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專(zhuān)訪諾獎(jiǎng)得主詹姆斯·羅斯曼:創(chuàng)新的本質(zhì)植根于科學(xué)方法
· 在某種程度上,創(chuàng)新的本質(zhì)植根于科學(xué)方法。最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)就是科學(xué)方法的發(fā)明,因?yàn)樗袩o(wú)窮的潛力,只受限于人類(lèi)的想象力。
· 其實(shí)科學(xué)研究是并沒(méi)有優(yōu)先次序的,當(dāng)科學(xué)家個(gè)體專(zhuān)注于解決需要被解決的基礎(chǔ)問(wèn)題時(shí),科學(xué)發(fā)現(xiàn)是最有效的。
詹姆斯·羅斯曼(James E.Rothman)在頒獎(jiǎng)典禮現(xiàn)場(chǎng)發(fā)表主旨演講。
一只下著金蛋的鵝,被幾個(gè)鉛塊壓垮,它們是:民粹主義、微觀管理、官僚作風(fēng)、快速回報(bào),而最上面的那塊是“目標(biāo)導(dǎo)向”。
11月6日上午,在首屆世界頂尖科學(xué)家協(xié)會(huì)獎(jiǎng)(WLA Prize)頒獎(jiǎng)典禮現(xiàn)場(chǎng),2013年諾貝爾獎(jiǎng)得主、美國(guó)耶魯大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)系系主任詹姆斯·羅斯曼(James E.Rothman)發(fā)表主旨演講。PPT上的這張漫畫(huà),是他希望與會(huì)者們“帶回家的信息”。
“年輕的獨(dú)立科學(xué)家們根據(jù)自己的本能和興趣去進(jìn)行基礎(chǔ)研究,這是非常重要的。我們需要?jiǎng)?chuàng)建獨(dú)立研究的學(xué)術(shù)氛圍。自上而下的、有針對(duì)性的科研環(huán)境會(huì)限制成功,只有提供長(zhǎng)期有效、穩(wěn)定且沒(méi)有指向性的資金,才能使這些科學(xué)家自由地進(jìn)行工作。”羅斯曼說(shuō)道。
在當(dāng)天下午的媒體群訪中,被問(wèn)到“發(fā)展中國(guó)家應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展哪些生物醫(yī)藥技術(shù)”時(shí),羅斯曼堅(jiān)定地回答:“其實(shí)科學(xué)研究是并沒(méi)有優(yōu)先次序的,當(dāng)科學(xué)家個(gè)體專(zhuān)注于解決需要被解決的基礎(chǔ)問(wèn)題時(shí),科學(xué)發(fā)現(xiàn)是最有效的。當(dāng)這些問(wèn)題被解決時(shí),應(yīng)用就非常簡(jiǎn)單了。”
這不是羅斯曼第一次參加世界頂尖科學(xué)家論壇。去年,他就曾在論壇上鼓勵(lì)年輕人自由地探索,“不要總聽(tīng)前輩科學(xué)家的意見(jiàn)。”今年他在演講中開(kāi)宗明義:推動(dòng)基礎(chǔ)研究,倡導(dǎo)國(guó)際合作,以及扶持青年成長(zhǎng),WLA的三大使命,怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò),“我們需要建立一個(gè)持續(xù)的科學(xué)文化。”
諾貝爾獎(jiǎng)“族譜”
在主題演講中,羅斯曼分享了近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)心血管疾病的研究史:從膽固醇的結(jié)構(gòu),重要化學(xué)碳件組成部分輔酶A,再到控制人體內(nèi)膽汁酸合成的蛋白質(zhì)機(jī)制,這些發(fā)現(xiàn)最終導(dǎo)致了他汀藥物的發(fā)明——羅斯曼本人也從中受益。
在這段歷史背后,浮現(xiàn)出一個(gè)始于德國(guó)有機(jī)化學(xué)家阿道夫·馮·拜爾(Adolf von Baeyer)、不斷師承的“諾貝爾獎(jiǎng)族譜”,羅斯曼在最下方的分支中。他在哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的博士生導(dǎo)師尤金·肯尼迪(Eugene P. Kennedy)正是輔酶A的發(fā)現(xiàn)者弗里茨·阿爾貝特·李普曼(Fritz Albert Lipmann)的學(xué)生。
和許多頂尖德國(guó)科學(xué)家一樣,李普曼由于第二次世界大戰(zhàn)移民到美國(guó)。“一個(gè)國(guó)家在建立深刻的科學(xué)過(guò)程中,也在推動(dòng)全世界的發(fā)展,這樣一種文化不是一蹴而就的,而是通過(guò)多代科學(xué)家的努力不斷促成的。”羅斯曼在演講中感嘆,“建立這種科學(xué)傳承非常困難,但要去破壞科學(xué)傳承則非常容易。”
