关于颜宁的科学研究故事

综合文章 时间:2020-10-23
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最近在北京举行的第九届中国青年女科学家颁奖典礼上,来自中国五省市和香港特别行政区的十名青年女科学家获得了荣誉。其中,35岁的山东人颜宁因其在结构生物学领域的重要贡献而榜上有名。

阴差阳错走上科研之路

穿着随便,说话随便,做事随便。面对洒脱、活泼、快乐的颜宁,记者很难将她与“清华大学医学院教授”、“国际青年科学家”的身份和头衔联系起来。20xx年10月,她被聘为清华大学30岁以下最年轻的教授、博士生导师;20xx年1月,她从来自世界18个国家和地区的760名申请者中脱颖而出,成为霍华德休斯首届国际青年科学家奖的28名获奖者之一。

事实上,颜宁一开始走上自然科学探索的道路是有些错误的。“我高中的时候比较喜欢文科,所以文科分班的时候我选择进文科班。但是我的班主任坚持,整年成绩第一的同学当然要学数学和物理,他们会坚决把我拉到理科班。”可以说,没有当时“独断专行”的“伯乐”,就不会有今天生物学界如此杰出的颜宁。

对颜宁影响最大的母校有两所——清华和普林斯顿大学。在清华,颜宁度过了丰富多彩的四年:这四年不仅保持了他的学业优秀,还担任了生物系学生会主席,组织了许多课外活动,培养了游泳、交际舞、乒乓球等爱好。

颜宁的科研道路是由他从20xx年8月起在普林斯顿大学的7年留学生涯决定的。她在博士和博士后阶段跟随施一公教授学习,然后对微观世界的生命过程产生了浓厚的兴趣,也在科学领域产生了五彩缤纷的翅膀。

“普林斯顿太美了。校园本身就像一个州立公园。它曾被评为美国最美丽的校园之一。”提起常春藤学校,颜宁的眼睛发亮,“有一个大学城,学校没有围墙,保留着一大片森林,还有一条运河。透过窗户看着秋天的黄昏,周围有红色、金色和紫色的树。夕阳下的湖面波光粼粼,一群群野鸭在暮色中飞翔。松鼠、野兔、鹿随处可见,有时还能看到眼泪。”

除了自然之美,颜宁还欣赏科学之美。“给我们上课的学生大多是杰出的科学家、院士,甚至诺贝尔奖获得者。经典论文和教科书里的很多东西都是他们的研究成果。他们可以像讲述历史故事一样讲述每一个令人着迷的科学发现,这会让你想到,‘哇,学生可以玩得这么开心!’"

让颜宁难忘的是普林斯顿的两位教授,他们都是美国科学院的院士,他们的丈夫都是1995年的诺贝尔奖获得者。“我是一只夜猫子。很多时候都是晚上11点。我还看到这对夫妇在各自实验室的显微镜下观察果蝇。我被这份平静和单纯的坚持感动了。感觉以后要这样,单纯做自己喜欢的研究。”颜宁说。

010年至1010年的20xx年,不到30岁的颜宁回到清华大学,成为该校最年轻的教授和博士生导师。她在医学院独立建造并领导了一个实验室,开始了她的独立研究。在过去的七年里,颜宁一直致力于普林斯顿大学的蛋白质结构研究。因为这次经历,她决定“火”结构生物学最难的领域——膜蛋白——。

“人体的遗传靠DNA,而各种功能的实现靠蛋白质。如果DNA确定一台机器是汽车而不是马车,那么实现这台机器功能的发动机、车轮、方向盘就是蛋白质。”颜宁告诉记者,人们生病是因为某种蛋白质有问题。通过分析膜蛋白的结构,可以清楚的知道哪里出了问题,然后开始研究修复方法,最终达到治愈疾病的目的。

人类基因组中的20000多个基因中,约有30%编码膜蛋白。FDA批准的药物一半以上是膜蛋白。许多基本生命活动需要膜蛋白:作为“载体”参与,帮助营养分子完成跨膜转运;作为“受体”,它帮助传导各种细胞信号;作为“通道”,精细调节细胞膜两侧小分子和离子的浓度。

