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施一公:年轻人若只着眼于什么工作挣钱多 是狭窄

2017-11-23 02:37

  “在人类这个历史上,我们是第一个做这样的发现,这是我们留给人类历史,留给这个的一些印记,留给人类文明史的贡献。”10月28日,在召开的未来科学论坛上,施一公作为今年未来科学大生命科学的获人,和青少年分享他在突破一项新研究时的感受。

  作为中国著名的结构生物学家,施一公在解析真核RNA剪接体这一关键复合物的结构,活性部位及层面机理上做出重大贡献。剪接体是什么?它和生命体有着怎样千丝万缕的关系?面对青少年的提问,施一公做了深入浅出的解释。

  谈及中国教育,施一公说:“中国人因为教育模式比较单一,考试无论是怎么样,我们希望学生既不能太超前,也不能太落后,所以我们的均值非常高,但是方差很小。”他认为这也许可以解释,为什么中国学生水平很高,但中国的科学技术还没有领先于世界,中国的基础研究还没有领先于世界。

  当有学生问道,如何看待以“好找工作”为标准选择专业的现象时。施一公说:“我觉得我从来没有被这方面牵着鼻子走,从来不觉得。”

  “我对所有选择进入生命学院一年级本科生,每年都会给他们讲一次:你们多少人觉得进了以后,学生物以后,将来还会为柴米油盐发愁?如果不会的话,为什么不下去?”施一公说:“如果我们最后无论是学习也好,研究也好,还是做什么也好,最后我们主要的着眼点是什么工作挣钱多,什么工作能够生活得更富足,这个至少对年轻人来讲,是太不可思议的狭窄了。”

  施一公:首先非常感谢大家今天下午集聚一堂,听我们和几位中学生一起对话。我想从渊源说起,我来自河南省东南部的一个小地方驻马店,最后走出来了。所以从这个方面来讲,我特别有感触,也特别感慨,特别感谢这个大时代。我在想,如果没有这个大时代作为背景的话,也许我就在驻马店了,这辈子也不会走出来。

  其实,我在想,我自己的背景,我的朋友在座也都知道,我其实在驻马店生活了11年,既是我的家乡,也我的故乡,也是我感情最深厚的地方,到哪怕都讲我是驻马店人。在郑州上了高中,1985年到大学读本科,在我提前一年毕业。本来要工作岗位,后来决定出国留学。1990年-1995年在美国东岸的霍普金斯大学,攻读生物物理博士学位。两年博士后,1997年底去普林斯顿大学做助理教授,一直到我回国。2006年我决定回国,2007年在建实验室,整整十年到现在。这一走来,大家觉得我肯定顺风顺水,很顺利,但其实不是这样的。

  我一开始并没有下定决心做学问,决定做学问以后,发现了做学问的奥妙又特别感慨,一直这样过来。而因为我来自小地方,很多机会一开始并没有,最后一点一点还是通过自己的努力,把机会得到了。所以特别有感触。

  作为的总结,我想说,你只要好好走你的走下去,总会能达到你的目标,我是相信这一点的。所以一会也想跟我们几位同学再多说几句,包括现在在我的实验室里,包括现在在面对的学生,我都会这样他们,你自己心里想的,你的东西,远远重要于别人对于你的看法和整个社会上的、,这常关键的。

  我的学生里边有一位叫做柴继杰,大连轻工业学院学造纸的,曾经他走的非常崎岖,但是他现在是一个核心有名的国际大家,结构生物学家。我用他的例子给大学、中学、小学学生讲,你们只要自己不放弃自己的想法,你只要下去,一定会达到你的目的,肯定会的。

  施一公:我在河南省的时候生物比较差,数学物理还不错,化学比较一般。我最骄傲的是数学和物理,选择专业的时候,可以参考,人的兴趣可以培养,我和很多科学家朋友不太一样的地方,也是我相信的地方,所以我能下去,我的生物底子很差,为什么选择学生物,1984、85年的时候,确实有老师跟我讲,21世纪是生物化学的世纪,还没有生命科学。那个时候生命科学还是功能什么的。