在羅斯曼的成長(zhǎng)記憶里,20世紀(jì)五六十年代有著鮮明的標(biāo)記:古巴導(dǎo)彈危機(jī)、脊髓灰質(zhì)炎疫苗、晶體管、數(shù)字計(jì)算機(jī)和第一批登上月球的人。美國(guó)的科研氛圍十分活躍,科學(xué)家和醫(yī)生備受社會(huì)重視。在這樣的環(huán)境下,他起初于1967年進(jìn)入耶魯大學(xué)學(xué)習(xí)理論物理,后來(lái)父親出于就業(yè)前景的考慮鼓勵(lì)他嘗試生物。
羅斯曼原本抱著“理論物理學(xué)家是最聰明的,而生物學(xué)家蠢得離譜”的偏見(jiàn),但一走進(jìn)生物學(xué)課堂,他就愛(ài)上了它,并自學(xué)起物理化學(xué)。在耶魯大學(xué)生物物理學(xué)家哈羅德·莫洛維茨(Harold Morowitz)實(shí)驗(yàn)室,羅斯曼做了許多生物膜的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn),和其他實(shí)驗(yàn)室工作者一起研究膽固醇如何緩沖脂質(zhì)雙層的流動(dòng)性、熄滅熱相變等問(wèn)題。
畢業(yè)后,他來(lái)到哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院讀博。博士一年級(jí)時(shí),在1974年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主喬治·帕拉德(George Palade)的講座上,他第一次了解細(xì)胞分泌的途徑,并對(duì)這個(gè)驚人的過(guò)程產(chǎn)生了極大的好奇:細(xì)胞如何從膜中產(chǎn)生囊泡?每個(gè)囊泡怎么知道去哪里,如何融合?
為了研究膜蛋白,以及學(xué)習(xí)如何使用無(wú)細(xì)胞提取物,羅斯曼放棄了助理教授的職位,而是到麻省理工學(xué)院生物系進(jìn)行博士后研究。1978年,他加入斯坦福大學(xué),建立了自己的實(shí)驗(yàn)室,囊泡運(yùn)輸問(wèn)題成為他研究的焦點(diǎn)。
研究囊泡運(yùn)輸成為畢生興趣
“DNA酶學(xué)之父”阿瑟·科恩伯格(Arthur Kornberg)也出現(xiàn)在上述“諾貝爾獎(jiǎng)族譜”中,他還是2006年諾獎(jiǎng)得主、現(xiàn)任世界頂尖科學(xué)家協(xié)會(huì)主席羅杰·科恩伯格(Roger Kornberg)的父親。
在斯坦福大學(xué),羅斯曼有機(jī)會(huì)在阿瑟·科恩伯格旁邊的實(shí)驗(yàn)室工作,并將其視為導(dǎo)師。羅斯曼曾問(wèn)他,為什么會(huì)在上世紀(jì)50年代初選擇了解DNA合成。“他說(shuō)這個(gè)問(wèn)題是最重要的;其他人都認(rèn)為這是不可能的;但他認(rèn)為有可能。他說(shuō)這話(huà)的時(shí)候,我聽(tīng)得很仔細(xì)。”羅斯曼日后回憶。
20世紀(jì)80年代,羅斯曼違背了所有關(guān)于如何進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的建議,使用無(wú)細(xì)胞的方法來(lái)研究囊泡的運(yùn)輸方式。最初幾年,他被很多人嘲諷,也曾因?yàn)檠芯肯萑肫款i而失去經(jīng)費(fèi)。但他始終沒(méi)有因?yàn)橥饨绲穆曇舳鴦?dòng)搖,最終解開(kāi)了“囊泡與其目標(biāo)融合以允許貨物轉(zhuǎn)移”的蛋白質(zhì)機(jī)制,與蘭迪·謝克曼(Randy Schekman)和托馬斯·蘇德霍夫(Thomas Südhof)共享2013年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。
“在睡夢(mèng)中被獲獎(jiǎng)通知電話(huà)吵醒,我瞬間有點(diǎn)‘蒙’,于是就說(shuō)‘等我先洗個(gè)澡平復(fù)一下情緒’。不過(guò)很快我就平復(fù)了,說(shuō)實(shí)話(huà),我早該得了,我終于得了!”羅斯曼在接受媒體時(shí)笑稱(chēng)。
回顧自己的科學(xué)生涯,羅斯曼的部分體會(huì)是:“如果你的頭撞在磚墻上,找一堵新墻,不斷去嘗試新方法;不要害怕變得‘愚蠢’,當(dāng)不知道怎么做時(shí),就詢(xún)問(wèn)。”
目前,羅斯曼仍然致力于膜融合的生物物理機(jī)制研究,包括突觸傳遞中囊泡融合的調(diào)節(jié),以及高爾基體的結(jié)構(gòu)和功能組織。
對(duì)話(huà)羅斯曼
澎湃科技:你過(guò)去的一項(xiàng)研究重點(diǎn)是腦部細(xì)胞囊泡的神經(jīng)傳遞交流機(jī)制,最新研究進(jìn)展如何?
