探求DNA世界——記中國(guó)科學(xué)院微生物研究所研究員傅鈺

本刊記者 嚴(yán)永紅

盡管在大多數(shù)人眼中，生物化學(xué)是高深莫測(cè)的，甚至是枯燥的。但是在他的眼中，卻如同一首優(yōu)美的詩(shī)，科學(xué)和藝術(shù)都源于人類(lèi)活動(dòng)最高尚的部分，都追求著深刻性、普適性、永恒和富有意義。無(wú)數(shù)大師執(zhí)著地攀登，只為領(lǐng)略到頂峰上科學(xué)與藝術(shù)交匯所生的無(wú)限江山。

傅鈺——1997年在中國(guó)科學(xué)院遺傳研究所獲碩士學(xué)位，2008年于加拿大薩斯喀徹溫大學(xué)微生物與免疫學(xué)系獲博士學(xué)位，2008～2012年在美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子藥理學(xué)系從事博士后研究，2012年入選國(guó)家“青年千人計(jì)劃”受聘于中國(guó)科學(xué)院微生物研究所。一路走來(lái)，他更像是藝術(shù)家。他深深地沉醉在生物化學(xué)這個(gè)廣袤無(wú)垠的世界，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在思考探尋著生物化學(xué)的意義和它的未來(lái)……

求學(xué)階段的兩篇“Cell”

DNA——遺傳信息的載體，正確而高效地復(fù)制整個(gè)基因組并傳遞給子代對(duì)每個(gè)生命體都是至關(guān)重要的。DNA復(fù)制過(guò)程中產(chǎn)生錯(cuò)誤，突變和缺失是導(dǎo)致癌癥等嚴(yán)重影響人民身體健康的疾病發(fā)生的主要原因之一。雖然在原核生物中DNA復(fù)制已經(jīng)研究得較為透徹，但是真核生物的DNA復(fù)制中還有很多一直懸而未決的問(wèn)題有待回答。

所謂“預(yù)則立，不預(yù)則廢”。如果說(shuō)，傅鈺的成績(jī)?cè)从谒闹腔?，那么，他的智慧還表現(xiàn)在他在十字路口的善于選擇、善于規(guī)劃上。在遺傳所獲得碩士學(xué)位以后，傅鈺選擇赴加拿大薩斯喀徹溫大學(xué)繼續(xù)攻讀博士學(xué)位，早期的準(zhǔn)備使他在這里鷹擊長(zhǎng)空、魚(yú)翔淺底，盡情地發(fā)揮他的優(yōu)勢(shì)，主攻釀酒酵母對(duì)DNA損傷的一些應(yīng)答的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了真核生物SOS修復(fù)途徑，研究論文發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）雜志上，這是他人生中的第一篇“Cell”。

“在這一過(guò)程中我發(fā)現(xiàn)DNA損傷修復(fù)和DNA的復(fù)制是密切相關(guān)的，DNA復(fù)制有太多的基礎(chǔ)問(wèn)題我們都還不清楚，對(duì)于這些問(wèn)題的深入研究不但可以完成理論上的重大突破，而且可以為癌癥等疾病的防治提供新的思路和靶向。”就像傅鈺用帶著虔誠(chéng)的語(yǔ)氣所說(shuō)的那樣：“真理往往是美的，那蘊(yùn)藏于科學(xué)中的真理之美，吸引著我不斷地探究?！?/p>

DNA研究的廣闊前景讓傅鈺堅(jiān)定扎實(shí)地將自己的研究開(kāi)展下去，科學(xué)工作者既以真理為生命，須在反復(fù)的實(shí)踐中提煉真知，一步步地把科技的發(fā)展引向更加深入。在加拿大獲得博士學(xué)位后，傅鈺來(lái)到了哈佛，一個(gè)特別有朝氣的團(tuán)隊(duì)——約翰內(nèi)斯.沃爾特教授的實(shí)驗(yàn)室。“這是一個(gè)研究DNA復(fù)制基礎(chǔ)問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)室，理解了DNA復(fù)制最基礎(chǔ)的問(wèn)題，有關(guān)DNA修復(fù)、癌癥發(fā)生等很多的問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。”傅鈺說(shuō)。在哈佛的四年間，發(fā)表了他的第二篇“Cell”。

