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要做就做“從0到1”的開創性工作

率團隊國際上首次人工創建僅含單條染色體的釀酒酵母,覃重軍獲2018年度“中國科學十大進展”

稿件來源:解放日報 黃海華 責任編輯:ICAC 發布時間:2019-05-13

覃重軍在觀察單染色體酵母的生長情況。楊正行 攝

  在覃重軍異想天開地思索,能否把釀酒酵母的16條染色體人工減少到1條之前,全世界上萬科學家已發表了幾十萬篇有關釀酒酵母的論文,這當中并沒有他的一篇文章。然而,在被專業同行忽視的情況下,他帶領團隊在國際上首次人工創建了自然界并不存在的簡約化生命——僅含單條染色體的釀酒酵母。這是繼人工合成牛胰島素和人工合成酵母丙氨酸轉移核糖核酸之后,中國科學家再一次成功使用合成方法,探索生命起源與進化的重大基礎科學問題,為人類對生命本質的研究開辟了新方向。這一成果獲得2018年度“中國科學十大進展”等多個獎項。

  也許是性格使然,越是難題就越是讓覃重軍感到興奮,這也就注定了他的科研生涯多了幾分跌宕起伏和天馬行空。

  不做“混飯吃”的職業工作

  覃重軍1983年考上武漢大學生物系微生物專業,但他的專業成績不算出挑,只求“60分萬歲”,還補考過兩門課程。

  1987年進入華中農業大學攻讀碩士時,只用了三個月上實驗課時間,覃重軍就發了一篇文章。這讓他的導師非常吃驚,于是讓他嘗試“克隆井岡霉素生物合成基因簇”這個高難度課題。事實上,這個工作直到2006年才由上海交通大學的科學家完成。當年的覃重軍眼看難以碩士畢業,甚至面臨退學,但他的導師認為他有潛力做科研,大力推薦他,在華中農業大學校長孫濟中等支持下,成為該校試行的首屆碩博連讀生。他不負導師期望,在沒有什么文獻參考情況下,博士畢業論文發表在了國際知名專業期刊《細菌學雜志》上,這也是華中農大在這本雜志上發表的第一篇文章。他在博士論文的后記里寫下了這樣的話:“近1300頁的實驗記錄中,失敗何止百次!然而,沒有一次失敗能夠真正打垮我,為什么?照亮我前進道路并不斷給我勇氣去正視失敗的,是對科學的熱愛,對揭示生命世界奧秘的向往以及科學發現給我帶來的純真的快樂,而不是單純將科學研究作為一種謀生的職業……”

  這并不是矯情,即使在1993年寫給妻子方萍的第一封情書中,覃重軍還在談論著自己的科研理想——要在某一具體學科做出里程碑式的貢獻。就在這一年,他確立了自己的五個夢想:要在重大基礎研究、原創技術、產業化、解決人類疾病和新理論上有所突破。他寫信給基因工程創始人之一、美國斯坦福大學斯坦利·科恩院士申請博士后工作,信中寫道——就算做不出偉大發現,也想看看做出偉大發現的人是怎么工作的。

  在科恩門下學習時,覃重軍從這位風趣的科學家那里得知,科研有多重境界:偉大、開創、前沿,或者混飯。他更加堅定決心,要像科恩一樣做出生命科學史上能留名的開創性工作,更要像他的偶像巴斯德、愛因斯坦和達爾文一樣做出劃時代的偉大的工作,而不是“混飯吃”的職業工作。

  “不知輕重”的瘋狂舉動成功了

  “我剛回國時,想得更多的是產業化。”2001年7月,覃重軍選擇了中科院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所,其在微生物產業化方面的特色,強烈地吸引了他。

  多拉菌素作為最好的抗寄生蟲藥之一,長期由美國輝瑞制藥公司生產并壟斷全球市場,中國使用的多拉菌素均依賴進口,價格昂貴。2004至2009年覃重軍研究組與浙江海正藥業股份有限公司合作,發展了一系列國際先進的關鍵技術,實現了多拉菌素原料藥和制劑的工業化生產,純度達到97%,產品質量部分指標甚至優于輝瑞公司產品,打破了國外壟斷。

