關於顏寧的科研故事
導語：2017年5月7日從清華大學證實，顏寧已接受美國普林斯頓大學邀請，受聘該校分子生物學系雪莉·蒂爾曼終身講席教授的職位，將於近期前往就任該教職。下面是yuwenmi小編為大家整理的人物故事，歡迎閱讀與借鑑，謝謝!
近日在北京舉行的第九屆“中國青年女科學家獎”頒獎典禮上,來自全國5個省市及香港特別行政區的10位青年女科學家獲此殊榮。其中,年僅35歲的山東人顏寧因為在結構生物學領域作出的重要貢獻而榜上有名。
陰差陽錯走上科研之路
穿著隨意、說話隨心、做事隨性,面對灑脫率真、活潑快樂的顏寧,記者很難把她與“清華大學醫學院教授”、“國際青年科學家”這些身份和名頭聯絡到一起。2007年10月,不滿30歲的她被聘為清華大學最年輕的教授、博導;2012年1月,她從全球18個國家和地區的760名申請者中脫穎而出,成為28位“霍華德·休斯首屆國際青年科學家獎”得主之一。
其實,最初走上自然科學探索之路,對顏寧來說多少有點陰差陽錯。“上高中時我更喜歡文科,於是在文理分班時自己選擇了進文科班。但我的班主任老師堅持認為,成績全年級第一的學生當然要學數理化,就毅然決然地把我拉到理科班。”可以說,沒有當時“獨斷”的“伯樂”,也就不會有今天在生物領域如此出色的顏寧。
對顏寧影響最大的母校有兩個——清華大學和普林斯頓大學。在清華,顏寧度過了豐富多彩的4年:不僅保持了學業的優秀,還擔任過生物系學生會主席,組織了許多課外活動,培養了游泳、國標舞、乒乓球等業餘愛好,在學與玩中忙得不亦樂乎。
決定顏寧科研道路的,是從2000年8月起在美國普林斯頓大學的7年留學生涯。她師從施一公教授進行了博士和博士後階段的研究,進而對微觀世界下的生命過程產生了極為濃厚的興趣,也生成了在科學領域飛翔的彩色翅膀。
“普林斯頓太美了,校園本身就像一座州立公園,曾被評為美國最漂亮的校園之一。”提起這座常青藤名校,顏寧眼裡放光,“那裡是一個大學城,學校沒有圍牆,保留了大片的森林,還有一條運河。秋日的黃昏憑窗望去,周圍是紅色、金色、紫色的樹,夕陽下的湖面波光閃閃,成群的野鴨在暮色中飛翔,松鼠、野兔與小鹿隨處可見,有時竟會看得熱淚盈眶。”
除了自然之美,顏寧更領略了科學之美。“給我們上課的大都是成就卓著的科學家,院士,甚至諾貝爾獎獲得者,經典論文以及課本里的很多東西就是他們的研究成果。他們能把每個科學發現講得像歷史故事一樣引人入勝,會讓你覺得,‘哇,原來學生物可以這麼好玩!’”
讓顏寧難以忘懷的,還有普林斯頓的一對教授夫婦,都是美國科學院院士,丈夫還是1995年的諾獎得主。“我是個夜貓子,很多時候晚上11點了,還看見他們夫婦在各自的實驗室觀察顯微鏡下的果蠅,那種淡定從容、簡單執著讓我感動。我覺得自己將來就是要這個樣子,很簡單地作自己喜歡的研究。”顏寧說。
致力於解讀膜蛋白密碼
2007年,不到30歲的顏寧回到清華大學,成為該校最年輕的教授、博導,她在醫學院獨立建設並領導了一個實驗室,開始了她的獨立研究之路。此前7年,顏寧在普林斯頓大學一直致力於蛋白質結構研究,正因為這段經歷,她決定向結構生物學中最難的領域——膜蛋白(即細胞膜上的蛋白質)“開炮”。
“人體的遺傳靠的是DNA,而各種功能的實現則要靠蛋白質。如果說DNA決定了一部機器是汽車而不是馬車,那麼實現這部機器功能的發動機、輪子和方向盤就是蛋白質。”顏寧告訴記者,人得病是某種蛋白質出了問題,透過解析膜蛋白結構,就能明確知道是哪裡出了問題,進而著手研究修復的辦法,最終達成治病的目的。
在人類基因組的2萬多個基因中,約有30%編碼的是膜蛋白;而在FDA批准上市的藥物中,一半以上以膜蛋白為作用目標。很多基礎生命活動,都需要膜蛋白的參與:作為“載體”幫助營養物質分子完成跨膜轉運;作為“受體”,幫助傳導各種細胞訊號;作為“通道”,精細調控小分子與離子在細胞膜兩側的濃度。
