编者按:
世界知名结构生物学家,美国普林斯顿大学教授,美国国家科学院外籍院士颜宁因为最近的一则演讲《归去来兮》而刷屏,她宣布将在从清华赴普林斯顿大学任教5年后再次“海归”,担任深圳医学科学院的创任院长,立志让深圳成为全球生物医药的创新高地。
她如何从一个热爱文科的高中女孩成长为科学家的故事《颜宁:独属于科学家的奖赏》,记载在腾讯出品的《成为科学家》一书中。该书2021年5月由中信出版社出版后,成为了今年最受青少年喜爱的科普畅销书之一。
该书还真实呈现了屠呦呦、钟南山、张益唐、王贻芳、常进、鲍哲南、许晨阳等知名科学家的成长经历、对科学启蒙的认知过程和探索未知领域的艰难与突破,希望以此鼓励更多青少年树立成为科学家的远大志向。
腾讯董事会主席兼首席执行官马化腾在该书序言《星光照耀逐梦路》中写道:“我们希望向公众展现‘科学的世界’与‘世界的科学’,让科学家走到聚光灯下,成为公众特别是孩子们眼中的“明星”,让更多人受到科学精神的感召。”
撰文|关琪
征服之后的畅快
2019年4月30日,春光明媚的普林斯顿大学。临近中午11点半,颜宁从睡梦中醒来,发现手机和邮箱被“祝贺”“恭喜”的信息淹没了。她握着手机愣了一会儿,完全不知道发生了什么。前一天,她像往常一样工作到凌晨,学生和同事们都知道颜宁习惯在夜深人静时“错峰”工作,极度的安静能够令她不受干扰地沉浸在生物学的微观世界里。睡前,她为中午的教授午餐会订了11点半的闹钟,结果短信和邮件比闹钟更早地让她清醒过来:就在半小时前,美国国家科学院公布,结构生物学家颜宁当选为美国国家科学院外籍院士。所有人都在祝贺她,而这位42岁年轻教授在朋友圈后知后觉地发问:啥?一醒被贺傻了,什么事?
美国国家科学院有150多年的历史,每年在世界各国评选出科学领域最杰出的代表、为人类科学事业做出了巨大贡献的科学家,授予科学院院士称号。
这个职位不接受申请,完全由现任院士发起提名,通过投票选举产生。此前半个世纪,入选的中国大陆学者总共21人,其中包括杨振宁、华罗庚、袁隆平等。颜宁在结构生物学领域的成就是世界公认的,她获得了国际上的多个奖项:国际蛋白质学会“青年科学家奖”、赛克勒国际生物物理奖、《自然》杂志“中国科学之星”、魏兹曼女性与科学奖......
不过,与她在这个春日中午的反应一样,对颜宁来说,发表论文、荣获奖项永远不是最令人兴奋的时刻。从过去到现在,能让她每天沉浸在实验室14~16个小时的不是别的,完全源于她对分子世界非凡的好奇心,以及发自内心的对探索的强烈渴望。
颜宁曾经带的博士生殷平在多年以前就见证过一个这样的时刻。那是2009年9月,他们的课题脱落酸受体结构正在攻坚阶段,他和师弟师妹在实验室值守,颜宁在隔壁自己的办公室解结构。夜很深了,大家都很疲惫,就在这个时候,颜宁突然从办公室跑了过来。“我们看到那个东西了,”她兴奋地说,“光看到还只是一方面,关键是我们知道它为什么会起这个作用,我们是窥探这个世界奥秘的第一拨人!”
