顏寧，科學(xué)之魅

曉冰

在中國(guó)科學(xué)界，顏寧是一個(gè)顛覆性的存在。作為一個(gè)拿獎(jiǎng)拿到手軟的博士后，她有活潑天真的個(gè)性，有很高的顏值，而且非常會(huì)修飾自己。重要的是，她將科研變成了一場(chǎng)又一場(chǎng)賽車(chē)游戲，讓科學(xué)之美拋卻高冷范兒，變得無(wú)比接地氣。

堅(jiān)定地成為自己

小時(shí)候，顏寧住在北京的大興。她家在四樓，床在窗戶旁。晚上躺在床上，她就拉開(kāi)窗簾看著星星胡思亂想：宇宙之外是什么？都說(shuō)宇宙是無(wú)窮的，無(wú)窮是什么？什么是真空？有沒(méi)有時(shí)間隧道？是否有超過(guò)光速的速度？眼睛看見(jiàn)的信息，腦子是怎樣處理的？蚯蚓沒(méi)有眼睛，它用什么感知世界……

這些在顏寧的腦子里全成了問(wèn)題，而且她逐漸認(rèn)識(shí)到，這些問(wèn)題都是“可以解決的”。高中時(shí)的一節(jié)有關(guān)基因的生物課，讓她“問(wèn)題疊著問(wèn)題”的腦細(xì)胞興奮起來(lái)， 18歲的她篤定地認(rèn)為自己將來(lái)一定會(huì)從事“解決問(wèn)題”的工作。1996年，她考入清華大學(xué)生物系，選擇生物系的原因之一是想窺探生命的奧秘?？僧?dāng)她系統(tǒng)地學(xué)習(xí)之后，這些問(wèn)題不但沒(méi)有解決，反而讓她更加困惑。

1999年，負(fù)責(zé)面試亞洲學(xué)生的普林斯頓大學(xué)分子生物學(xué)系助理教授施一公收到了大三學(xué)生顏寧的信：“我覺(jué)得自己在各方面都很出色，希望把時(shí)間花在更有價(jià)值的地方。但申請(qǐng)出國(guó)太浪費(fèi)時(shí)間和金錢(qián)了，如果普林斯頓大學(xué)錄取我，我就不用再花精力申請(qǐng)別的學(xué)?！笔┮还贿@封“初生牛犢不怕虎”的信吸引，從普林斯頓打電話面試了顏寧。大四那年的寒假，顏寧收到了錄取通知書(shū)。這一年，是普林斯頓大學(xué)分子生物學(xué)系第一次正式招收來(lái)自中國(guó)的研究生。

在普林斯頓大學(xué)，顏寧內(nèi)心深處的那份困惑得到了部分解答：穿著不修邊幅來(lái)講課的可能是諾貝爾獎(jiǎng)得主、資深院士，咖啡廳里坐在對(duì)面的可能是美國(guó)總統(tǒng)的科學(xué)顧問(wèn)。在那里，不論是本科生還是諾獎(jiǎng)得主，你完全感受不到人與人之間的高低貴賤，每個(gè)人都是一派怡然自得，卻又保持一份我行我素、桀驁不馴。在這種環(huán)境下，顏寧安心地做自己，專注地學(xué)習(xí)。

在普林斯頓的第一年，顏寧發(fā)現(xiàn)，教科書(shū)里那些高貴冷艷的知識(shí)，就是身邊隨和的老先生老太太創(chuàng)造的;研究生課程沒(méi)有教科書(shū)，用經(jīng)典或前沿的原創(chuàng)論文做教材，上課就是在回顧科學(xué)史的創(chuàng)造。在實(shí)驗(yàn)室，自己竟然也變成了人類知識(shí)的創(chuàng)造者、科學(xué)史的締造者。有了這種認(rèn)知，顏寧的目標(biāo)也逐漸演化為：發(fā)現(xiàn)某些自然奧秘，在科學(xué)史上留下自己的印跡。

在科學(xué)的過(guò)山車(chē)?yán)锸暭饨?/p>

顏寧進(jìn)入施一公的實(shí)驗(yàn)室時(shí)，一個(gè)來(lái)自復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系的女孩已經(jīng)先她半年進(jìn)去。導(dǎo)師對(duì)那個(gè)女孩稱贊有加：“她特別爭(zhēng)氣，大二就在頂級(jí)雜志發(fā)表了論文?！边@大大刺激了顏寧，心高氣傲的她一天只睡6個(gè)小時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室泡了一年多，瘦了30斤。終于在一個(gè)實(shí)驗(yàn)完成后，導(dǎo)師說(shuō)：“顏寧，你會(huì)做實(shí)驗(yàn)了?！薄皬拇耍矣辛撕軓?qiáng)的自信心?！被貞浲?，顏寧笑笑說(shuō)。

顏寧獲得了前所未有的自信，從此進(jìn)入“玩”科學(xué)的境界。“樂(lè)在其中就叫玩，泡實(shí)驗(yàn)室跟有人通宵達(dá)旦打電子游戲是一個(gè)道理?！彼龑?duì)導(dǎo)師說(shuō)：“我不再做可溶性蛋白了，我要去做最難的膜蛋白?！睗u漸地，她發(fā)現(xiàn)當(dāng)科學(xué)家是世界上最好的工作，可以和世界上最聰明的人交往，提升自己，有研究經(jīng)費(fèi)，有同伴支持，還有自由，除了上課，時(shí)間全由自己安排。顏寧通常睡到中午再去實(shí)驗(yàn)室，工作到凌晨。