然而,對於數量如此龐大、功能如此重要的膜蛋白,科學家對它們的精微結構和工作機理卻一直知之甚少。科學家絕非對膜蛋白視而不見。相反,世界範圍內有許多研究膜蛋白結構的科研小組,但由於膜蛋白不容易提取、提純等問題,這些小組要麼長期艱難跋涉,要麼中途改弦易轍。當然,也有極少數團隊能有斬獲,顏寧領導的研究小組,就是其中的傑出代表。回國前,顏寧計劃用3至6年研究出一個膜蛋白結構,而如今,她的科研團隊用了不到5年時間,就成功解析了5個重要膜蛋白的結構,並初步揭示其工作機理。
“大家在科研領域的出色表現向世界證明,在中國同樣能取得一流的研究成果,有些成果甚至比海外實現得更快更好。”這是顏寧的目標,也是不斷激勵著她在科研這條路上不斷挑戰、不斷創新、一路前進的動力。
2010年8月,清華大學曾聘請國際評估小組對其生物醫學研究方向進行評估,年輕教授顏寧給他們留下深刻印象:“無論以哪個標準衡量,顏寧博士已位居世界最優秀的年輕結構生物學家之列。”“未來5年到10年,她將是傑出青年女性科學家的榜樣。”
搞科研要能耐得住“宅”
短短5年,從“白手起家”到連續突破,似乎幸運之神一直眷顧著顏寧。當回顧這段“充滿運氣”的經歷時,顏寧坦言:“最關鍵的是不畏艱難。其實現在想想,很多人覺得膜蛋白難,可能是最開始就被嚇住了,沒人敢去做。”確實,只有不畏艱難,才有可能創造卓越,顏寧和她的團隊已經證明了這一點。
“論才智我可能不是最好的,但我覺得搞科研最重要的還是專注,也就是要能耐得住‘宅’。”顏寧說,每天除了回家吃飯、睡覺,她差不多能有14個小時“宅”在實驗室裡,到了緊張的攻堅階段,乾脆不分黑白連軸轉,“宅”在實驗樓不出來。
這種高強度的研究工作,如果不是因為有興趣、從內心裡喜歡科學,很難做到。“別人老問我這樣的生活苦不苦,其實只要是你著迷的事情,怎麼會覺得苦?”她說,“所謂苦,就是不得已做你不想做的事。別人可能會覺得作實驗、寫論文很枯燥,但我樂在其中。就像有些人打遊戲上癮似的,會著迷。”
在清華大學結構生物學研究中心走廊的牆壁上,掛著顏寧和學生們幾幅洋溢著想象力的“畫作”:在八聚體的蛋白質結構上,她描上了中國的太極八卦圖,兩幅圖在分佈和線條上不謀而合,使研究內容“細胞凋亡體”與古老的哲學命題渾然一體;以上下翻飛的蝴蝶做背景,與蛋白的α螺旋結構交相輝映,旁邊配上沾著露珠的小草,引人無限遐想。而在給NAT家族蛋白代表UraA繪製其轉運機制示意圖的時候,她給學生隆重地推出了“板磚悶棍”模型——核心結構域就是“板磚”,門控結構域就是“悶棍”,聽起來很是詼諧,但是仔細想想也不無道理,十分形象。聊起此圖來,顏寧也是忍俊不禁。
顏寧說,如果不是走上了生物學這條研究道路,自己很有可能去從事設計或者寫作。在她看來,做科研跟藝術創作一樣,是很美妙、很激動人心的事,那些在旁人看來枯燥無趣的膜蛋白結構,彷彿都有著神奇的生命力:“大家都知道DNA是雙螺旋結構,而蛋白質的結構是多種多樣的,當你把細胞裡那些只有幾個到幾十個奈米大小的蛋白質分子解析出其原子解析度的結構,在電腦上放大幾億倍之後,清清楚楚地看到這些美麗的構造如何行使複雜的功能,你就會忍不住要感嘆大自然的神奇。
很多時候,大自然的精妙設計遠遠超出了我們的想象。而你是世界上第一個揭示出這些大自然奧秘的人,那種成就感和滿足感是難以言喻的。”
“科學培養了我與眾不同的審美觀。”顏寧認為,“科學的美在於你第一個發現了大自然的奧秘,科學的魅力在於你是知識的創造者。”而愛上了膜蛋白這個神秘而美麗的世界,或許就是她樂此不疲地工作著的重要原因。
讓顏寧著迷的另一個原因,就是作科研時的簡單、輕鬆、自由。“作科研會讓你身心都很輕鬆,喜怒哀樂都變得特別簡單。在實驗室裡我的腦子很輕鬆,不用去想任何其他的東西。你會感覺到,這個世界就是你的,就看你的思維有多廣闊,能走到哪個地方,沒有其他任何限制。”