羅斯曼:我們有一些電子顯微鏡和生物化學(xué)的新結(jié)果,我認(rèn)為非常令人興奮。我們了解到,在每一個(gè)神經(jīng)末梢的每一個(gè)囊泡下,都存在著一個(gè)之前未曾被懷疑的復(fù)雜結(jié)構(gòu),準(zhǔn)備釋放。我們并不完全了解它是如何形成的,但它具有完美的對(duì)稱(chēng)性。它有六邊形的形狀,由許多蛋白質(zhì)組成。毫無(wú)疑問(wèn),將會(huì)有一個(gè)精確的近乎分子“舞蹈”的組合。它的目的是確保囊泡中的Snare蛋白負(fù)責(zé)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放,這是我們多年來(lái)已知的。但是這臺(tái)機(jī)器的目的是確保它們同時(shí)一起工作。
最不可思議的是,這是我們?cè)噲D理解的核心問(wèn)題,大腦的神經(jīng)末梢釋放神經(jīng)遞質(zhì)的速度很快,從動(dòng)作電位到達(dá)神經(jīng)末端開(kāi)始,大約只需要萬(wàn)分之一秒,神經(jīng)遞質(zhì)就可以釋放。要想理解它還是個(gè)問(wèn)題,但是它非常重要。因?yàn)槿绻惆盐覀兊拇竽X想象成一臺(tái)計(jì)算機(jī),它的中央處理器(CPU)速度,是由傳輸速度決定的。如果這個(gè)過(guò)程慢10倍,我們的思維也會(huì)慢10倍。但如果再快10倍,也許這個(gè)世界會(huì)變得更好。這就是我們正在努力的。
澎湃科技:目前腦機(jī)接口技術(shù)也很熱門(mén),你認(rèn)為它能否用于治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病?目前還有哪些限制?
羅斯曼:已經(jīng)有很多人致力于開(kāi)發(fā)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行模式識(shí)別,比如典型的腦電模式,來(lái)控制假肢之類(lèi)的東西。這已經(jīng)發(fā)生了,而且非常成功。我想我們會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候看到人工輸入輸出設(shè)備。換句話(huà)說(shuō),對(duì)于一個(gè)盲人來(lái)說(shuō),也許我們可以在很大程度上用照相機(jī)代替眼睛。就我所知,我不認(rèn)為那是不可能的。
但恐怕像阿爾茨海默病或帕金森病這樣的神經(jīng)退行性疾病,往往會(huì)導(dǎo)致腦細(xì)胞的丟失,我不認(rèn)為這類(lèi)設(shè)備對(duì)此會(huì)有什么幫助。如果有治愈的方法出現(xiàn),我想更可能是干細(xì)胞治療,甚至更多得從一開(kāi)始就預(yù)防疾病。
澎湃科技:你認(rèn)為當(dāng)下的大數(shù)據(jù)時(shí)代,是否會(huì)改變既往的科學(xué)范式?
羅斯曼:大數(shù)據(jù)時(shí)代的含義是什么?有一些利用各種大型數(shù)據(jù)集的研究非常有啟發(fā)性,特別是我們現(xiàn)在所知道的大腦,我們以為相同的單個(gè)細(xì)胞,實(shí)際上非常不同。毫無(wú)疑問(wèn),從中會(huì)產(chǎn)生重要的信息,并且會(huì)有關(guān)于思考和推進(jìn)神經(jīng)科學(xué)新方法的線索。雖然我們必須要謙虛,你也可能有大量的數(shù)據(jù),實(shí)際上卻沒(méi)有什么可用的信息,所以有想法總是好的。如果你環(huán)顧四周看看會(huì)場(chǎng)里的科學(xué)大獎(jiǎng)得主們,他們之所以得到認(rèn)可,是因?yàn)樗麄冇泻玫南敕ǎ皇且驗(yàn)槭占藬?shù)據(jù)。
澎湃科技:你怎么看待基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用之間的關(guān)系?在科學(xué)研究中怎么做出真正的創(chuàng)新?
