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“编写生命密码”的中国90后博士生
2017-05-07 21:07
作者:袁全 贾钊 张建新
来源: 特写中国
他说,父母给他起名“泽雄”,有“恩德泽被家乡”之意。果然,这位来自河北保定雄县的90后博士生,不负众望。更有意思的是,他的科研成就,令他先于雄安新区,扬名海内外。

谢泽雄,天津大学化工学院博士生  

 

和很多人一样,身高1米90的合成生物学博士生谢泽雄也担心有朝一日人工智能会威胁人类。但他参与的一项堪称“再造生命”的研究,最近引起世界的瞩目。

 

3月10日,国际顶尖学术期刊《科学》以封面文章发表了人类“编写生命密码”所取得的最新突破,其中4篇文章来自中国科学家的贡献——天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院的科研团队,利用化学物质合成了4条人工设计的酿酒酵母染色体。

 

这项研究标志着人类从“读懂生命密码”的基因组测序阶段,飞跃到“编写生命密码”的合成染色体阶段,向“合成生命”的目标迈进了一大步。27岁的谢泽雄是其中一条染色体的研究者。

 

3月10日出版的《科学》杂志封面文章就是合成酵母染色体的研究。

 

在这篇有93名合著者的论文中,他是第一作者。这个身材瘦高、性格有些内向的小伙子,坦言自己并没想到“合成生命”是那么遥远。但他相信,与人类基因相似的酵母菌的研究,会在工业生产、医药研发,特别是治疗疾病上具有深远意义。

 

他对生命健康科学研究的浓厚兴趣,大概是来自儿时的经历。谢泽雄自小就看到父母受疾病困扰。母亲有严重的失眠,试过各种药物但都不起作用。父亲家族有一种遗传病,上了一定岁数听力就大幅下降,几尽失聪。“少了对这个世界的一种感知,是多么痛苦,”谢泽雄说。他想,基因的研究也许可以解决现在药物无法攻克的疾病,解除人们的痛苦。

 

上中学的时候,谢泽雄从课本上了解到2000年中国科学家提前完成国际人类基因组计划中1%的任务,很激动,也很自豪。但他没想到,十几年以后,自己会参与“合成基因组”的研究,并把中国在这个领域推向更前沿的地位。

 

谢泽雄虽然是理科生,但他从小喜爱读书,不仅包括文学名著,还有流行小说、漫画,比如《哆啦A梦》、《火影忍者》等。

 

2008年,谢泽雄以河北省保定市雄县理科状元的身份考入天津大学生物工程专业。他说,父母给他起名“泽雄”就有“恩德泽被家乡”之意。2012年,这名还是来自“小县城”的好学生,又通过刻苦学习,以本科专业第一名的成绩免试攻读博士学位,加入天津大学合成酵母染色体研究。

 

那时他对“合成生物学”没有概念。这是一个非常具有前瞻性的领域,而且中国与美国等发达国家存在不小的差距。他的导师元英进教授也是花了很长时间才说服国内的专家学者,并申请到863国家科技项目的资金支持。

 

2012年,天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院与美国、英国、法国、新加坡等国家的科研机构共同参与酵母基因组合成国际计划,目标是对酿酒酵母基因组进行人工设计和化学再造。各国团队认领染色体研究后,向美国派学生学习,并定期举行分享会,交流经验。

 

谢泽雄在美国哈佛大学。2016年5月,他前往美国,参加“人类基因组编写计划”(GP-write) 会议。图片由受访者提供

 

有人误以为合成基因组就是“简单复制”。“其实更像旧城区改造,”谢泽雄比喻说,“有些基因需要重新装修,有些无用无益的基因就需要推倒重来。”

 

如果把无用的基因“推倒”,“翻盖一座新大楼”,那么起初对单个DNA或者基因序列的研究,就好比“做砖块儿”。这是一项任务繁多且枯燥的基础工作。很多人加入,体验了一把后,便不再继续深入研究。特别是遇到困难,停滞不前的时候,坚持下来的就更少。5号染色体的研究最后就落在谢泽雄身上。

 

而奇迹往往就出现在“坚持一下”的努力中。5号染色体因为之前有现成的设计模板,被寄予很高期望。然而研究进行了一年多,科学家们发现合成的基因组总是出现“失活”现象,却找不到问题出在哪里。

 

谢泽雄在实验室。

 

正是看到了谢泽雄的韧性和毅力,导师元英进选择让他留守,继续攻关5号染色体。

 

那是一段既辛苦,又寂寞的时光。从2013年年中开始,谢泽雄前后用了18个月不断测试。“我就像一只挑战迷宫的小白鼠,一条路一条路地去试。” 