最看重學生的提問能力
“這些年,我的實驗室積累了大量作膜蛋白的,更重要的是,培養了一批也熱愛鑽研膜蛋白結構生物學的年輕人。愛思考、能提問,是我對學生的最起碼的要求。”顏寧解釋說,對於提問的重要性,愛因斯坦曾有一個著名的論述,“提出一個問題往往比解決一個問題更重要”,因為解決一個問題也許是一個數學上或實驗上的技能而已;而提出新的問題,新的可能性,從新的角度去看舊的問題,卻需要有創造性的想象力,這標誌著科學的真正進步。
顏寧對記者說,清華大學教育研究院曾經發布的一份研究報告表明,和美國的研究型大學相比,我國高校的學生表現最差的就是“課堂提問或參與討論”:在“課上提問或參與討論”題項上,選擇“從未”的中國學生超過20%,只有10%的`學生選擇“經常”;而美國大學生作出這兩項選擇的佔比分別是3%和63%。
為什麼會這樣呢?顏寧認為根源在填鴨式教育,或者說是聽話式教育。從孩子剛懂事時起,他們聽到家長說得最多的一句話,恐怕非“聽話”莫屬。而貫穿幼兒園和小、中學的填鴨式教育,更強化了孩子們的聽話意識,絕大多數教師不鼓勵孩子質疑、提問,他們對孩子的最大要求,是“背”,是記住標準答案。填鴨式教育的惡果,是學生們喪失了提問、質疑的思維和能力,喪失了創新所需要的想象力和創造力。沒有了想象力和創造力,哪裡談什麼創新,談什麼創意?
顏寧要生平時不僅要跟自己爭論學術問題,還鼓勵他們在國際會議上勇於向學術權威發問:“之所以這麼做,不是為了爭面子、出風頭,而是有感於我們的學生會做的多,會說的少。‘行勝於言’不代表不會言,所以要抓住各種機會訓練自己的表達、交流能力,慢慢這其中的益處就顯現出來了。”
2011年4月和5月,在清華大學和蘇州分別有兩個高級別的國際會議,顏寧帶她的弟子們悉數參加。早在會議召開之前,顏寧就“惡狠狠”地警告學生,會認真記錄誰在會上提問了,誰在休息時間和作演講的科學家們交流了,表現好的有獎,“悶葫蘆”就等著挨批吧。
在顏寧的激勵下,同學們表現不俗,每個學生都問了至少一個問題,其中不乏精彩者。一位來自美國的教授會後對顏寧說:“我以為中國的學生很內向,可他們好像比美國學生還敢提問。”
每年爬泰山考量體力
“在曲阜,孔子的弟子顏回是有顏廟的。據家譜記載,我是顏家第七十七代。所以說無論走到哪裡,從根兒上我都是山東人。”顏寧出生在山東萊蕪,父母都曾是鋼鐵廠的職工,回憶起童年,她覺得彌足珍貴,“那時候無憂無慮,因為鋼鐵廠周邊是山野鄉村,所以會和小夥伴們用地瓜秧做項鍊,也曾在田野裡遇到蛇嚇個半死,在與大自然的親近中,也對大自然產生了好奇心和想象力。”
在顏寧6歲時,因父母工作調動而舉家遷到北京,但直到現在,她還保留有山東人的生活習慣,喜歡吃山東煎餅、萊蕪香腸,難忘家鄉的味道。
“現在我的實驗室裡就有很多學生是來自山東的老鄉,我有相當多的成果也是和他們一起做出來的。希望今後可以和家鄉的高校有學術交流,更希望有機會能回我父母的母校章丘七中看看,和那裡的孩子聊一聊我的成長經歷和學習心得。”顏寧真切地說。
“其實,我每年都會組織我實驗室的全體人員回山東爬一次泰山。搞科研也需要一個好的體魄,爬泰山既當是休閒放鬆的出遊,又是對體力、毅力的一次很好的考量。”顏寧坦言,感覺現在的精力已經不如以前。在普林斯頓時,通宵達旦作實驗是家常便飯。現在熬夜工作24小時之後,要兩三天才能緩過勁兒來。“這讓我有了緊迫感,覺得自己真正作研究的黃金時間可能只有這麼幾年,所以一定要讓自己繼續專心致志地‘宅’在實驗室裡。”
顏寧一直追求著自由的生活,享受在實驗室裡自己做主的工作,在乎探索科學之美。正如她在自己的部落格中引用莊子的那句話,“舉世譽之而不加勸,舉世非之而不加沮,定乎內外之分,辯乎榮辱之境,斯已矣。”也許,正是這種輕鬆平和的心態幫助她在科學之峰上漸攀漸高。