文|《中國科學報》記者 馮麗妃
兩年前,閆致強從底蘊深厚的復旦大學生命科學學院“跳”到尚處于新生期的深圳灣實驗室,“蝸居”在一棟商業大樓里,和團隊在這里尋找人類感知世界的最后一塊拼圖。
在亞里士多德定義的五種感官中,介導嗅覺、味覺、視覺、觸覺的受體基因已被相繼確定。其中,科學家關于五種感受體的研究已經3次斬獲諾獎。最近一次是2021年兩位美國科學家發現的溫度和觸覺受體。
(資料圖)
但人類感知聲音的核心——負責聽覺轉導的離子通道是由哪個基因編碼的,一直是個謎。
2020年,閆致強與合作者最終確認了位于耳蝸毛細胞中的聽覺轉導離子通道,為聽覺受體的確定提供了重要依據。現在,他和團隊正在圍繞這個國際競爭日趨激烈的問題繼續展開攻關。
盡管這個經濟實力雄厚的沿海城市科研基礎仍然薄弱,但他很看好這里的發展前景,因為“各方面支持都很到位”,在不遠處一片20多萬平方米的科研場地正在規劃建設。
閆致強與團隊
“順風順水”的科研之路
深圳灣實驗室官網上,簡單的五行時間線歸納了閆致強過去22年的科研經歷。稍一細看便能發現他博士后一出站就跳過助研、副教授等大多數“青椒”的必經之路,成為國內頂尖高校的一名教授。
“與成長環境相比,一個人的人生走向與自己的關系更大。”閆致強這樣認為。
閆致強出生自一個普通的山東家庭。2000年高考進入復旦大學后,這個對生命科學懵懵懂懂的青年逐漸對神秘的腦科學產生了興趣。彼時,中國腦科學研究剛剛起步,缺乏知識基礎與專業訓練。這個被認為是生命科學領域最終極的問題,一個中國后生能夠做得好嗎?答案無人知曉。
“那時的想法處于一個‘天真’的狀態。以后掙多少錢?買什么房子?這些都沒想過,只是按照自己的興趣自然地向前走。”閆致強回顧說。
初生牛犢不怕虎,大二時他毛遂自薦到楊雄里院士在復旦大學創建的神經生物學研究所,進入李葆明教授實驗室里做研究;大三暑假又通過老師引薦,到新成立的中科院神經科學研究所(以下簡稱神經所)實習。
憑著這股“闖勁兒”,他在神經所接觸到了當時最前沿的科學知識和專業訓練。更重要的是,在這個作為中科院自主創新試點組建的研究機構中,他結識了很多在神經科學領域做出漂亮研究的海歸“大牛”,蒲慕明、饒毅、羅敏敏等都是他生物學實驗的領路人。
這段經歷順理成章地開啟了他下一階段的研究歷程。2004年,他作為推免生到神經所碩博連讀,一年后,他跟著導師羅敏敏來到另一個新成立的創新型機構北京生命科學研究所(以下簡稱北生所),做嗅覺神經元信息傳導研究。這是當時炙手可熱的研究方向,2004年關于嗅覺受體分子家族的研究剛剛獲得諾獎。
那段時間,閆致強首次證明了嗅球有精確而特異的兩側連接,這是當時第一篇證明前腦有精確而特異的兩側連接的報道。相關研究2008年發表于《神經元》(Neuron)期刊。
漂亮的研究為他贏得了重量級的推薦信。在饒毅、羅敏敏和王曉東三位教授的聯名力薦下,閆致強如愿進入美國加州大學舊金山分校和霍華德•休斯醫學研究所(HHMI)詹裕農(Yuh-Nung Jan)實驗室做博士后。詹裕農與妻子葉公杼(Lily Jan)是美國科學院和美國藝術與科學學院的“雙料”院士,在國際神經科學領域有很高的聲望,培養了許多知名科學家,饒毅、駱立群等都曾受教于他。
在閆致強眼中,詹裕農先生有著“老派科學家”的風格:完全按照獨立科學家培養青年科研人員。“只要看中的人,不管你做什么,他都信任你。你去做什么方向他完全不管,問他具體意見他也不說。你跟他說一個愚蠢的看法,他也不會說不好,而是讓你自己琢磨。”他說,“這就像眼看著自己的孩子馬上要撞到桌角了,忍著不去提醒,他認為你自己找方向的過程也是建立能力的過程。”
這種成長模式也讓該實驗室培養的學生出類拔萃,走出去成為教授的就有200多位,這在美國也是極為罕見的。
在這樣的培養環境下,閆致強通過讀文獻、和同事討論,很快確定了自己的方向,利用果蠅幼蟲研究觸覺和聽覺的傳導機制。這兩個感覺系統中尚未破解的生理基礎的謎團是全球科學家爭相探索的前沿問題,也是詹裕農實驗室的新方向。
2013年,閆致強關于觸覺傳導離子通道NompC的研究發表于國際頂尖科研期刊《自然》(Nature),這項他作為第一作者的研究還被錄入美國科學院院士、斯坦福大學教授駱利群編寫的教科書《神經生物學原理》(Principles of Neurobiology)。不止如此,閆致強和同事在系列研究中構建的以果蠅幼蟲為模式生物的研究系統,也引得國際上其他團隊跟進。