  我记得省实验中学老师说,将来可能是生物化学的世纪,我当时特别激动,当时我在想,化学合生物一结合,生物化学,是不是将来有生物物理、生物数学、生物计算机、生物工程,当时我没有听说过,都是自己瞎想的。当然现在取了一个名字,都已经产生出来了。我是相信,我们探究未界的需要,对于我来讲是一个重要的因素。当然也是因为应试教育的影响,我对科学感兴趣,没有对生物特别热衷,数学特别热衷,但没有选择数学系。

  学生物以后,没有给自己理由,拼命地想学好,因为没有打好基础,兴趣不足,造成很多困难。我在,在我的生物系同学里是比较差的。出国的时候,包括到国外,我的生物成绩也是比较差的,我1990、91年的时候,生物学成绩经常勉强及格,为了拿到学金,只好去数学物理系选几门课拿满分,生物的60提上来,直到后来才一点一点出感觉。我后来到博士三年级、四年级的时候,出了一点感觉,才发觉原来生物这么回事。

  当时没有人告诉我生物是一个领域,数学是一个方法。如果知道这个区别的话,我会更快一点,我老想拿数理思维想生物学问题,不完全是这样的,所以我走了不少弯。

  我直到博士四年级以后,才对生物产生浓厚兴趣,才下来,一旦有兴趣以后,加上我认为生命科学确实是很伟大、很了不起,一发而不可,现在回都回不去了。

  十二中学生于涵:剪切体的三维结构,我前段时间在网络上看了,没有看懂,像我们这样的中学生和普通的老百姓,更关心RNA剪切异常导致什么疾病,您的研究怎么样帮助人类预防这样疾病?

  施一公:于涵,早些时候说生物教科书讲的中心只有两步,或者只有三步。第一步,DNA复制,遗传物质因为通过复制,细胞可以,父代传给子代。第二步,DNA到RNA的。第三步,RNA翻译到蛋白质,执行生命功能。现在在座能讲话,表达观点,能够运动,能够做手势等等,这些功能归根到底都是蛋白质在执行。

  蛋白质来源是来自遗传物质,DNA变到蛋白质,除了自身复制,只有两步,第一步,第二步是翻译。这是对的。世界上所有生物都是这样。高等生物,酵母单细胞都认为是高等生物,因为有细胞核。细菌是低等生物,因为只有核区,没有严格意义上的细胞核。

  高等生物,包括酵母在内,都是多了一步——之后,蛋白质翻译之前,多了一步,从遗传物质出来的RNA不能用,凡是能够反映成蛋白质的那些区域,被一个一个隔断了,并不是垃圾,是被另外一些序列隔断了。那些序列并不含有蛋白序列,要把这些序列找出来,切出来,然后把有蛋白序列的那些RNA接在一起,这个过程叫剪接。

  这样一讲,剪接特别复杂。第一步从DNA到前体RNA,一对一关系,蛋白质翻译也很简单,成熟的RNA每三个剪接,对应一个蛋白质的氨基酸,这是线性关系。中间(从前体RNA到蛋白质)不是线个片段含有蛋白质信息,每两个有一段不含有蛋白质的信息,不含蛋白质信息叫做内含子。19个东西都拿掉就难了,外显子和内含子交接的地方,要找好,还要切掉,这常难的。可以想象,我们有一维的DNA的,有一维的蛋白质的翻译,但中间一步剪接是三维,很复杂,所以需要有剪接体执行,调控很复杂,不要说你看不懂,就是学生物的,如果不是小同行,很难看懂。

  因为问到和人类疾病什么关系,因为剪接过程非常复杂,复杂到什么程度?剪接体不是一个大的复合物,不像核糖体,不像RNA,不像RNA聚合酶一样。人类遗传病大约35%是因为剪接异常造成的,大约1/3的人类遗传病跟剪接有关。换句话说,如果哪一天,把剪接整个过程的机理完全搞明白了,是不是对1/3的人类遗传病是不是有一些有可能有疗效,或者有可能的药物治疗?我认为是对的。