然而,对于如此大量具有如此重要功能的膜蛋白,科学家们对其精细结构和工作机制知之甚少。科学家绝不是对膜蛋白视而不见。相反,世界各地都有许多研究膜蛋白结构的科研小组。但由于膜蛋白不易提取纯化,这些群体要么长途跋涉,要么半途而废。当然,能有所收获的团队很少,以颜宁为首的研究团队就是其中的杰出代表。在回国之前,颜宁计划在三到六年内研究一种膜蛋白的结构。现在,她的研究团队在不到五年的时间里成功地解析了五种重要膜蛋白的结构,并初步揭示了它们的工作机制。

“大家在科研领域的出色表现向世界证明,国内也可以取得一流的研究成果,有的成果甚至比国外更快更好。”这是颜宁的目标,也是不断激励她在科研道路上不断挑战、创新、前进的动力。

20xx年8月,清华大学聘请国际评估团队对其生物医学研究方向进行评估。年轻的颜宁教授给他们留下了深刻的印象。“无论采用哪种标准,颜宁博士都是世界上最优秀的年轻结构生物学家之一。”“未来5到10年,她将成为杰出年轻女科学家的榜样。”

从010年到1010年,短短5年,从“白手起家”到不断突破,似乎幸运之神一直在眷顾颜宁。在回顾这段“幸运”的经历时,颜宁承认:“最重要的是不要害怕困难。其实现在想想,很多人都觉得膜蛋白难。他们可能一开始就被吓到了,没人敢这么做。”事实上,正如颜宁和她的团队已经证明的那样,只有不怕困难,才能创造卓越。

“我可能在智力方面不是最优秀的,但我认为科研最重要的是专注,也就是能够承受‘家’。”颜宁说,除了每天回家吃饭睡觉,她可以在家里的实验室里呆上14个小时。当她到了紧张的关键阶段,她只是黑白颠倒,她的家在实验楼里出不来。

这种高强度的研究工作,如果不是因为兴趣,发自内心的喜欢科学,是很难做的。“总有人问我这种生活苦不苦。其实只要是自己着迷的东西,怎么会觉得苦呢?”她说:“痛苦意味着不得不做一些你不想做的事情。别人可能觉得做实验写论文很无聊,但我很享受。就像有些人沉迷于玩游戏一样,会被迷住。”

在清华大学结构生物学研究中心走廊的墙上,有几幅颜宁和学生们富有想象力的“画”:在八聚体的蛋白质结构上,她绘制了中国太极八卦图,两幅图在分布和线条上重合,使得“凋亡体”的研究内容与古代哲学命题融为一体;以上下飞舞的蝴蝶为背景,与蛋白质的螺旋结构相得益彰,并伴有沾有露水的小草,吸引着无限的想象力。在为NAT家族的蛋白质代表UraA绘制其转运机制示意图的同时,她向学生隆重介绍了“板砖汁液”的模型。——的核心域是“板砖”,门控域是“sap”,听起来很幽默,但是很有道理,仔细想想很生动。说到这张照片,颜宁也笑了。

颜宁说,如果他没有走上生物学的研究道路,他可能会从事设计或写作。在她看来,做科研,就像艺术创作一样,是一件很奇妙很刺激的事情。那些让别人厌烦的膜蛋白结构,似乎有着神奇的生命力。“大家都知道DNA是双螺旋结构,蛋白质的结构是多种多样的。当你分析细胞中只有几到几十纳米大小的蛋白质分子,分析它们的原子分辨率结构,在电脑上放大几亿倍后,你就能清楚地看到这些结构有多美。

很多时候,大自然的精妙设计远远超出我们的想象。而你是世界上第一个揭开这些大自然奥秘的人,成就感和满足感是无法形容的。"

"科学培养了我独特的审美观."根据颜宁的说法,“科学的美在于你首先发现了自然的奥秘,而科学的魅力在于你是知识的创造者。”而爱上神秘美丽的膜蛋白世界,可能是她孜孜不倦工作的重要原因。

另一个让颜宁着迷的原因是从事科学研究的简单、轻松和自由。“做科研会让你身心放松,你的喜怒哀乐会变得很简单。在实验室里,我的心灵是如此的放松,我不用去想其他的事情。你会觉得世界是你的,这取决于你的思维有多宽广,你能去哪里,没有任何其他的限制。”

