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◆孟安明： 第十一、十二、十三届全国政协委员，九三学社中央委员会委员、北京市委会副主委。发育生物学家，中国科学院院士，清华大学教授。 “水熊虫在显微镜下才看得见，放它到开水里煮，煮不死；放到液氮里冻，冻不死，它的结构和生理特征很奇特。如果研究清楚它的结构成分和特性，我们的建筑、战士的防护服可能会有革命性的改变……” “马达加斯加的变色龙里，有的能改变颜色，有的能改变形态。一条挺大的变色龙，当它落在枯叶或者树干上时，原本立体的手一下子扁扁薄薄的，不仔细看，难以分辨。要是把它研究清楚了，是不是也很有意义？” 身居清华大学医学科学楼一楼一间紧凑的办公室，在隔壁实验室装修叮叮咚咚的声律之中，孟安明快意地畅谈着他所认识的自然界的神奇和广阔—— “建房子都有个蓝图吧，需要很多工人对照图纸去建。你看生物就不需要。像我们研究的胚胎，当它们的神经系统、血液系统还没出现的时候，它自己就知道一步一步地该怎么走。” 无论是在文章中看到过的水熊虫，还是自己曾眼见的“伪装高手”变色龙，或是他时常研究的生物胚胎，都遵循着一套看不见的自然程序，自主组装出一个完整的生命体。 人类科技发展到今天，能够制造宇宙飞船、汽车，但却无法组装一个活的生命体，这足以证明生物的复杂性。而这，也让研究了大半生的发育生物学家孟安明，时常生出新的困惑： “我们人类总在强调干净的环境、安全的食物。但你看苍蝇，生活的环境多肮脏，它是怎么保证不被那些病毒细菌传染的，它们是怎么进化的？改变了什么？我们跟它的哪个地方不一样？如果把这些机制搞清楚了，对我们防御抵抗病毒有很大的借鉴意义。” 当话题从遥远回归到当下，才开始逐渐明白眼前这位生物学家，在那些纳米级分子、厘米级个体的研究对象身上，怎样安放了自己头顶的星空，和脚下的麦田。 ■信奉和选择，最终会造就自己 平头、圆脸，个头不高，四肢健壮，语速快且音量大。四川街头，这样体貌特征的50岁左右川籍男性，正满街行走。 离开四川大竹家乡已37年，此时孟安明再回四川，他可以凭借相似的体貌特征，毫不费力地融入其中。 但用不了多久，他又会被辨认出来。 在百度百科搜索大竹一词，孟安明的名字被列入当地“著名人物”一栏，与他齐名并居的十来位人物当中，有著名禅师、清代知府、抗日英雄、将军、画家、诗人，以及比他年轻得多的流行乐创作人、青年作家。 发育生物学家的工作实质，往往并不如头衔来得高雅。 孟安明的鱼房是一间百来平方米的大房间，里面规律排列着数千个水族缸和繁殖盒，当中游弋着处于不同生长阶段的3万多条斑马鱼。 这种全身布满多条深蓝色纵纹似斑马的热带鱼，性情温和，和人类基因有着87%的高度相似性，就是孟安明的实验模式生物。 选择斑马鱼作为模式生物，是因为这种3-5厘米长的脊椎动物，许多基因及发育机制与人相似，而且它们早期的胚胎透明，又在体外发育成长，方便观测。 目前，我国有250个以上的实验室利用斑马鱼开展相关科学研究。国内第一家以斑马鱼为模式动物的发育生物学实验室，就是孟安明在清华大学白手起家组建的。 孟安明的科研之路，一开始也并不是瞄着发育生物。他本科学的是农学，毕业后在中国水稻研究所搞水稻育种。后来去了英国读博，做的是鸟类分子遗传学。回国后博士后期间本来打算研究野生动物，但受限于现实条件，又转而研究家禽家畜。博士后出站孟安明在中国农大有个实验室，带着几个硕士生做自己感兴趣的科研，经费不是太多，但还凑合。 这种小富即安的日子，不料却被一封美国来信打破了。 1995年的一天，一个叫林硕的人从美国寄来了一封信，信上问他：“你是不是在中国水稻研究所工作过的孟安明？如果是，请把电话告诉我。” 这个林硕，以前是中国农科院茶叶研究所的研究生，孟安明在中国水稻研究所时，与在杭州的四川老乡一起玩时认识的。自此，林硕每天都会打电话给孟安明。原来，他正在美国一所大学创建实验室，准备用斑马鱼做相关的研究。从他的描述中，孟安明开始知道了什么是斑马鱼，什么是发育生物学以及用斑马鱼来研究多么有意思。他力邀孟安明能去帮他一下。 为难的孟安明问他：“要去多久？” “至少三年吧。” “三年不可能，我这边的实验室怎么办？三个月可以保证。” “那你先来吧。” 就这样，孟安明去了美国。 当时在农大，孟安明做的研究是关于母鸡的产蛋性能的分子标记筛选。但机械化的养鸡场不容易进，好不容易进去了，不过就是走马观花地看一圈，数据都是别人收集提供的，如某只鸡产了多少枚蛋，每枚蛋的重量是多少。 “实际上我对这些数据是心里打鼓的，不知道是不是真的一个一个的蛋称出来的。”这样做了几年，也没有什么重要的发现。 研究斑马鱼之后，孟安明喜欢上了斑马鱼和发育生物学，就边做边学，开始了胚胎发育相关的分子机制研究，在美国一待就是两年半。回国后，他进入了清华大学生物系，继续以斑马鱼开展胚胎发育研究。 回顾几十年来兜兜转转的科研道路，当这些叫做机缘也好、巧合也罢，或是被动的现实摆在面前时，孟安明的选择，就好像生命本身的进化一样，适者得以生存、繁荣。 ■生物博弈 “那么小一个细胞，里面有蛋白质、脂类、还有糖。我们想想都觉得太拥挤。它是怎么把这些东西有序地存放起来，然后按需利用并且高效利用？” 博弈论，作为数学的一个分支，起初用于分析结果为失败的一方把东西输给胜利一方的零和游戏，由喜欢玩扑克的数学家冯·诺依曼发明，主要用来量化不同选择的优劣。 等到50年后，这一理论开始进入生物学领域，应用于物种之间的生存竞争。 当人们开始意识到，动物和人一样，可以从多种不同的策略中进行选择时，也有科学家认识到，既然动物能够凭借先天行为进行博弈，那么博弈论也可以延伸到生物分子当中。 新冠这种病毒的肆虐，在孟安明的眼中，和生物一样遵循着自然规律：“生物都在博弈，病毒要想生存下去，它们也要进化，找到一个可生存的环境，看是不是能够一下子扩大规模，风光一把。” 并非没有应对的办法，“比如说蝙蝠身上携带冠状病毒，但不发病，说明蝙蝠有能够对付病毒的办法。我们借用这种办法成不成？” 人类的吃、住、行当中，也有许多跟仿生有关的技术应用例子，“你看天上的飞机，它借助了蜻蜓的翅痣使飞机的机翼更结实，隐形飞机仿照了飞蛾的形态；还有模仿了海豚升降沉浮原理的潜水艇……” “当了解了其他生物是怎么生存并保护自己的，同样作为生物的人类，也可以借鉴使用这些智慧和知识。” 基因编辑这项革命性技术，是当今生命技术中一项重大技术进步。自2012年第三代基因编辑技术CRISPR-Cas9被发明以来，已在全球各地分子生物实验室里广泛地应用。 “这个技术出来之前，要精准、高效地改造任何一种生物的基因，大家都找不到途径，没有好的办法。CRISPR-Cas9技术一经出现，立即得到广泛应用。” 孟安明在运动观上也奉行着进化论，他有长期运动的习惯，坚持每天步行两万步以上的运动量。“现在有个误区：心脏跳动的次数是固定的，因为运动多使得心脏跳动的次数太多，导致寿命变短了。事实上并不是那么回事。” 明知道相熟的科学家中也有不爱动的代表，对于他们所推崇的生命在于静止的观点，孟安明也毫不谦让地“怼”起来： “人的各种组织器官是有自我损伤修复和细胞更新能力的，我们体内都有一些干细胞，它们会进入人体的许多组织。比如心脏每年要替换掉1%的心肌细胞，假如说经常锻炼的人可以替换2%，那么经常锻炼的人每年有2%的新生心肌细胞，而不锻炼的人只有1%。” 科学家的缜密，还体现在对细节问题的兼顾上。“比如说走路走多了，膝盖疼，不要紧，一开始先循序渐进，让膝关节周围的肌肉长出来，当肌肉分担了膝盖的压力，疼痛的问题是可缓解的。” 生命的复杂和奇妙，仅仅用博弈论难以解释殆尽，但探索生命奥秘的过程，本身就充满了人类对进化产生的哲思。就像孟安明反复强调的：人和其他动物的根本不同，还在于认知能力的强弱。 ■处于某种链之中 光刻机，这个跟高科技产业关联紧密的网络热词，也同样被孟安明关注。 “我们现在要解决光刻技术，大量投入，最后做出来的还是光刻机，大概也就能赶上人家的水平。能不能换一种材料？将来做芯片的话不需要硅胶，现在不是有石墨烯吗？石墨烯难道就是最好的吗？也不一定，也可能有更好的材料。” 被炒得沸沸腾腾的“卡脖子”问题，在孟安明的一连串假设中，似乎也不再“卡”了。他从科学的眼光出发，提出了解决问题的另一种思路，也对当前可能蔓延的“实用主义”有所警惕。 “现在真正‘卡脖子’的，是我们的科研能力。”在论证能力建设的重要性时，孟安明又举了这一次举国抗击新冠病毒的例子：“要不是靠过去十几年对科技的大量投入，这一次抗击新冠病毒可能就要吃力得多。现在不止大公司可以做核酸检测，小公司也做得了，只是可能里面有不同的窍门。” “再比如说抗体，可以用不同病毒上面的不同蛋白，甚至是用核酸来做抗体，也都有很多单位可以做。要是还停留在SARS那个时期的水平，没基础的实验室做起来就很困难。” 目前，科研主要强调满足国家需求。“问题在于，我们国家的需求是什么？是跟市场的需求一样吗？”孟安明一步一步地推理分析，现在一个新发现、一个新发明，马上就可能创造一种新需求。而这种新，来源于基础研究引发的重大突破。 “基础研究的突破往往是预想不到的。此时，我们可能并不知道它是什么，但不影响我们寻找它、发现它。”在全国政协履职的10余年间，他也不止一次阐述过这种观点。 正如生物进化受到周围环境的影响一样，孟安明也很关注新冠病毒对经济造成的影响，进而担忧科研方面的经费会不会受到影响，毕竟支持科研是既要顾眼前，也要管长远。 正如处在某种链之中，孟安明努力担当好承接的角色。对那些进入自己实验室的博士和博士后，“带他们进入科学研究的殿堂，比如拿到一个数据，应该怎么来处理？我们要展现一个结果，基本方式是什么？要引用别人的一些数据，应该注意些什么？” 一个优秀的加工者，应该想办法保障“终端产品”品质。“当学生从我的实验室出去后，得知道科学研究是个什么样的概念，具备发现问题、分析问题和解决问题的能力。有了这种能力，无论他们将来做什么，都会与没有受到过良好科研训练的人不一样。” 某种意义上说，这也是进化的一种。 |