  “你還記得自己的基礎研究夢想嗎?”2006年5月,在云南玉龍雪山4680米的山頂上,科恩開玩笑地問起覃重軍。“當然沒有忘記。”覃重軍認真作答。

  熟悉覃重軍的人都知道,他喜歡在紙上寫下自己的靈感,不少想法就來自他一早一晚的散步。似乎越低等的生物染色體就越少,可為何釀酒酵母的染色體卻有16條之多?大自然是否有點隨意?這對于研究它的人來說,可能從來就不是問題,而這正是覃重軍為之著迷的地方。

  2013年,他提出了一個大膽猜想——真核生物釀酒酵母也許能像原核生物一樣,用一條線型染色體來裝載所有遺傳物質并完成正常的細胞功能。他決定把研究對象換成真核生物釀酒酵母,因為人類就是真核生物,和人靠得越近,研究意義越大。

  在旁人看來,這是一個“不知輕重”的瘋狂舉動,他甚至從未寫過關于釀酒酵母的文章。之前他在鏈霉菌領域深耕了20多年,首次在粘細菌中發現質粒并建立了遺傳操作系統,全世界20多個實驗室來函索取質粒載體;他還對“重構簡約大腸桿菌基因組”工作做了有益探索。然而,在他看來,這些工作的技術框架都是由國外科學家提出的,他想要做“從0到1”的工作。

  2000多頁A4紙上,密密麻麻地寫滿了覃重軍的科學思考和實驗設計。大膽想象之后,需要的是小心求證。只要一有了新思路,他都會和組里的薛小莉研究員幾次三番討論,設計下一步的實驗方案。他經常告訴學生,要邏輯嚴謹,提供最原始的實驗數據。即使在實驗最緊張的時候,覃重軍依然每天去散步,還重溫了最喜歡的《愛因斯坦文集》《達爾文回憶錄》《巴斯德傳》,從中汲取靈感。2016年10月,覃重軍團隊與合作者首次人工創建了單條染色體的釀酒酵母。

  戲劇性的一幕發生在2017年9月。覃重軍正準備向國際頂尖期刊《自然》投稿之際,他偶然了解到,美國的杰夫課題組不僅做了相似研究,7月已經向《自然》投稿。“當時我第一次體會到手腳冰涼的感覺,后來聽說他們只把16條染色體融合成了兩條,我又活過來了。”經過將近一年嚴苛的審稿,期間《自然》編輯還要求兩家課題組彼此交換手稿,最終在2018年8月2日,這兩篇論文同時刊登。

  抓緊到科學前沿的前沿去

  “7年前覃老師第一次找我談話時,就講了科研的不同境界,前幾天他再次跟我提起,鼓勵我要做原創發現。”論文第一作者、博士后邵洋洋說,受覃重軍喜歡攻堅克難的影響,她也已習慣了“不走尋常路”。

  論文發表后,覃重軍更加忙碌了,但只要有空閑時間,他就會去散步,繼續他的科研暢想。和過去一樣,如果連續兩天沒去實驗室,他心里就會發慌。54歲的他最近常念叨一句話,“老冉冉其將至兮,恐修名之不立”,要抓緊時間到科學前沿的前沿去。眼下,他最想要做的事情,就是能夠解決人類的某個疾病。

  “所里這么多研究組,就數我欠的人員費最多。”即使在覃重軍科研經費最緊張的時候,他也沒花心思去“跑經費”,先是所里“賒賬”,后來中科院從先導專項里撥專款予以了支持。

  在妻子方萍眼中,覃重軍依然是那個不忘初心、懷揣科學夢想的人。他在家里有時想著科研的事情會出神,壓力大時,就聽聽古典音樂看看唐詩宋詞。去年,覃重軍在劍橋大學特地給“牛頓的蘋果樹”拍了照,那一刻,他在心底默念著:追夢一生,只爭朝夕!

  (原載于《解放日報》 2019-05-13 02版)

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