殷平深受震动。颜宁当时32岁,刚从普林斯顿大学回国两年,师徒之间实际上算是同龄人。实验室那时刚刚起步,脱落酸受体结构又是一个国际竞争相当激烈的项目。殷平是第一次做结构生物学的课题,每天担心实验做不好、进度赶不上,承受了不小的压力。然而在那一刻,颜宁那种像小女孩一样闪耀着的激动直抵他的内心,他第一次在科研中体会到如此程度的快乐。后来殷平也选择了科研道路,成为一位年轻的结构生物学教授。他从未跟老师说过自己的选择是否跟那天的感受有关,但他的确一直都记得那个夜晚。殷平说:“确实很兴奋,我听她这样讲的时候,自己会感觉非常亢奋。我也会觉得做science(自然科学)搞了半天,真正的奥妙或者奇妙之处就在这儿。”
颜宁从事的结构生物学是生命科学最基础的研究领域之一。在生物学意义上,人体可以被看作一台自成系统的生化反应器,一个细胞就是一座生机勃勃的工厂,它们消耗能量和原料来生产各种不同的产品,主要是蛋白质,这种物质能执行几乎所有重要的生理功能。以蛋白质为基本组成单位的各种分子机器分秒不停地运转,维系着我们的吃喝拉撒、生老病死,它们没有智慧,但确实知道该做什么,并且效率极高。
正如要修理一辆汽车就必须了解它的每个零件有几颗螺母、如何发挥作用,结构决定功能,对生物的一切了解也同样基于结构。然而我们可以拆开一辆汽车研究它的零件,却不可能用同样的方法观察动物和人,更何况分子世界的尺度实在是太小了。
人体内最大的细胞是成熟的卵细胞,它们的平均直径是0.1毫米,人体最小的淋巴细胞直径只有6微米(1微米是千分之一毫米)。而那些在细胞内部和细胞膜上发挥重要功能的蛋白质,即使是最有想象力的人,恐怕也很难确切地描述它们的尺寸。我们只能通过科学家们来了解我们自己。这就是结构生物学家的工作:想办法探寻那些对人类至关重要的小零件长什么样、如何运转。这是一门完全源于好奇心的科学,是人类想要破解关于自己的“源代码”。想想吧,就像是一台计算机在没有程序员指令的情况下开始对自己进行拆解、分析,这本身就是一个生物奇迹。
自2007年独立领导实验室以来,颜宁在核心学术期刊发表了近80篇科研论文,差不多每篇都意味着一个新发现。在她和她的团队之前,世界上没有任何人看到过那种叫GLUT1的膜蛋白是如何把我们赖以生存的葡萄糖运输到细胞里面的,也没有人知道真核生物细胞膜上那些专门控制钠离子和钙离子通过、对神经传递和肌肉收缩等生理过程有重要作用的孔道是什么结构、如何发挥功效......
“你不想知道月球表面或者海底是什么样的吗?同样,我就是想知道支撑我一切生命活动的这些生物分子长什么样,更进一步看看它们是如何组装在一起来完成包括呼吸、心跳、思维、做梦、生老病死等各种生命功能的。”颜宁说。
她与一位女性登山者有过一次交谈,她问对方:你一座一座山去攀登,上瘾吗?登山者反问:你做科研,不是一样吗?
颜宁说:“我想了想,一样之处可能是征服之后的畅快。不同之处是,科研不希望知道山峰在那里,也许科研更像探索太空。To know the unknown (探索未知)。”
基础科学是奇妙的、重要的,但与此同时,“基础”二字也意味着与应用和大众生活的距离。结构生物学起源于20世纪50年代,在不到70年的时间里,至少有30个诺贝尔奖与结构生物学有关,但公众熟知的只有一个:1953年2月28日中午,剑桥大学的年轻科学家弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森步入位于国王学院斜对面的老鹰酒吧,宣布他们发现DNA(脱氧核糖核酸)是由两条核苷酸链组成的双螺旋结构。
记者在采访中常会问颜宁的一个问题是:您的研究有什么用处呢?
“我们现在做的确实很基础,也许这一辈子都没有用,但也许过多少年就有用了。就比如‘波粒二象性’这么基本的东西,最开始也没有人去想它有什么用啊,但是到现在为止,多少应用都是跟它有关系的。”颜宁说,“真正做科研的时候,我其实就是觉得这个东西很好玩、很神奇,大家不知道这是怎么一回事儿,我想把它弄明白。混混沌沌地活着和很清楚地活着是两种不同的概念吧?我们做的是结构生物学,很多时候是直接‘看到’它,这是第一步。你想,有多少机会能让你变成世界上独一无二知道一件事情的人?”
