是家常便飯,最長的一次,三天沒有離開實驗室,沒有睡覺就為了一個實驗資料。“從本科開始,導師就推薦我們看名人傳記,看他們是如何戰勝困難與坎坷,可謂用心良苦。”謝澤雄笑著說。“其實老師們工作也很拼,看他們回郵件的時間也經常是半夜2點,淩晨4點。”

雖然與論文掛鉤的所有獎學金都與吳毅和謝澤雄無緣,但天大並沒有薄待這些潛心科研的科學青年,給平臺、給機會,給科研基金和足夠的寬容。吳毅研究生二年級獲得碩博連讀資格繼續攻讀博士學位,博士一年級和二年級獲得國家公派留學資格,赴美國紐約大學JefBoeke院士課題組訪問交流。多次在國際學術會議上作學術報告。謝澤雄也是如此,多次出國交流訪問,是很多國際學術會議的常客。只要是科研需要,資金到位充足及時。“有一次我急需開展基因組重排,需要一些昂貴的進口化學試劑和一種特殊的酶,我求助的電子郵件剛剛發出,元教授‘秒回’批准,並抄送負責科研設備、材料採買的工作人員,要求一定要按時將實驗試劑採買到位。”

“雖然實驗室工作很辛苦,但我們有很多與學術大咖交流的機會,導師的視野很寬,指導並且給了我們很多機會接觸學術前沿。在與很多同行接觸、交流時不會露怯,有時還是主導,那種學術自豪與滿足感十分美妙。”研究生劉悅很享受天大的科研氛圍。

教育

本科生也能加入科學頂級俱樂部

2016年12月,在武漢工作的瞿藍夢接到了師兄謝澤雄的電話,請他確認自己的科研內容並向《科學》提交他作為論文作者的個人資料。“太興奮了,沒想到我大三時合成的酵母菌片段,還有這麼大用處。我也是發過《Science》的人了。”瞿藍夢的驚喜溢於言表。

3月10日,2篇《科學》的論文發表後,人們發現眾多的作者在參與該項目時還是研究生或本科生。

在《化學合成十號染色體缺陷靶點定位與生長表徵》一文中有46位作者,其中三分之二的作者參與該專案時是年輕的本碩博學生;在《完美設計合成V號染色體及其環化表型研究》一文中的93位作者中,這個比例則更高,而且許多人參與該項目時都是大二、大三的本科生。

“我想,如果把兩篇文章的作者在做這個項目時的年齡平均一下的話,應該都到不了二十七八歲。”元英進笑笑說,這也是他最在意也最得意之處。通過這個專案的研究,在天津大學化工、製藥、生命相關領域的學科中成功實現了一種全新的本碩博學生教育方法。

像造房子或者造汽車那樣,先燒制出磚頭或者零件,然後再按照規則組裝起來最終形成產品,運用工程學的一些方法來研究生物學,這是元英進在十幾年前就一直在考慮的問題。2006年,元英進得知在美國麻省理工學院有一個國際遺傳工程機器大賽,就是基於合成生物學這樣一個學科,通過比賽讓學生們做成一些標準化的元器件,然後用元器件再實現一些生物上的功能。這引起了元英進極大的興趣,他發現這個參賽過程的兩個要素:頭腦風暴式的討論式學習、學生之間的不斷交流。這正是他想要的一種教學過程。於是,從2007年起,他開始派出學生團隊正式參加比賽,多次獲得大賽金獎,10年來為天津大學合成生物學領域培養了大批青年人。

此外,元英進還在本科階段開設了“BAG(構建人工基因組)課程”。這個課程的特點,好比蓋房子:先做很多很多磚,然後再用磚燒製成預製板,最後再用這些預製板蓋成房子。但這個看起來就像製作“磚頭”的課程能夠在培育學生發現和解決問題才能的同時,引導他們熟悉合成生物學領域的諸多前沿科學問題。參加課程的學生們在為人工合成染色體“添磚加瓦”的過程中,也培養了科學精神、科研能力。

“大四畢業我沒過暑假而是提前加入BAG課程。向師兄師姐學習實驗技術,或者與同級的同學PK一番,在其樂融融的實驗室氛圍中,自己對酵母的分子生物學操作逐漸純熟。我擔任一個小組組長而且完成了最多的DNA材料的組裝,這個小小的成績也讓我體會到了科研的樂趣和收穫感。研究生正式開學之後,我們參與到了國際合作的釀酒酵母基因組計畫(Sc2.0)中來,這個國際化的平臺給予了我很多對科研的全新認知:科研不是那麼‘老套’,科研也不是‘閉門造車’。Sc2.0計畫讓我一個剛剛畢業的本科生直接上了合成生物學前沿研究的快車。”吳毅回憶說。以吳毅與謝澤雄為代表的一批科學青年都是這種人才培養機制的受益人。

2016年7月,第五屆Sc2.0和合成基因組會議在英國愛丁堡舉行,吳毅和謝澤雄介紹了天津大學化學全合成釀酒酵母染色體的最新研究進展。同時,天津大學合成生物學團隊4名成員積極參與2016年5月舉行的基因組合成閉門會議,加入了“世界合成生物學頂級俱樂部”。