羅斯曼:其實(shí)科學(xué)就是創(chuàng)新。今天巴里?夏普利斯(Barry Sharpless)教授在演講中也提到,如果你已經(jīng)知道了正在研究的問(wèn)題的答案,就沒(méi)有必要再研究了。我認(rèn)為這是我們一直在實(shí)踐的宗旨。因?yàn)槿绻覀円呀?jīng)知道了問(wèn)題的答案,那就是定義,而不是一個(gè)研究問(wèn)題。因此,在某種程度上,創(chuàng)新的本質(zhì)植根于科學(xué)方法。
其實(shí)我想提另外一個(gè)問(wèn)題,最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)是什么呢?我的答案是,科學(xué)方法的發(fā)明。因?yàn)榭茖W(xué)方法有無(wú)窮的潛力,它只受限于人類(lèi)的想象力,沒(méi)有任何的上限。它不屬于任何一個(gè)人,但是所有人都可以獲取。
至于基礎(chǔ)科學(xué)的應(yīng)用,一個(gè)完美的例子是基因編輯的發(fā)現(xiàn)——CRISPR-Cas9,它根植于非常簡(jiǎn)單、基礎(chǔ)的微生物學(xué),研究者是出于純粹的好奇心而研究微生物的讀取。微生物具有所有的生長(zhǎng)特性,最終可以追溯到一個(gè)由詹妮弗·杜德納(Jennifer Doudna)和德埃馬紐爾·夏彭蒂耶(Emmanuelle Charpentier)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng),我們現(xiàn)在稱(chēng)之為基因編輯。甚至到現(xiàn)在,在中國(guó)可能還有一半的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)致力于發(fā)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)可能對(duì)人類(lèi)健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。在研究尚未完成的時(shí)候,有人能預(yù)測(cè)到它會(huì)有這樣的應(yīng)用嗎?
澎湃科技:你是否支持生物學(xué)家創(chuàng)業(yè)的潮流?你曾在多個(gè)全球知名藥企擔(dān)任高級(jí)研究管理顧問(wèn),在你看來(lái),科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界的合作怎樣能進(jìn)行得更好?
羅斯曼:就我所知,中國(guó)有很多公司在探索基因編輯技術(shù),應(yīng)用在各種不同的基因治療和細(xì)胞治療上面,這是一個(gè)非常活躍和令人興奮的領(lǐng)域。我不太了解具體的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)情況,但我確信其中許多項(xiàng)目非常有前景,就像在歐洲和美國(guó)一樣。這是非常非常重要的技術(shù),全世界都在探索它,而且已經(jīng)有來(lái)自真實(shí)的利益承諾,有些產(chǎn)品正處于不同的臨床試驗(yàn)階段。
我認(rèn)為科學(xué)家成為生物技術(shù)公司的共同創(chuàng)始人,是全世界公認(rèn)的慣例。畢竟,這是一家技術(shù)公司,除了科學(xué)家之外,誰(shuí)了解技術(shù)。如果沒(méi)有最了解技術(shù)的科學(xué)家的幫助和建議,開(kāi)發(fā)一項(xiàng)技術(shù)或藥物是不現(xiàn)實(shí)的。這不僅對(duì)人們有利,也對(duì)投資者有利,是非常有成效的實(shí)踐。
我過(guò)去曾為通用電氣公司和各種制藥公司提供過(guò)科學(xué)建議,在一個(gè)很高的水平上,我對(duì)我在工業(yè)界看到的研發(fā)質(zhì)量印象深刻。我的許多學(xué)術(shù)同行也為工業(yè)界提供建議,我們把工業(yè)界的科學(xué)同事視為我們的同事。能夠給他們提供一些偶爾有用的建議是一種特權(quán)。
澎湃科技:你怎么看待科學(xué)家在科學(xué)的公共傳播中應(yīng)該扮演的角色?
羅斯曼:我認(rèn)為像我這樣的科學(xué)家,在公共傳播中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。首先是科學(xué)的進(jìn)步,引起公眾的興趣,人們想知道什么是可能的,世界是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的。作為科學(xué)家,我們?cè)噲D發(fā)現(xiàn)答案,讓世界變得更好。
人們也常常轉(zhuǎn)向科學(xué)家,尋求防疫方面的建議,盡管我不是醫(yī)學(xué)或傳染病方面的專(zhuān)家,我的朋友總是問(wèn)我該怎么做,我會(huì)盡力幫忙。許多科學(xué)家被要求公開(kāi)談?wù)撐覀兯?jīng)歷的公共衛(wèi)生狀況,我也做過(guò)一些,這是一個(gè)非常重要的角色。






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