闺密
回忆儿时,人们往往难以分辨某段记忆究竟是真实发生过,还是源于自己的想象。时间会让大脑渐渐变得不可靠。不过颜宁至今都很确定,她的确清晰地记得初中第一次从生物课本上知道“细胞”这个概念时自己的心理活动:盯着书本,想象着自己如果能获得《西游记》中最喜欢的角色美猴王的超能力——72变,那么她要变得无限小,小到能钻进人的身体里,钻进组成人体的每个更小的细胞里,去看看里面到底在发生什么,是不是有一个微型宇宙。那是一个小女孩一闪即逝的幻想。10岁出头的颜宁当然想不到自己日后会成为世界上最出色的结构生物学家之一,将探寻生命在分子尺度上的奥秘当作毕生追求的事业。但不得不说,有些东西或许在很早的时候就已经初露端倪:只有极少一部分人天生就怀有对事物纯粹、天真的好奇心。这是一种非常宝贵的天分,如果你想要成为一个科学家,它甚至比数学、物理或者化学这些“知识”重要得多。
事实上,在2000年8月去普林斯顿大学读博士研究生以前,颜宁并不仅仅对生命科学感兴趣,更确切地说,她对生命科学的兴趣尚未明显地超越其他事物。世界上有趣的事情太多了,它们平分秋色地吸引着颜宁的注意力。放学回家后,她总是听广播到黄昏,等到天色完全黑下来,会一边看窗外的星空一边思索“宇宙到底有没有边”之类的问题。她喜欢古诗词,好奇古人的遣词造句出典何处。她成日捧着一本豆绿色封面的《成语词典》逐条翻看,顺便把整本词典背了下来,那是她高中时期乐此不疲的“课间游戏”。
颜宁也跟许多女孩一样喜欢明星八卦。基于做会计的母亲一直以来“做一件事就要做到最好”的教育,她相当认真地考虑过未来做一名娱乐记者。可惜的是,这个计划还没来得及迈出第一步就被迫宣告流产。在颜宁念高中的20世纪90年代初,中国社会对科学技术的崇拜达到顶峰,人们坚定地认为最聪明的孩子就应该去学习最能体现人类聪明才智、最能为国家创造实际价值的知识——“学好数理化,走遍天下都不怕”。颜宁的成绩是年级第一,班主任老师坚决不放她去文科班。
颜宁接受了安排。她的性格一点儿都不乖顺,恰恰相反,这么做唯一的理由是她本能地不愿给自己设置界限。下一次类似的情形出现在她考上清华大学的时候,因为舅舅是医生,父母都很希望她学医,但她害怕解剖。生物和医学看上去挺接近的,又因为她听说“21世纪是生命科学的世纪”,于是她选择了生物系。
颜宁说:“到现在为止,我决定的是我不做什么。其他东西我很好奇,都很想去试一试。”这个简单的原则一直在她人生的重要关口发挥着作用。她从来不喜欢做长期计划,就像她总是挂在嘴边的:“计划赶不上变化。”“每个人的人生都是与众不同的,每个人必须为自己做主,并为自己的任何决定负全责。”
1996年秋,颜宁成为清华大学生物科学与技术系的一名新生,按清华的传统编号称“六字班”。大学里,她一如既往过得自在,游泳、打乒乓球,战胜“五字班”的师兄成功当选系学生会主席,做了系刊的主编,还组织师弟师妹采访老师。更重要的是,她在这里结识了一群对自己影响很深的好朋友,包括她至今引为至交的闺密李一诺。
李一诺是颜宁的同班同学,两人的友谊源起大一暑假,因为各怀心事都没有回家的两个女孩在打饭的路上碰见,在蝉鸣声中相互倾诉了彼此的秘密。相熟之后,她们发现彼此既相似又不同,相似的是两人至情至性、不在意旁人评说的个性,不同在于,用李一诺的话说,自己是“无趣地奔前程”,而颜宁是“有趣地没前途”。
李一诺是山东省的保送生,自小聪明优秀,对自己未来的规划相当有主见,想到什么便立即动手去做。颜宁乐得跟从她的计划。好友用功,颜宁便也成了在自习室待到最晚的人。在李一诺的规划下,两人在大二就考完了师兄师姐们通常大三才会去考的托福和GRE(美国研究生入学考试)。李一诺的爸爸在帮两个女孩报名托福考试的时候错将颜宁名字里的Ning拼成了Nieng,导致颜宁后来只好用这个名字申请学校。李一诺知道后笑说,等你以后成功了,这名字肯定好,“因为叫Ning Yan的肯定一大堆,但Nieng Yan只有你一个”。十年之后,一语成真。