 

作为一个博士生,他此前还未发表任何一篇论文。做这样的实验,如果没有结果,是很有风险的。在为难之际,导师元英进让他阅读名人传记,激励他坚持下去。谢泽雄印象最深的故事是关于瑞典化学家、发明家诺贝尔的——诺贝尔在实验炸药期间,弟弟不幸被意外炸死,但亲人的离世没有动摇他继续研究炸药的决心。

 

谢泽雄(前排左二)和他的研究团队。

 

合成生物学是非常尖端的科学研究。作为后来者的中国科研人员在参与国际合作项目之初,是缺少自信和勇气的。因此,谢泽雄一开始就怀疑问题是出在自己身上,后来又怀疑是之前团队的操作失误,但是经过反复实验,都没有发现问题。

 

那么,只有一种可能了:设计出现了错误。谢泽雄发现,最初利用计算机进行设计时,缺少了一段基因序列,正是这个缺陷导致合成的染色体无法存活。

 

谢泽雄通过邮件告知美国团队,但对方开始并不相信他的判断。直到他们看到修正后的染色体和研究数据时,才确信谢泽雄是正确的。染色体的设计因此得以修改和完善,研究工作“起死回生”。

 

此后,在被邀请到美国给团队同学做分享时,谢泽雄明显感到过去美国研究者眼神里的“怀疑”和“不信任”不见了,取而代之的是老师们的夸赞“了不起”。

 

谢泽雄(右)和导师元英进(中)、同学吴毅在天津大学化工学院实验室内交流。(2013年1月5日拍摄) 新华社 发

 

美国哈佛大学遗传学教授、美国两院院士乔治·丘奇(George Church)评价说,在《科学》发表的美国、中国、英国、法国等研究团队的7篇论文中,谢泽雄的研究成果堪称“完美”。

 

“这(项成果)将鼓舞其他人进行更大胆的尝试。”乔治·丘奇在回答记者采访时说。

 

谢泽雄的成果被分享到其他国家的科研团队,为目前和未来其他染色体的合成提供借鉴。

 

1月31日,当《科学》杂志决定刊登谢泽雄合成染色体的研究论文后,他在自己微信“朋友圈”写到,“1694天推敲打磨精雕细琢,13000公里漫漫长路上下求索......一路走来,有所得,有所失,暗暗庆幸年华未付东流水。”

 

谢泽雄说,过去将近5年的研究很辛苦,几乎没有在12点前睡过觉,这让他失去了很多自由支配的时间,包括谈恋爱的时间。

 

谢泽雄的故事也是整个中国团队参与国际合成基因组合作的缩影。天津大学化工学院教授,留美博士生导师张卫文说,过去中国研究者就是美国实验室里打工的“学生”,后来可以独立做同样的研究,再到现在取得突破,为其他国家的研究做出贡献,可谓进步飞跃。

 

包括谢泽雄在内的中国科研团队的努力,使中国成为世界上继美国之后,第二个具有合成真核基因组设计和构建能力的国家。中国科学家还因此受邀成为由美国大学发起的“人类基因组编写计划”(Genome Project-write)联盟成员。

 

酵母基因组合成国际计划发起人,美国纽约大学遗传学教授、美国科学院院士杰夫·伯克(Jef Boeke)在接受新华社记者的邮件采访时说,“在研究合成酵母基因组的合作上,中国团队不仅派谢泽雄这样的学生来美国学习、取经,同时也为国际团队的研究贡献了不起的创意和发现,中美双方的合作是双向的。”

 

谢泽雄在天津大学。

 

在《科学》杂志发表论文后,谢泽雄被同学们称为“三高”(颜值高、智商高、身材高)“男神”。他是天津大学第一个在27岁就在《科学》上发表文章的博士生。如此年轻就获此殊荣,这在全国也是少有的。

 

这位“90后”博士仍然十分冷静。“这只是一小步,”他说,设计、构建一条酵母基因组距离“合成生命”还有相当长的路要走,希望有一天自己的研究能有助于攻克疾病。

 

“如果能够为人类健康做贡献,我就很知足了。”谢泽雄说。

 

(文中图片除特别说明外,均由“北洋光影”提供)

(编辑:袁全)


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影像的历史和文化
国家天文台副研究员,胸怀宇宙的理想主义者和科学梦想家
独立影评人,新华社对外部主任编辑,著有影评集《未被驯服的梦境》,坚持从文化和哲学视角解读电影
著名科学作家,新华社对外部高级记者
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文章来源: 特写中国 https://www.chinafeatures.com.cn