年輕人會做得更好

——訪天大化工學院元英進教授

(左)謝澤雄(中)吳毅(右)元英進

從2016年6月美國科學家通過《科學》雜誌宣佈啟動人類基因組編寫計畫到2017年第一個真核生物細胞染色體合成的“Sc2.0計畫”取得重大進展,合成生物學的國際競爭正在加劇。

在過去的十年時間裡,合成生物學的發展對工業生物技術、醫學生物技術和農業生物技術都產生了巨大的影響,也引起了各國的重視。根據公開的報導,目前美國和歐盟都已建立了相應的合成生物學中心,我國近年來在該領域也在逐漸加大基礎和應用研究投入,如國家科技部在2012年立項了重大863專案“合成生物技術”,至今國家科技部已立項了10個合成生物學的“973專案”。元英進團隊此次的成果,同樣得到了國家科技部、基金委、化學化工國家協同創新中心、系統生物工程教育部重點實驗室等提供的支援。

對此,元英進教授介紹,2000年以來,世界各國在合成生物學研究方面都進行了科研佈局。比如,美國認為他們需要成立若干個研究中心,像哈佛大學就有研究中心專門做合成生物學。還有一些大學也設立了一些單獨的研究中心。英國近年來大約成立了6到7個相關的合成生物學研究中心。我國在合成生物學方面的研究起步並不算早的。但從目前的情況來看,我國對合成生物學領域的研究也是相當重視,國家科技部門也給合成生物學的研究工作和研究者提供了持續的幫助。如果將研究過程用跟跑、並跑、領跑來劃分的話,我國做的很多合成生物學的研究工作目前是處於並跑的狀態。

在元英進看來,從並跑到領跑,儘管超越的過程非常艱難,但並不是沒有可能。在他看來,實現領跑,需要我們國家能夠儘快地成立相關的合成生物學重點實驗研究室和合成生物學相關的研究中心,推動我國在合成生物學的人才培養、科研、技術推動等方面的持續發展。

“這次在《科學》上發表論文,有天津大學,也有清華大學的學生。從這個角度看,我們青年一代學生的研究水準是可以的,但是如何能讓青年人潛心地進行研究,可能需要我們做更多。”元英進坦言,科研的國際化競爭會加劇人才的競爭,我們的年輕人會做得更好。

偶然性中的必然性

——訪本期《科學》文章天大第一作者

感覺你們臉上時刻都掛著微笑,但你講起科研歷程卻有很多艱辛。對於那些即將從事科學研究的同學們,你們有什麼建議?

《化學合成十號染色體缺陷靶點定位與生長表徵》第一作者吳毅:年輕人是科技創新的排頭兵。一線的科研人員絕大多數是像我們一樣的研究生,最新鮮的實驗資料是我們得出的,實驗遇到的困難瓶頸也是我們會首先遇到,所以我認為最前沿的科學和技術不是在頂級期刊上的,而是在像我們一樣的年輕人手上。但因為我們年輕缺乏經驗,對學科發展和立項只有淺顯認知,基礎知識的廣度和深度還遠遠不夠,所以我們的科技創新是在導師的大框架大方向下的創新,也是在導師的指導和幫助下逐步清晰和成熟起來的。絕大多數的科技創新是偶然發生的,但要做到創新有一些必備要素:首先,要有嚴謹規範的實驗操作,可靠的實驗資料;其次不要輕易放棄負的實驗結果,遇到困難和瓶頸不要畏縮,創新很多時候就是在這個時候“逼”出來的;最後,要保持開放的心態,一是自身不要過早的局限在某種確定的認知,二是要多與他人交流探討,多參考文獻。

《完美設計合成V號染色體及其環化表型研究》第一作者謝澤雄:談到建議,我覺得有三點。第一點是要耐得住寂寞,科研的過程是非常非常寂寞的,這個寂寞不是簡單地一個人去戰鬥,更大的寂寞是和你的同齡人相比的落差,他們走向社會,生活非常豐富多彩,而你面對的可能是實驗室裡一次又一次的挫敗。這是很考驗一個人心性的過程。第二點,就是不要輕易地說放棄。歷史上,很多本來很有希望拿到諾貝爾獎的科學家,他們的研究已經很接近最後的結果,但卻放棄了。就這麼把諾貝爾獎拱手讓人了。最後,就是一定要多和老師交流,可能在這個過程中,老師的要求會比較嚴格或者是和個人的想法不太一致,但是一定要多多溝通,這非常關鍵。積極合作、聽取別人的意見非常重要。

以上兩文共同第一作者國家優青基金獲得者天津大學副教授李炳志:個人認為,作為青年老師,在團隊中參加大項目,能夠得到更多的鍛煉,有更多的機會接觸科研難題,對科研能力的提升和科研方向的凝練非常關鍵。在大專案中提升自己的視野後再選擇具體細緻的科學問題就會少,就能少走彎路。有志科學研究的人應多申請參加大型的國際合作專案,緊盯國際學術前沿,能對學科發現方向做出一些預判,這為科研能力的全面提升提供了難得的機會。科研就是一種探索,簡簡單單就能完成的科研非常少,想有所突破,就必須有耐心,有恒心,還要有堅持不懈的好奇心。雖然科研工作很累很苦,但總有遠大目標的吸引讓人繼續砥礪前行。(北方網編輯曲璐琳)

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