颜宁吸收了好友的执行力和严谨,李一诺则吸收了颜宁浪漫的一面,她在颜宁的鼓动下开始恶补从来没读过的金庸小说,看从来没看过的“花边电影”,半夜在校园里游荡,按照颜宁给的“寻宝地图”寻找一盘录音带。那是颜宁送她的生日礼物,里面录了很多颜宁想对自己说的话。10年之后,李一诺作为分子生物学博士毕业于加州大学洛杉矶分校,进入麦肯锡咨询公司工作,迅速成为全球董事合伙人。一位她们共同的老师在知道两人的发展后非常惊讶,对李一诺说,他原本以为会是反过来的:李一诺会成为“靠谱的科学家”,而颜宁会成为“一个每天胡说八道的商界人士”。或许朋友就能起到这样的作用:让你发现更多面的自己。
大四伊始,李一诺联系了诺和诺德中国研发中心写毕业论文,于是颜宁也在那年深秋毫不犹豫地申请了诺和诺德公司实验室的实习职位。那是她第一次正经地接触科学研究,那段经历让她得出了两个结论:第一,她喜欢做实验,这是一件让人快乐的事;第二,她讨厌公司朝九晚五刻板的节奏,尤其不喜欢复杂的人际关系。公司天然属性导致的阶层划分使得研究人员不能对自己的项目负责到底,因为一旦公司计划有变,即使你的项目再有趣,也存在被砍掉的风险。颜宁认为:“我觉得在实验室才能找到我想要的自由。”
颜宁决定走出去,去更广阔的地方看一看。恰逢当时在普林斯顿大学做分子生物学系助理教授的施一公到清华大学做报告,颜宁那天生病没去听,同寝室的同学回来兴高采烈地谈论施老师的研究多么有趣、普林斯顿大学如何优秀。施一公是1985年清华大学生物系复系之后的首届本科毕业生,也是当年结构生物学界备受瞩目的新星,博士后工作尚未完成便被普林斯顿大学聘用。2000年,也就是颜宁本科毕业那年,施一公负责面试申请普林斯顿大学的亚洲学生。颜宁给施一公写了一封英文邮件,清晰地陈述了自己的能力优势、过往经历和未来想法之后,在邮件的结尾写道:“我觉得自己各方面的能力都很出色,我希望把时间花在更有价值的地方。但申请出国太浪费时间和金钱了,如果普林斯顿大学录取我,我就不用再花精力申请别的学校了。”
“你终于会做实验了”
颜宁是在一个清爽的傍晚到达普林斯顿大学的。从大巴车上下来,她看到眼前居然出现了一座城堡。两棵巨大的雪松姿容挺拔,萤火虫的光亮星星点点、若有若无地在她身边盘旋,树下有人在弹吉他,歌声飘散在夏末清凉的晚风中。她只花一秒就确定了自己喜欢这个地方。那一刻她当然想不到,接下来,她将在这里度过后来被她自己描述为“暗无天日”的两年。
或许是因为跳脱的性格和发散的思维方式,颜宁最开始并不适应实验室的节奏。有时她会在无意间犯一些小错,更多的时候似乎所有步骤都是对的,所有设计看上去都合理,但不知道出于什么原因,实验就是没有结果。她所在的实验室当时的主攻方向是细胞凋亡的分子调控机制。凋亡就是细胞的程序性死亡,是我们的身体聪慧地清除多余细胞的过程,就像在变成青蛙的过程中,蝌蚪的尾巴会渐渐自动消失。细胞凋亡的异常是癌症发生的重要指标之一。揭示细胞凋亡的分子机理不仅可以加深对基本生命过程的了解,还能够为开发新型抗癌药物提供重要靶点和线索。这是当时领域内的热门研究方向,只是说一说都足够让人激动。一年多的时间很快过去,实验室的其他同伴纷纷取得成果,已经有同年级的同学在国际顶级的学术期刊《细胞》上发表论文,颜宁却是“什么都做不出来”。她感觉自己被卡住了。