  我这次刚刚从美国出来。一个科学家讲了一个非常振奋的例子,肌肉萎缩的遗传病,染色体隐性遗传,孩子出生如果没有治疗,两岁之内就夭折了,非常悲惨。我看着,孩子出生以后一岁,还不会自己翻身,手抬不起来,因为肌肉在萎缩。有一个外显子,一个碱基突变,没有包含在里面就错过去了,错过去了以后,蛋白就缩短了,蛋白没有功能,细胞膜和细胞骨架连不起来,最后产生了肌肉的萎缩,根本没有劲,没有用力的可能性。

  既然一个剪接突变,造成外显子不被包含进去,能不能想一个办法,让外显子包含进去?他们做了一个非常简单的药,内含子一段RNA序列能够配对,正好能让这个完全被跳过去的外显子重新包含进去。

  去年,这个药被美国食品药品检验局批准,非常贵,60万美元一年。所有服了药可以比较正常发育,但不是完全正常。他们发现,在五、六年之前开始用临床试验的药的孩子,居然现在可以开始走了,不可思议。通过剪接现象基础研究,发现问题,发现疾病来源,出了药。这是第一个FDA批准的药。后面机理有很多,没有搞清楚,我说的35%,绝大部分,虽然知道跟剪接有关,但怎么跟剪接有关,还不清楚。这个现象是中心一部分,因为是涉及到蛋白质执行生命功能一部分,将来搞清楚,对医学和制药会有大的影响。

  在地区,有位今年入选美国科学院院士的教授,很伟大的科学家,做了突出贡献,在整个剪接发现过程中,决定自己全力以赴通过基础研究发现来制药,现在也是少见的从大学辞职,在大学做24年教授以后,今年把实验室关掉,决定心地投入制药的研发。

  在座可能有,可能也有其他的对生命科学感兴趣的同学,尤其是对制药,我在总是对我们的本科生讲,不要急功近利,不要太着急。我经常会遇到这样的学生,给我写信,因为我的亲人得了癌症,或者得了什么病,我一定要去做制药研究,甚至我有的同学在跟我说,不想学习了,想赶紧去制药公司,其实对我来讲,这也是另外一种急功近利。

  前沿最尖端的制药研究实际上完全来自于大学创新、研究所创新,我们的基础研究,就是基础研究创新,基础研究的发现推动整个世界的发展,这是根本的。大家有的时候会特别重视应用研究或者简单的最后一步,但是不要忘了所有的前提都是基础,像盖大楼,地基打不深,楼一定盖不高一样,完全一样的道理。

  作为一线的基础研究的科学家,我在1997年去普林斯顿大学做助理教授的时候,从来没有想过,与制药公司有关系,就是做基础研究的科学家,没有想到我们的发现写成2000年一篇《自然》的文章,第一时间制药公司打来电话,从那以后一点一点打到现在。自己的科学生涯做了20年,我的品味是,如果在生命科学做基础研究,反而更加可以对制药产生更加深远的重大的影响。所以过去20年间,我也从事了对一些跨国大的制药公司进行咨询,指导他们进行制药等等。其实也是想告诉同学们,基础研究做好了以后,再来制药,再参与医学和制药的研发也好等等,效果可能更加显著,而不是急急忙忙先去,因为当时没有把基础打好,去做药。可能只能做边角细碎的工作,反而担当不了重任。

  施一公:现在教育模式成绩是巨大的,首先肯定一下。我相信大家都同意这一点,中国学生经过中学、小学培养以后,竞争力非常强,什么竞争力强,就是考试。我觉得我们中国的中学生的平均水平在高三毕业以后,界上,我怀疑肯定是前列,当然这里面不好说。

  经常下面大家会谈到一些,我们菜市场的大妈、大爷,卖菜的,你给他算几斤几两,价格一乘,他的脑子就像计算机一样,美国超级商场大妈按计算器还按错,中国人多聪明。我们的如此严谨,如此发达和先进,使得我们的学生中学毕业以后平均水平非常高,大学毕业的时候平均水平也非常高。

  大家有的时候很纳闷,为什么都这样了,中国的科学技术还没有领先于世界,中国的基础研究还没有领先于世界?非常简单的道理在里面,不是我第一个提出来这个理论,我认为是事实,我认为是相信这一点,就是均值和方差的关系。

  我们中国人因为教育模式比较单一,考试无论是怎么样,我们希望学生既不能太超前,也不能太落后,所以我们的均值非常高,但是方差很小,这反映在我们的大学教育、中学教育、小学教育,当然也有个别掉队的。总体来说均值很高,方差很小。