致力于解读膜蛋白密码

”这几年,我的实验室积累了很多制作膜蛋白的经验,更重要的是培养了一批同样热爱研究膜蛋白结构生物学的年轻人。爱思考,爱提问,是我对学生的最低要求。”颜宁解释说,爱因斯坦曾经对提问的重要性有过著名的论述,“提问往往比解决问题更重要”,因为解决问题可能是一种数学或实验技能;但是提出新问题,新的可能性,从新的角度看待旧问题,需要创造性的想象力,这标志着科学的真正进步。

颜宁告诉记者,清华大学教育学院发布的一份研究报告显示,与美国的研究型大学相比,中国大学学生表现最差的是“在课堂上提问或参与讨论”。在“课堂提问或参与讨论”这个话题上,超过20%的中国学生选择“从不”,只有10%的学生选择“经常”;美国大学生做出这两种选择的比例分别为3%和63%。

为什么会这样?颜宁认为根源在于填鸭式教育,或者说顺从式教育。从孩子刚懂事的时候,听到父母说的最多的话,恐怕就必须听话。填鸭式教育,贯穿幼儿园、中小学,强化孩子的听话意识。大多数老师不鼓励孩子提问和提问。他们对孩子最大的要求就是“背”记标准答案。填鸭式教育的不好结果是学生失去了思考和提问的能力,失去了创新所需的想象力和创造力。没有想象力和创造力,哪里谈得上创新和创造力?

颜宁不仅要求学生就学术问题与自己争论,还鼓励他们在国际会议上询问学术权威。“这样做的原因不是为了争面子和炫耀,而是觉得我们的学生会多做少说。不代表不会说话,要抓住每一个机会训练自己的表达和沟通能力,慢慢的好处就显现出来了。”

20xx年4月和5月,清华大学和苏州大学分别举办了两次高水平的国际会议,颜宁带着所有的弟子参加了会议。早在会议之前,颜宁就“恶意”警告学生,他们将仔细记录谁在会上提问,谁在休息时间与发表演讲的科学家交流。表现好就有奖,“尘葫芦”就等着批评。

受颜宁的启发,学生们表现得很好,每个学生至少问了一个问题,其中许多都很好。会后,一位美国教授对颜宁说:“我认为中国学生非常内向,但他们很聪明

搞科研要能耐得住“宅”

“在曲阜,孔子的弟子颜回有一座颜庙。据家谱记载,我是严家第七十七代。所以,无论走到哪里,我都是从根上来的山东人。“颜宁出生于山东莱芜。她的父母曾经是钢铁厂的雇员。回忆童年,她觉得自己很珍贵。”那时,她无忧无虑,因为钢厂周围都是山野村庄,所以她会和朋友一起用红薯做项链。在田野里遇到蛇,我吓得要死。我在亲近自然的同时,也对自然有了好奇心和想象力。"

颜宁6岁时,因为父母的工作调动,她家搬到了北京。但直到现在,她依然有着山东人的生活习惯,喜欢吃山东煎饼和莱芜香肠,忘不了家乡的味道。

“现在我实验室里有很多来自山东的学生,我和他们一起取得了很多成绩。希望以后能和家乡的高校有学术交流,也希望有机会回到父母的母校章丘七中,和那里的孩子们谈谈自己的成长经历和学习经历。”颜宁恳切地说。

“其实每年我都会组织实验室所有的工作人员回山东爬泰山。做科研也需要一个好身体。爬泰山不仅是一次休闲放松的旅行,也是对体力和毅力的一个很好的考虑。”颜宁承认他觉得自己的精力不如以前了。在普林斯顿,通宵做实验是常见的做法。现在,晚工作24小时后,需要两三天才能缓过来。“这给了我一种紧迫感。我觉得我真正研究的黄金时间可能只有几年,所以我必须让自己继续在实验室里专注于‘家’。”

颜宁一直追求自由的生活,享受自己在实验室的工作,关心探索科学之美。就像她在博客里引用庄子的一句话“天下有名无凭,天下无凭,要看内外之分。事关荣辱。”也许,正是这种轻松平和的态度,帮助她在科学的巅峰上越爬越高。