他很少述及留學(xué)生活中的苦楚、奮斗中的艱辛，而是用一連串的成績(jī)證明了自己。東西方文化在他身上相遇，已經(jīng)不再是形式的混體，而是精神層面的和平融合，使得他的治學(xué)態(tài)度里，囊括了中國(guó)智慧的通達(dá)以及西方思想嚴(yán)密的邏輯性，在這種態(tài)度的指引下，他對(duì)科研工作有了更深層次的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)DNA研究也更加熱愛(ài)。

駐足國(guó)家發(fā)展的需要

十幾年間，傅鈺輾轉(zhuǎn)于東、西方，并最終停留在了文化的交匯點(diǎn)——北京，海外科研經(jīng)歷，傅鈺認(rèn)為它對(duì)自己的人格素養(yǎng)及求學(xué)篤實(shí)的科研態(tài)度起到了很好的塑造作用，而今回到國(guó)內(nèi)工作，完成了從求學(xué)人到治學(xué)人的角色轉(zhuǎn)換，對(duì)他而言是一個(gè)新的開(kāi)始，更是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。

如果把才華比作劍,那么勤奮就是磨刀石。這個(gè)年輕的團(tuán)隊(duì)付出了超過(guò)預(yù)料的努力，幾乎是廢寢忘食、日以繼夜。傅鈺介紹說(shuō)，回國(guó)以后我們主要是用單分子技術(shù)來(lái)研究DNA復(fù)制最基本的問(wèn)題。如果我們了解了DNA復(fù)制的機(jī)理，也就了解了生命最基礎(chǔ)的本質(zhì)，還有表觀遺傳學(xué)的信息是怎么通過(guò)DNA復(fù)制傳給下一代，會(huì)有其他一些更奧妙的東西在里邊。我在哈佛的研究是著重于真核生物的DNA復(fù)制解旋酶，DNA是一個(gè)雙鏈結(jié)構(gòu)，在復(fù)制過(guò)程中雙鏈要打開(kāi)形成單鏈，然后每個(gè)單鏈以各自為模板合成新的互補(bǔ)鏈，形成新的兩個(gè)DNA分子，這一過(guò)程由一個(gè)復(fù)雜精密的復(fù)制復(fù)合體來(lái)完成，復(fù)制復(fù)合體最前面的一個(gè)結(jié)構(gòu)就是DNA復(fù)制解旋酶，一個(gè)由6個(gè)亞基組成的指環(huán)狀蛋白復(fù)合體，負(fù)責(zé)把DNA雙鏈打開(kāi)。

解旋酶究竟采用什么機(jī)制解旋呢？傅鈺表示，當(dāng)時(shí)有兩種假說(shuō)，一種認(rèn)為解旋酶套在DNA雙鏈上移動(dòng)，解旋就像一個(gè)犁田的犁把DNA從中間分開(kāi)。還有一種假說(shuō)認(rèn)為解旋酶套著DNA單鏈上移動(dòng)，相當(dāng)于兩根線纏在一起時(shí)，一根線上有一個(gè)套環(huán)移動(dòng)從而分開(kāi)兩條線。究竟這兩種方式有哪種是正確的，當(dāng)時(shí)并不清楚。為了證明哪種假說(shuō)正確，他們想了一個(gè)方法，在DNA單鏈上放置一個(gè)可以阻擋解旋酶通過(guò)的障礙物。如果解旋酶是沿著DNA雙鏈移動(dòng)解旋，那么放置于雙鏈中任何一條鏈上的障礙物都可以阻擋它移動(dòng)；如果解旋酶是沿著DNA單鏈移動(dòng)，則雙鏈中只有解旋酶套住的那條DNA鏈上的障礙物才可以阻擋它的移動(dòng)，而另一條鏈上的障礙物不能阻擋解旋酶的移動(dòng)。運(yùn)用生物化學(xué)及單分子技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)DNA解旋酶實(shí)際上是沿著DNA單鏈移動(dòng)解旋的。