  美国的学校恰好不是这样的,他们是均值并不是很高,但是方差非常大。有的时候我在比较,比如比较大学和麻省理工。我个人认为,如果按照学生毕业生的平均水平,我怀疑我们本科生考试能力都超过MIT。如果每个学科本科生毕业的时候,比每个学科前五名,无论计算机、化学、生物、物理还是数学,我怀疑我们不占优势。我们的方差太小,均值非常高。我甚至几年前都认为,可能生命学院的平均毕业生,无论本科生还是博士生,可能已经很超前了。但是也有这个问题,跟我们的教育模式有关,我们太喜欢管,太喜欢按计划,太喜欢给一个框子框着学生。

  怎么解决这个问题?我也很踌躇、犹豫,对于一个社会来讲,经常对个体好的事情,对整体不好的,人通过细胞凋亡除去,整体才能健康。对于社会来讲,对于一个大群体,对于一个来讲,整体和个体存在非常大的矛盾,再往下讲变成哲学一些观点了。相信你们都理解我在讲说明。

  简单一点讲公平和卓越是矛盾两个方面,过分强调公平会损害卓越,但是必须要强调公平。怎么样在我们国家体系下,比如像我,我非常支持高考,高考是唯一让农村孩子、家境贫寒孩子,在山区的孩子,摆脱自己世世代代的出。没有高考,就没有现在一匹非常优秀的,无论是科学家、企业家还是社会精英从农村走出来。但是高考一考定终身,大家意见很大。

  现在效果,不去评价,因为这是教育问题,有些前沿省份开始分科,不选的科不去学了,进了大学以后,那些科的基础知识很差,这里面非常难做的。在一个社会在受教育机会比较少的情况下,人口比较众多,又受非常浓厚的东方文化影响,怎么样鼓励创新是一个社会性问题,不是一两个人、一个部门能解决的,需要一个社会的思考和整个文化的改变才能够实现。

  四中高级校区高三学生谭子文:我高中同届同学特别喜欢学生物学,很作为大学相关专业选择之一,却被周围的人说,这个找不到工作,放弃吧,别学了,他们因为这个多多少少有一些犹豫,您对这个现象怎么看,对于这些正在犹豫的同学们,有什么想说的?

  施一公:这个问题正中下怀,我在不同的场合多次被问到这个问题,我反问你一句,你们将来学了生物或者学了任何一门科学,会吃不饱肚子,能够缺衣少穿吗?不会吧。

  其实我是很简单的一个答复,我再展开说一下自己的想法:我觉得我们是人,我们不是简单的动物,吃饱了喝足了,如果不缺衣少穿,为什么要这么担心少挣几块钱,多挣几块钱呢?我觉得如果我们最后无论是学习也好,研究也好,还是做什么也好,最后我们主要的着眼点是什么工作挣钱多,什么工作能够生活得更富足,这个至少对年轻人来讲,是太不可思议的狭窄了。

  我从很小的时候,甚至说到驻马店,我在四年级的时候,那个时候因为没有足够多的食物,没有肉,没有水果。我记得很清楚,四年级的时候,不能叫理想,可能叫梦想之一,说长大每天吃一个苹果就够了,当时怎么可以想像长大还有汽车开,每天都可以吃到肉,不可思议。即使那个时候,当然我们那个年代就是很少鼓舞,觉得科学很伟大,觉得科学可以改变社会,可以让中国富强,确确实实潜移默化地决定想要做一点事情,做科学家,做工程师,这也是一种理想。

  其实就是这种动力,让我们这一代人往前走,不知不觉,这个社会变得“现实”,现实到最后大家在比,没有走入工作岗位之前,在中学、小学之前开始比,将来学什么挣钱多。所以我都50岁了,我也没搞明白,为什么人在中学、在大学都想哪个职业挣钱多去学哪个职业,不是一下开始把自己做价卖了吗?反过来问你的同学、家长,难道我这么贱?