除此之外,普林斯顿大学的确是完美的学校。在这座历史悠久、风景如画的小镇,给他们上课的老师大多是老教授,许多经典论文和课本知识都出自他们之手,科学发现讲起来就像历史故事般引人入胜。课堂上没有教材,老师带着学生一篇一篇地研究经典论文,告诉他们“任何经典的paper(论文),你都可以找出它的瑕疵”。无论多年轻的学生都被当作young scientist(年轻的科学家),他们受到充分的尊重,从来不怕跟导师或系里的教授产生学术争论。本质上,科学就是反常识的、永远在革命的。“权威”的概念在颜宁心中越来越淡。她聪明又勤奋,沉淀了许多对于一个科学家至关重要的特质,但此刻还缺少一点儿后来被她称为“科学直觉”的东西,信心也还在路上寻找她。
“直觉”是一种令人神往却又难以捉摸的技能,尤其是对结构生物学来说,在以X射线晶体衍射为主要研究手段的年代,科学家们想要看到一个结构大体需要三个步骤:第一,在体外培养出性质稳定的蛋白质;第二,创造合适的反应条件,使蛋白质长成足够大、质量足够好的晶体;第三,通过X射线衍射观察晶体,回收数据,解析出三维结构。第二步“结晶”是公认最困难的环节,如何寻找合适的结晶条件,全凭科学家的设计和经验。很多时候你可能得从一万条路当中找到正确的那一条,那么如何才能预知哪条路可以最有效地解决问题呢?毫无疑问,有些直觉是可以习得的。这就是为什么结构生物学的学生被要求进行大量的实验训练。通过这种方式,他们开始获知哪些方法可行、哪些不可行,与此同时,这也增强了他们解决问题的具体技能。
颜宁开始天天泡在实验室。只要手头没有实验,她就在一边默默观察实验室其他成员的操作。导师施一公做实验可谓赏心悦目,似乎每个步骤都已经印在他的脑海里,一旦开始便行云流水,一气呵成。她仔仔细细地看着,记下:施老师换移液器枪头的时候总是按特定的顺序,连给标签纸折角都有特定的方法。他对颜宁说,这些看起来微不足道的“小手脚”都是为了避免瞬间分心可能造成的失误,有时,很可能是一个甚至连你自己都没意识到的小失误导致整个实验前功尽弃。颜宁记住了导师的这句话:“不是我们实验做得快,而是我们犯的错误少,弯路走得少。”
她也喜欢看师姐吴嘉炜做实验。师姐是整个实验室作息最规律的人,工作量却不比任何一个人少,甚至更多。她的工作台永远条理清晰,做完实验立即收拾得干干净净。师姐告诉她,自己每天晚上睡前都在头脑里预演一遍第二天要做的实验,包括可能出错的环节和细节。这也慢慢成了颜宁的习惯。
颜宁还经常观察实验室年纪最大的师兄、施一公的得意门生柴继杰。柴继杰只比施老师小一岁,考进实验室读博之前在丹东的一家造纸厂工作,完全没有受过科学训练。他极其聪明,也许是因为非科班出身少了许多条框限制,实验中常有出人意表的想法,不按常理出牌,甚至会自创一些protocol(实验流程)。颜宁说:“后来,当我的经验积累得多了,我不由得感慨,可不是吗,生物学研究里哪里有这么多的常理?所谓protocol,不过都是经验的积累。只迷信别人的经验,又怎么能创新?”必须承认,有些方面的直觉是无法传授的。经过长时间的积累和内化,这些直觉才能自己生长,在特定的时间和地点与特定的头脑碰撞。
2003年1月11日,颜宁在无数个场合提到过这个日子。那一天,在普林斯顿大学,她独立设计、完成了一个极为复杂的生化实验。极少直接夸人的施一公第一次热烈地表扬了她:你终于会做实验了。
选最难的那个
颜宁觉得不是她选择了科研,而是科研选择了她。
说不清为什么,那天之后,在没有任何外界压力的情况下,她的身心完全沉浸在了实验当中。她主动接下了实验室的好几个“硬骨头”,越挑战越兴奋,沉迷在那些巧夺天工、精巧无比的分子机器当中。她迷上了晶体们。结晶简直是一门艺术,它们在偏振光下就像五颜六色的钻石,有的轻巧若羽毛,有的状如废墟上拔地而起的高楼,还有的长成凤凰羽翼的样子,仿佛马上就要涅槃重生。它们像钻石一样美,不,它们比钻石更美。“你看我们这个晶体,英文叫crystal,水晶的英文也叫crystal,这个crystal可比那个crystal要贵很多很多呀。”颜宁说。