這些亮眼的成果成為他職業道路上的堅實階梯。2013年,時任復旦大學副校長的中科院院士金力在閆致強復旦面試時特意與其促膝長談,講起當年談家楨先生為了促進國內科研的進步,不顧高齡專門去美國邀請他回國的故事,以此激勵閆致強回母校任教。復旦直接“破格”給這位剛出站的博士后研究員以博導職位。次年,閆致強又獲得上海高校特聘教授“東方學者”稱號,并獲得上海市青年科技啟明星計劃支持。
接下來幾年的科研成績,閆致強并未辜負復旦和上海市對人才的期許。2019年,他和該校教授服部素之團隊、東京大學教授濡木理團隊合作,確認了人感受聲音振動的聽覺首要機械力門控離子通道,解決了已困擾聽覺領域近40年的問題。相關成果以封面形式發表于《神經元》雜志。
閆致強
別人眼里的“順風順水”,在閆致強看來,關鍵是對自己人生方向的思考和個人行為的管理。
像很多人一樣,閆致強的科研之路上也曾遇到煩惱。雖然碩士第二年他就在實驗中有了重要發現,后來也很快給《神經元》期刊投了稿,但隨著時間推移,閆致強感覺到最初認為的“很有意思的”科研生活實際上有些無聊。每天都是做實驗、收集數據……瑣碎的日常讓他覺得枯燥:“我做的研究重要嗎?做科研是我想要的生活方式嗎?”在閱讀感興趣文章的過程中,他恍悟:“就像羅素在他的著作《幸福之路》所說,枯燥是大多數偉大工作的基礎,馬克思的《資本論》,也是要坐在那里一點點慢慢寫。”
針對科研中遇到的一些可能讓人裹足不前的難題,他的口頭禪是:“難度大不是問題,做不做才是最大的問題。”博士生階段的一次實驗中,他要在小鼠腦部注射神經示蹤染料,注射的地方要局限在腦部約50微米大小,大約只有5~10個細胞這么寬,大家都說這難實現,不去干這件事。他就自己動手,結果做出了重要發現。博士后時期的觸覺實驗中,世界上會做模式動物幼蟲果蠅電生理的人很少,也無處學習,他就和同事獨立研究如何解決。
“最關鍵的是要看清楚自己選擇的研究方向”
2020年,閆致強加盟深圳灣實驗室,在新的環境里,他和團隊繼續探索著人類感知世界的最后一塊拼圖。
“做科研最關鍵的是要看清楚自己選擇的研究方向,選擇可以解決的、重要的問題,最好將問題系統化。”他說。
感知生物學作為神經科學最核心的問題之一,就是他認為的一個“務實且重要”的方向。圍繞亞里士多德定義的五種感官——視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺的生理機制研究,一直以來都是國際上最前沿的研究領域。其中介導四種感覺的受體基因已被確定,三種已獲得諾貝爾生理或醫學獎。
視覺研究沖在最前面,早在19世紀,德國生理學家Franz Christian Boll就發現了光受體蛋白視紫紅質rhodopsin在視網膜視桿細胞上的表達,之后美國科學家George Wald通過生物化學手段揭示了該蛋白感光的生化反應,1967年獲得諾獎。
進入21世紀,美國科學家Richard Axel和當時的博士后Linda B. Buck因為發現嗅覺受體分子家族,2004年獲諾獎。
此后,國際上關于其他感官受體的研究競爭日趨激烈。
閆致強在博士后期間的研究核心是觸覺受體,2013年他們在研究中發現果蠅觸覺受體在人體內不保守,相關結果發表于《自然》雜志;而2014年美國斯克利普斯研究所教授Ardem Patapoutian則發現了人應對機械刺激的觸覺受體PIEZO2。最終在2021年,Patapoutian憑此發現和美國科學家David Julius一起分享了當年的諾貝爾生理學或醫學獎。
在味覺方面,另外三位美國科學家也在近20年的白熱化競爭中于2018年集齊了酸甜苦咸鮮五種基本味覺的分子受體。
而處于亞里士多德五種感官等級序列中僅次于視覺的聽覺,其生理機制的最后一塊拼圖一直未被找到。
事實上,在聽覺研究方面,美籍匈牙利裔科學家Georg von Bekesy因為發現聽覺器官——耳蝸,已經在1961年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。但聽覺受體的發現卻困擾了科學家數十年。