  我对所有选择进入生命学院一年级本科生,每年都会给他们讲一次:你们多少人觉得进了以后,学生物以后,将来还会为柴米油盐发愁?如果不会的话,为什么不下去?很简单,比较简单回答你的问题的话,我觉得我从来没有被这方面牵着鼻子走,从来不觉得。我有的时候觉得作为一个科学家,作为一个从事专业研究的人,我很自豪的一点,其实不能说挣钱少自豪,但是其实有一点点关系。

  举一个例子,2002年,我被普林斯顿大学晋升为终身正教授,我当年开的车还是两门、1.3升的很小的汽车,我的车比夏利稍微便宜一点。但是美在国东岸高速公上,当然我喜欢超速,超速的时候,尤其超过大奔的时候感觉特别好,自豪感油然而生。

  从小到大从来没有觉得谁的钱多、谁的地位高,第一次见到比尔·盖茨也没有这么觉得。我很敬佩他,因为他把钱捐给穷人、社会,让社会变得更美好。在我的价值观里,从小到大从来没有把钱和我自己的价值,加上中间一个什么关系,我并不是说不需要钱,也不是说钱是坏东西,但是钱是要拿来做事的,我只要相信我的事情能给社会带来价值,能让我实现自己的价值。有的时候我不太理解这个社会,不是我不明白,而是世界变化太快了。

  四中高级校区高二学生刘家圆:生命科学和其他科学有什么不同呢?要想成为一名优秀的生物学家应该具备什么样的品质?

  施一公:这个问题非常大,有什么不同可以回答半个小时,具备什么品质可以回答一个小时。生命科学和其他科学很不一样,这是我个人的观点,供大家。

  数学和物理是方法,数学抽象思维,物理物质道理,如果极端一点讲,也是刺激一下大家,激励一下大家,我认为世界上自然科学研究的方法主要有两种,就是数学和物理。在座的人会较真,计算机呢,是数学和物理,化学呢?是物理的极致。

  物理有量子物理,可以解释几乎所有的东西,化学反应不过是量子物理的一个变异、当然有数学方法,计算机方法,生物学没有方法。生物学是一个大领域,比如做生物的所有实验,比如用做基因组学研究,用测序技术是物理技术,是仪器,做PCR化学反应,测各种,无论是生物还是什么,它常庞大的领域。在我的世界里,在我比较的理解里,数学、物理、化学、计算机,很多是方法,当然也有它的研究领域,方法的研究领域。而生物是一个巨大的海棉,物理进来产生生物物理,化学、数学进来产生生物化学、生物数学以及生物学组学、数学信息学,生物对所有基础的自然科学方法都有巨大影响。

  怎么样成为好的生物学家还是科学家,前面做铺垫的话,很容易。学好任何一门知识,或者有任何好的技能,都可以成为好的生物学家。

  上世纪70年代的生物学,是因为物理学家进来引起的,80年代、90年代的生物数学、组学,主要是计算机和数学进来的,材料科学、工程科学进入生命科学,正在引发下一轮,对生命本质建设不断地发生,一浪高过一浪往前发展,学好数理化走遍天下都不怕,但是最重要应用在生命科学上。

  中学九年级学生李星伦: 关于现在比较高精尖的生物圈子,或者关于您的研究上,有没有关于有一些新的关于生命科学的方法,可以针对现在比较难治疗的疾病,比如艾滋病之类的?

  施一公:通过我的研究,有一些新方法或者手段出现,对于人类比较困难的疾病,产生新的疗法。因为这是生命科学的对话,有的时候自己挺感慨的,生命科学多么精深。作为一个人,不完全了解人体的功能。

  我两周之前在听哈佛癌症研究中心的一个,讲把人的直肠癌拿出来培养,发现直肠癌里边有一种肠道微生菌,把直肠癌转移到其他部位的癌,拿出来测序,还是有肠道细菌,可以培养出活的细菌来。科学家更加惊讶,他怀疑细菌在癌细胞里面共生,或者在癌细胞表面搭便车,怎么办?把细菌去掉,把直肠癌拿出来一块,到小鼠的皮下培养,很快长大。切出一小块,植入下一个小鼠,再切下来植入下一个小鼠,纯化了四次,第四只小鼠,培养出了细菌,测序发现同样的细菌DNA在里面。到那个时候确信,这个细菌一定和癌细胞有某种关系。如果这样的话,有没有可能用抗菌素,让癌细胞长不大。果然,小鼠的直肠癌长不大了。是不是再过几年,可以用特定的抗生素来抗癌呢?不仅直肠癌,肝癌同样有肠道的微生物在里面,包括其他的细菌。到现在为止,我们对于肠道微生菌和癌症发生的关系没有搞明白,但是这样一个发现,整个医学到微生物学到癌症生物学,都有新的想法,可能出现新的疗法。