這一發(fā)現(xiàn)解決了一個(gè)DNA復(fù)制界長(zhǎng)期懸而未決的問(wèn)題，更新了大家對(duì)DNA復(fù)制的認(rèn)識(shí)?！霸诠鸬墓ぷ魑艺J(rèn)識(shí)到了單分子這一新興技術(shù)的強(qiáng)大力量，我現(xiàn)在的工作依然著重于真核生物的DNA復(fù)制，將更多地運(yùn)用單分子技術(shù)，從追蹤單個(gè)分子這一層面來(lái)實(shí)時(shí)觀察動(dòng)態(tài)的DNA復(fù)制過(guò)程?！彼f(shuō)。

在傅鈺的解釋下，這些聽(tīng)上去艱深晦澀的理論變得通俗易懂。也許這些深?yuàn)W的科學(xué)定理或者定律，我們不能直接見(jiàn)到，而只有掌握了一定科學(xué)理論的人才能更深刻地感受到，但是，我們能從他的講述中感受到的是，這些理論之美就是科學(xué)家們最神往的美，并且正是這些美使得他們?cè)谌唛L(zhǎng)沉悶的工作中得到愉悅、欣慰，并成為研究科學(xué)巨大的動(dòng)力之一。

接下來(lái)，傅鈺團(tuán)隊(duì)擬開(kāi)展的研究將利用單分子技術(shù)和釀酒酵母體外復(fù)制體系對(duì)復(fù)制的基本問(wèn)題進(jìn)行深入的研究，這些問(wèn)題的回答將是DNA復(fù)制領(lǐng)域的重大理論突破。他們希望在DNA的前沿研究領(lǐng)域書(shū)寫(xiě)濃墨重彩的一筆。

“希望學(xué)生一切源于興趣 ”

“在國(guó)外，大部分學(xué)生選擇科學(xué)研究是為了興趣，而在國(guó)內(nèi)，會(huì)有大部分是為了生計(jì)。我希望學(xué)生是真正熱愛(ài)科學(xué)的?！备碘曁寡浴！拔蚁Ｍ业膶W(xué)生有不怕吃苦的精神，選擇科學(xué)研究需要付出。對(duì)科學(xué)探索有興趣是最好的，最重要的是要勤奮。”傅鈺笑談自己是7—11，每天早上從7點(diǎn)到晚上11點(diǎn)，是很常態(tài)的一個(gè)工作狀態(tài)。

他注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，強(qiáng)調(diào)啟發(fā)式、提問(wèn)式和互動(dòng)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)提問(wèn)、主動(dòng)思考和自我理解，授學(xué)生以漁；善于用系統(tǒng)性、聯(lián)系性、發(fā)展性等哲學(xué)觀點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生自己將課程的知識(shí)作為一個(gè)整體貫穿起來(lái)，并通過(guò)各種事例將此觀點(diǎn)拓展到各領(lǐng)域和生活中，鍛煉學(xué)生的思維能力。

“我常對(duì)我的學(xué)生說(shuō)，我說(shuō)的不一定全是對(duì)的，如果你能指出我的錯(cuò)誤，我會(huì)非常的欣慰，我在講課的時(shí)候，有很多學(xué)生只是被動(dòng)的聽(tīng)，很少有人能積極參加思考，我在哈佛也有一些教課的經(jīng)歷，學(xué)生和老師之間的互動(dòng)非常的多，我認(rèn)為中國(guó)的教育要向這個(gè)方向發(fā)展?！?/p>

和他聊天，可以深切地感受到，他身上那種知識(shí)分子對(duì)中國(guó)教育的熱忱、科學(xué)家對(duì)科研探索矢志不渝的韌勁。他說(shuō)：“我們要用創(chuàng)新引領(lǐng)時(shí)代，服務(wù)國(guó)家建設(shè)?！眽?mèng)在心里，路在前方，“仰望星空，腳踏實(shí)地”，也許是對(duì)他最好的概括。