完成难度最大的结晶步骤之后,晶体需要被送去同步辐射实验室进行X射线衍射。距离普林斯顿大学最近的同步辐射实验室位于长岛,车程大约两个半小时。有半年时间,颜宁在同步攻坚调控细胞凋亡的两个重要蛋白质CED—4和CED—9,平均每两周就要跑一次长岛。由于使用需求频繁,正常申请的上机时间不够用,她总是见缝插针地申请在线站维护的时间去收数据,也就是晚上11点到早上7点。
于是,每隔两周都会有那么一天,颜宁在下午出发,沿着公路开两个半小时车抵达长岛,把后备厢里的显微镜、装有晶体的泡沫塑料箱、工具箱、零食袋子连同一架三层小推车一起,一样一样搬到同步辐射实验室的线站。接着她会去附近一家名叫“喜福会”的中餐馆吃晚饭,到临时宿舍睡上两个小时,然后在晚上11点准时出现在长岛的实验室里,“精神抖擞地开始持续8个小时的实验”。她在那些日子里养成了在深夜工作的习惯,直到现在还保持着这样的作息。同事和学生们都知道,颜宁是“在中国过美国时间,在美国过中国时间”,她常常晚上10点出现在实验室,神采奕奕地跟准备离开的学生打招呼。
在那半年,颜宁往返长岛20余次,绝大多数时间都是一个人。她很少感到孤独,也从未觉得有什么事情是自己不能处理的,“压根儿没觉得因为是女生,体力可能不足,会不会有安全问题啊”。有一次,颜宁正好跟师弟一起去做实验,遇到大塞车,旁边的一辆大货车刮花了她的车门。她从来没遇到过这种事,打电话给导师施一公求援。施一公在电话里问:你们人都没事吧?哦,那就好,赶紧开车上路吧,你车里的晶体可比你的车贵重多了。颜宁开的是刚买不到一年的新车,之所以不像大部分同学一样买二手车,是因为她愿意多花一点儿钱来省下很可能会耗费的维修旧车的时间。但在那个时刻,她“发自内心地觉得他老人家说得很对”,比起为了晶体所付出的心力,一辆车真的算不了什么。颜宁说:“那一刻我前所未有地明白,所谓价值,在于你最看重的是啥,与金钱无关。”
至此,科研超越其他事物,成了颜宁生命中不可或缺的东西。她把自己的好奇心全部投入,而科研回报给她世界的奥妙、成就感和美。她感受到充盈的信心,实验顺风顺水,没有什么能再阻挡她。攻读博士学位期间,她研究的是线虫和果蝇中控制细胞凋亡的通路,阐明了该通路的生物化学基础,因此获得了2005年由《科学》杂志和美国科学促进会评选的北美地区“青年科学家奖”。这一奖项专门用来奖励最优秀的生命科学博士毕业论文,在全球范围内每年只有5人入选。
到了博士后研究阶段,颜宁的思路已经转向要去挑战最难的课题,过世界上最大的关。2004年,施一公决定转型做膜蛋白结构研究,实验室的很多同门都感到压力很大。众所周知,膜蛋白极为特殊的性质让它们成为最难被观测的一类蛋白质。膜蛋白数量庞大,是很多基础生命活动的重要承担者,在FDA(美国食品药品监督管理局)批准的上市药物中有一半以上以膜蛋白为作用目标。人类在1957年就获得了历史上的第一个蛋白质结构,然而直到1985年,也就是28年后,人类才第一次看到膜蛋白的三维结构。科学家们不懈攻坚,至今对它知之甚少。“打关吗,”得知实验室的转型方向后,颜宁心想,“玩儿膜蛋白最难,那我就去做这个。”她发现,不知道从哪天开始,自己的生活好像真的跟科研完全扭在了一起。“我就发现除了research(研究),很少有让我喜怒哀乐这么重的事情了。”一年半以后,她做出了实验室的第一个膜蛋白结构。
一招毙命
2006年年底,趁博士后研究课题告一段落,颜宁回到北京看望父母,顺便去清华大学探望了自己曾经的系主任赵南明,赵老师帮她写过推荐信。
“你的科研怎么样呀?在《自然》杂志发论文了吗?”见了面,赵老师问她。
“我发了呀。”颜宁挺骄傲地说。
“那你想回来做教授吗?”