  四中国际校区高三学生云帆:很多人说科学研究的本质是精确的推理和观察得来的,但是也有人认为直觉是自然科学当中很重要的一个部分,请问您这么多年的研究当中,您觉得直觉对于您的研究有什么意义呢?

  施一公:你问的问题很精彩,直觉和你的严谨推理究竟哪个更重要?我觉得对于自然科学,包括生物也一样,我觉得其他的学科我怀疑也一样,直觉非常重要,但是直觉来源于什么呢?如果你没有足够的训练、科学的素养,我认为直觉是出不来的。

  我是做结构生物学的,在六、七年之前,有过一个我自己认为很重要的发现,但是现在还没有被科学界认可。我发现谷氨酰胺是一种氨基酸,我们的食物当中最多的跟味精有关。味精是谷氨酸,谷氨酰胺也可以用来做味精,用来抗酸的。癌细胞的重要机制是不抗酸,癌细胞是不是就会被酸死了?癌细胞摄取葡萄糖,分解成二氧化碳和水,葡萄糖通过糖酵解形成丙酮酸,进行循环,变成二氧化碳和水。而85%癌细胞不进第二个环节,糖只有糖酵解这步,利用的能量非常有限,大量摄摄取葡萄糖,能量很少,变成丙酮酸,是酸的,进一步变成乳酸,也是酸的。要知道培养细胞都是需要加固谷氨酰胺,为了防止细胞培养过程当中变酸。

  这是很重要的发现,来自直觉,我讲课的时候,讲不相关的东西,讲胃里面的幽门螺旋杆菌,如何在胃里抗酸。癌细胞抗酸用同样的机理,用氨气+氢离子变成铵根,后通过科学实验证明是真的。有这样一个直觉,最后实验验证是真的。完全来源于我对过去幽门螺旋杆菌的了解,对以前生物学代谢途径的一些了解等等。我不信石头里会蹦出酸猴子,经过非常多过去训练和知识积累,逐渐有品味、感觉,过去知识理解融会贯通,有一天突然之间思想火花碰撞,突然突发奇想。

  著名物理学家张首晟,有一天去朋友的烤肉晚餐,突然想起来一个理论怎么推演,马上放下烤鸡肉,告诉朋友回家有点事,赶紧把灵感写出来。这来源于过去知识积累和严谨的思维,这两个不矛盾,不能守株待兔。

  很多人会分享科学研究带来的这种喜悦,很难用任何其他的励所代替的。我相信我的学生都会有同感,我每次有一个新的发现、新的突破的时候,我这样告诉我的学生,他们也会这样想,也会这样感受。在人类这个历史上,我们是第一个做这样的发现,这是我们留给人类历史,留给这个的一些印记,留给人类文明史的贡献。所以我们每次有新突破的时候,这种喜悦是无法用语言形容的,我经常跟同学说,这比中了彩票、中了感觉都要好一些,有的时候确实忘记了时间,跟学生们讨论问题,或者看自己的结构的时候,看我做这一行研究的时候。

  师范大学教授毕彦超:刚才施老师从各个问题都能以生物的例子回答和阐释,抛开您的研究领域,您最感兴趣的问题是什么?

  施一公:除了生物,我的爱好是天文、物理。物理最后研究的也是物质结构,我这个人爱刨根究源,很多问题都是根源,都是物质结构,因为结构决定功能。我很想知道什么样结构有这样的想法,最后我认为都可以用物质结构解释,如果问我的领域之外的兴趣,是物理。结构物理之外的研究,实验室已经开始了,国内也讲过,我很想了解地球上的生物体除了可见光波段可以检测,还有哪些波段可以检测,怎么检测,我已经在实验室开始做了。