閆致強表示,這是因為聽覺在五感中是工作機制最為復雜和精巧的。“嗅覺和味覺都是化學反應,相對簡單,相關受體與化學分子的結合通過體外培養細胞實驗就能證明。聽覺則需要感受機械力,要了解把這種力轉化為電信號的分子機制。”他解釋說,“與觸覺相比,聲音振動引起的電信號比壓力引起的電信號的受體更難捕捉,也需要比觸覺更加精巧的蛋白復合體,這在體外培養細胞里很難重構或者篩選。”
過去幾十年,聽覺科學家們發現TMC1與TMC2基因對人和小鼠聽力十分重要,這兩個基因在耳聾患者中也被發現,但它們是不是人耳感受聲音機械力的門控“開關”卻一直不清楚。閆致強和合作者2020年的研究為此提供了一個關鍵的證據。
不過,閆致強表示,這只是為聽覺受體的確定提供了依據,聽覺怎么傳導、如何感受機械力刺激,這些問題尚未完全解決。這意味著相關的研究仍面臨激烈的國際競爭。“國際上有的實驗室已經做了二三十年了。不過,我們也處于最前沿。”他笑著說。
盡管對自己和團隊有信心,他仍然很拼:有時候像著了魔,可以吃飯睡覺上廁所24小時不間斷地想一個問題;也會在實驗室干到精疲力盡,直到干不動了才回家休息,連續一年不給自己放假;偶爾覺得自己的生活方式太不健康了,他也會找同事、朋友打打羽毛球、爬爬山,放松一下。“(科研)做得好的人都非常努力,不能只看運氣。”他說。
盡管對自己有點“狠”,閆致強對團隊成員的要求卻沒有這么嚴苛。“真正有興趣、有能力解決問題,工作的時候全身心地投入把一件事做好,就是這個要求。不用天天工作,做研究就要開心一點。”他說。
閆致強與團隊
“這里最好的地方是‘以人為本’”
在深圳灣實驗室,閆致強也在拓展其他的研究方向。
他希望,進一步研究聽覺、觸覺、濕度感覺、渴覺等感覺受體及其工作機制,了解生物體感知外界的密碼。同時,了解與上述感覺相關的關鍵神經細胞群和神經回路,研究其發揮生理功能的機制以及和其他重要生理功能的交互作用。此外,我國是世界上聽力殘疾人數最多的國家,聽力障礙影響著約2780萬患者,他盼望能夠將相關研究成果轉化落地,研究耳聾的致病機理、研發診斷相關疾病的基因和治療藥物。
目前,經過兩年的建設,閆致強團隊已有4名博士后、1名副研究員,加上與香港大學和香港科技大學的聯合培養生已有十余人。不過,他坦言,由于深圳教育基礎比較薄弱,目前整個實驗室人才儲備仍待加強。
“深圳目前最大的問題就是需要積累,就像清華、北大、復旦,教育基礎已經有100多年了。但我相信深圳會發展得非常快,因為它在科研、教育方面都支持力度很大,不會讓你有‘支援或獻身’的感覺。”閆致強說。
他覺得,這里最好的地方是“以人為本”,對科學家采取信任的態度。“這里給科學家經費支持并不是看你項目申請的內容是什么,而是選好人后給你自主權,讓你選擇看中的東西去做,這是符合科學規律的。”閆致強說,而如果以項目為本,不僅會在各類項目申請中牽涉到科研人員的很多精力,而且很難預測最后的研究結果,因為科學本身是探索性的。
閆致強認為,該實驗室另一大優勢是行政服務科研的管理模式。譬如由研究員組成的平臺建設委員會對儀器購買等擁有決策權,而行政部門則是執行決策的機構,“一切都在圍繞科研轉”。
不過,他表示,沒有博士生招生資格是深圳灣實驗室的痛點。這需要我國教育制度進一步深化改革,讓深圳灣實驗室以及北京生命科學研究所、北京腦中心這樣具有高水平研究的機構可以獨立招收博士生。另外,應該讓愿意出大力氣加強教育和研發的省份擁有更大的招生自主權。例如,深圳經濟發達,也樂意在教育、科研事業上投入巨額的資金,但是由于深圳或者廣東都不能自主決定是否招收博士生,從而教育和人才資源短缺,從而對深圳發展一流教育,發展世界領先的科研產生了很大的阻礙,長遠來講,對深圳或者廣東教育、科研和未來的經濟發展都會有不良的影響。
談起科研這份職業,閆致強覺得我國科研整體環境和高級研究人員薪資待遇和歐美發達國家已經相差無幾。“不要說賺多少錢,生活不錯就行。實際上,做科研就業途徑也比較多,做得好了可以當教授,也可以開公司。可以說‘進可攻,退可守’,發展并不差,作為職業即使以‘世俗’的眼光看也是不錯的。”
“一千個人中有一個人喜歡做科研就夠了,中國有14億人,千分之一就是140萬人,足夠了。科研不需要那么多人,只需要真正喜歡的人。”閆致強說。
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