“可以啊。”颜宁以为老师在开玩笑,嘻嘻哈哈地回答。
赵南明没有开玩笑,10天后,颜宁在清华大学医学院通过面试,30岁的她成为清华大学最年轻的教授。
在那个年代,国内的生物学研究环境跟国外一流大学相比还有不小的差距。像颜宁这样已经崭露头角、被学术界关注的年轻科学家通常很容易在全球条件最好的实验室找到一份教职,接着稳步上升,直到拿到终身教职,前途是看得见的。而在这个时候选择回国从头建立实验室,则意味着极大的不确定性。许多人都对颜宁的选择感到诧异。事实上,颜宁只是在一如既往地做自己——一个“计划赶不上变化”的冒险家。她想研究最重要的问题——那些能拓展人类认知的问题,“稳步上升”并不是她所在意的。
颜宁在清华大学带的最早的一批学生直到今天都感到幸运。那时实验室刚刚成立,尚未形成“老带新”的完整链条,每个实验都是颜宁手把手教出来。颜宁喜欢穿帽衫和牛仔裤,头发绑成马尾辫,看起来跟学生没什么两样。在课题最紧张的阶段,这位“小师傅”每天晚上都在实验室里跟学生们一起做实验。大家平时换移液器枪头时,习惯了看到哪个就换哪个,但颜宁说不行,容易犯错,要严格按照顺序,这样万一多加或少加了溶液就可以从枪头的多少判断问题出在了哪儿。颜宁把最枯燥的点晶体环节变成了跟学生的比赛,她会在取得速度优势的时候得意地扬起下巴,炫耀说:“姐姐我用了不到一天时间就做出了你们三天的工作,我觉得你们还没有出师啊!”碰到学生跟她争论学术问题,颜宁会格外开心。“她永远都这样,”一位博士生回忆,“永远说什么时候你能把她说服了,她就觉得自己带出了一个真正的博士。”当然,这种时候并不多。大多数争论还是以颜宁的“胜利”告终。
从2007年到2011年,短短4年时间,颜宁带领团队解析出了5个膜蛋白结构,科研成果在2009年和2012年两次被美国《科学》杂志评选的年度“科学十大进展”引用。这在业界几乎是不可能的成就。一位师兄曾经带着惊讶问她,为什么你们做东西这么快?颜宁的答案很简单:“无他,就是避免走弯路。不论学生有多聪明、多用功,经验教训总是比不上你的。他自己磕磕绊绊地折腾半天,也许你和他一起工作几分钟就帮他绕开了陷阱。”
到了2013年,实验室已经运转流畅,节奏宜人,培养了几年的学生们也都跟着团队在核心期刊发了论文,不再有毕业压力。颜宁感到自己已经做好了准备。她停掉了那几个用来给实验室“练手”的研究方向,开始专攻膜蛋白领域的明珠——人源葡萄糖转运蛋白GLUT1。有同事劝她,你这样做是在冒险。更何况之前的几个方向看上去前景光明,未来有很好的应用潜力,不接着往下做实在太可惜了。
就连颜宁自己团队的博士生邓东也认为导师做了不明智的决定。他跟颜宁为此争论了很长时间。在邓东看来,人源的葡萄糖转运蛋白是前辈们努力了50年都没有做出来的结构,他们应该更保守一点,先从昆虫的同源蛋白做起。他当时已经拿到了一个昆虫的葡萄糖转运蛋白,并且成功让蛋白长成了晶体,只差最后的一步,X射线衍射,成功看起来就近在眼前了。
然而这一次,一向欢迎“顶撞”的颜宁坚决地否决了自己的学生。她完全理解邓东,先做同源蛋白,结构解析最难的三道关他已经过了两关;而要直接攻克GULT1则要重新从第一关打起。“但是从我这儿来说,就是你这一道关过去了,你就直接登珠峰了,而你那个三道关过去了,你也才到六千米的那个地方。”有能力登上珠穆朗玛峰的人不应该去爬玉龙雪山。
她对邓东说,你已经做到了这个程度,不缺一两篇《自然》或者《科学》的论文,我不在乎,你也不应该那么在乎。你现在有时间、有精力、还有财力去做一件事情,为什么要去做那个次等的,而不是那个最重要的?就直接一招毙命,拼了。
后来有学生告诉颜宁,师兄那天从你办公室出来是“绿着脸走的”。回到实验室他就跟师弟师妹们感叹,我们选择了一条不归路啊,可能得四五年才看得到结果。
邓东如今也做了教授,依旧在从事结构生物学方面的工作。关于GLUT1争论的结局是,他到现在都非常佩服颜老师的果决和胆量。
2014年6月5日,国际顶尖的自然科学期刊《自然》发表了颜宁团队解析出的人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的结构。诺贝尔化学奖得主布莱恩·克比尔卡将这项成果评价为“伟大的成就”,他对《自然》杂志说:“至今获得的哺乳动物膜蛋白的结构寥寥无几,但要针对人类疾病开发药物,获得人源葡萄糖转运蛋白结构至关重要。”美国国家科学院院士、加州大学洛杉矶分校教授罗纳德·卡巴克表示,学术界对GLUT1的结构研究已有半个世纪之久,从某种程度上说,颜宁“战胜了过去50年从事其结构研究的所有科学家。”
在凭借“对包括具有里程碑意义的人源葡萄糖转运蛋白GLUT1在内的关键膜蛋白的结构生物学研究做出突出贡献”斩获赛克勒国际生物物理奖后,颜宁的成果在主流媒体上引发了轰动。她看上去变成了一个公众人物,虽然她本人并不在意,依旧在微博上我行我素、自由自在。
反倒是好友李一诺看不过千篇一律、枯燥的报道,在自己的微信公众号“奴隶社会”上回忆了两人的友谊。“好像做科学就得绷着、端着、冷冰冰地严肃着,”她在文中写道,“其实科学家也是人,而且越是优秀的科学家越是有意思的人。”在她的眼中,颜宁的天真纯粹一如既往。
此时的李一诺也已经回到国内,她辞去麦肯锡的工作,自愿降薪三分之二成为盖茨基金会北京代表处的首席代表,渴望解决更大的问题。她还在北京创办了一所小学,致力于为孩子们提供个性化的教育。颜宁为她感到骄傲。这么多年过去,两个人同样都还在追求那点儿“与众不同”。在长久的友谊中,她们依旧不断在赢得彼此新的尊重。
无限的秘密
差不多就在颜宁自己的研究取得突破的同一时段,结构生物学领域也正在经历一场巨变。2013年起,冷冻电子显微镜技术取得了革命性的进步,单颗粒技术使得生物大分子复合体的结构可以直接用冷冻电子显微镜进行解析,并且分辨率达到了空前的原子级。也就是说,结构生物学家们不用再辛辛苦苦地想办法获取结晶了。如果结构生物学是一座山峰,冷冻电子显微镜的进步就像是为其建了索道,让山峰变得更容易攀登。
2015-2017年,颜宁运用冷冻电子显微镜技术陆续解析出电压门控钠离子通道和钙离子通道的结构。这些通道控制着神经之间电信号传递、肌肉收缩等一系列重要的生理活动,从理论上说甚至比葡萄糖转运蛋白更重要,然而颜宁明显感到了幸福感的下降。虽然它们很重要,获得的关注度也很高,但是当游戏变得太简单时,这对一个受好奇心和成就感驱动的玩家来说就没那么好玩了。
2017年,快要步入不惑之年的颜宁离开了工作10年的清华大学,接受了另一所母校普林斯顿大学的邀请。与10多年前回国一样,这个决定再次引起轩然大波。不过这次那个曾劝她不要太冒险的同事完全理解她的选择,他们这时已经成为好友,他知道颜宁就是这样的人。与外界的复杂猜想全然无关,颜宁只是想换一个全新的环境突破自己。
“她想要去检验她自己的边界在什么地方,”那位好友在一次采访中说,“这种欲望也是她想要去干科研这类事情的一个很重要的动力。我觉得这是一个很了不起的出发点。”
做生命科学研究久了,颜宁时常会产生一种卑微感。10岁时,她就曾望着窗外的星空思考人活一世的意义:既然太阳系总有一天会毁灭,不论贫富贤愚,到头来这一身难逃那一日,那人类熙熙攘攘、利来利往所为何来?这个问题,她至今也没有确切的答案。生命的出现让地球上的物质转换突然加速,创造出地球上原本不存在的大量物质,那么生命的本质又是什么?再往下将会怎样?人类创造了文化、艺术,但从生命的角度来讲跟动物并无本质区别。人类发明的机器没有一种能精巧过我们细胞之中的分子机器。与自然造物相比,人类是很卑微的。
但是没有关系,对她而言,真正的乐趣在于理解这个世界,在于亲自发现某种东西,并让它为人所共知。知道这个世界还有无限的秘密等待着被发现,她就可以像初中第一次在生物上知道“细胞”的那个时刻一样,兴致勃勃地去探索,去不断突破。
这是独属于科学家的奖赏。
-正文完-
附书籍简介:
《成为科学家》经过深度访谈,生动讲述了屠呦呦、钟南山、张益唐、王贻芳、常进、鲍哲南、颜宁、许晨阳、莉丽莎•兰道尔、马克•麦考林这十位老中青三代、十位中外科学家的人生故事。每一个科学家都用自己的故事传递着科学人生与自然、与社会的碰撞与交融。
十一届全国政协副主席、中国科学院院士王志珍、南方科技大学校长、中国科学院院士薛其坤、腾讯公司董事会主席兼首席执行官马化腾共同为本书作序,鼓励青少年把科学探索视为新时尚,将科学精神发扬光大。
瑞典艺术家、诺贝尔奖官方画师尼克拉斯·埃尔梅赫德(Niklas Elmehed)为书中科学家设计、绘制出形神兼备栩栩如生的肖像画,传递出科学家们的独特风采。国内一流设计团队创作了11幅体现科学家精神的科普插画和人物海报,用青少年喜爱的方式引发他们的阅读和探索兴趣。