2007年，顏寧回到清華大學(xué)，做生物系教授。剛回清華時(shí)，她給自己定了幾個(gè)攻堅(jiān)課題，其中有個(gè)項(xiàng)目叫電壓門(mén)控鈉離子通道，它對(duì)于神經(jīng)信號(hào)的傳遞至關(guān)重要。顏寧帶領(lǐng)課題組一做就是四年，終于獲得了一個(gè)細(xì)菌同源蛋白的晶體，結(jié)構(gòu)解析已近在咫尺，就差最后一次收集重金屬衍生數(shù)據(jù)了。他們準(zhǔn)備了大量晶體，保存在零下170攝氏度的液氮預(yù)冷罐中，寄到日本同步輻射實(shí)驗(yàn)線站，準(zhǔn)備收集數(shù)據(jù)。

而接下來(lái)發(fā)生的事令顏寧終生難忘——2011年7月11日。臨去機(jī)場(chǎng)前，顏寧一大早打開(kāi)《自然》（世界上最有名望的科學(xué)雜志之一）在線，第一篇文章砸得她眼睛生疼，文章的題目是《一個(gè)電壓門(mén)控鈉離子通道的晶體結(jié)構(gòu)》。他們被別人超越了。

科學(xué)上只有第一，沒(méi)有第二。顏寧把論文打印出來(lái)，交到做這個(gè)課題的學(xué)生張旭手里時(shí)，她立即淚崩。可是，晶體還在日本等著他們。于是一切按照原定計(jì)劃，他們飛赴日本。晚上7點(diǎn)趕到實(shí)驗(yàn)線站時(shí)，工作人員一臉凝重地對(duì)她說(shuō)：“顏教授，你們寄過(guò)來(lái)的低溫罐出了問(wèn)題。”顏寧心里一沉，這是三個(gè)多月的心血結(jié)晶。

所幸顏寧隨身還帶了很多晶體，于是就地開(kāi)始重新泡重金屬。第二天早上正式收集數(shù)據(jù)時(shí)，之前寄來(lái)的晶體全部陣亡，無(wú)一可用。當(dāng)他們即將絕望之際，前一天晚上剛剛處理好的一顆晶體給了他們需要的所有數(shù)據(jù)，對(duì)過(guò)去四年依舊是一個(gè)完美收官。那一刻，已經(jīng)不再顧及是不是可以發(fā)表論文，每個(gè)人心里只有這前后巨大反差帶來(lái)的狂喜。

而當(dāng)顏寧在凌晨三點(diǎn)打開(kāi)郵箱，準(zhǔn)備給課題組成員布置后續(xù)工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一封來(lái)自美國(guó)霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的郵件。經(jīng)過(guò)初選，她在全球800名申請(qǐng)人中過(guò)關(guān)斬將，成為進(jìn)入“霍華德·休斯國(guó)際青年科學(xué)家”第二輪候選的55人之一，對(duì)方邀請(qǐng)她于11月赴美參加最后的角逐。

7月11日早上5點(diǎn)55分到13日凌晨3點(diǎn)，這45個(gè)小時(shí)，于顏寧和她的學(xué)生們而言，真可謂驚心動(dòng)魄，猶如坐過(guò)山車(chē)。也正因如此，這個(gè)過(guò)程遠(yuǎn)比一帆風(fēng)順的其他課題都來(lái)得刻骨銘心。但這依舊不是故事的最終結(jié)尾。因?yàn)檫@個(gè)課題，顏寧有幸與此前崇拜了近十年的偶像級(jí)科學(xué)家、2003年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主羅德里克·麥金農(nóng)教授合作。在與他的交流中，顏寧受益匪淺，也終于圓了她在研究生時(shí)代想要與他一起工作的心愿。更重要的是，他們的研究呈現(xiàn)出與別人已經(jīng)發(fā)表的論文很不相同的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)分析闡釋，他們的新結(jié)果也在十個(gè)月之后發(fā)表于《自然》雜志。她還提出了一個(gè)電壓門(mén)控通道感受膜電勢(shì)的全新模型。直到現(xiàn)在，他們?nèi)匀辉趧?chuàng)造新方法、構(gòu)建新工具，對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行驗(yàn)證。

這樣的大悲大喜，是常人無(wú)法體會(huì)到的。如果一定要用一個(gè)詞來(lái)形容，顏寧稱之為美?？茖W(xué)之美，只有身在其中，才懂得那樣亦真亦幻的美麗。

想做個(gè)種樹(shù)的小學(xué)老師

2014年1月的一天，距春節(jié)還有不到一周的時(shí)間。晚上7點(diǎn)，清華結(jié)構(gòu)生物學(xué)中心所在的樓層燈光通明，顏寧和課題組的五個(gè)學(xué)生集體在實(shí)驗(yàn)室待命。對(duì)他們來(lái)說(shuō)，這一天比即將到來(lái)的年節(jié)更為重要：兩天之前，他們終于得到一顆優(yōu)質(zhì)的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1（葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體）的晶體，由兩位學(xué)生用零下170度的低溫罐裝著，乘高鐵送到了上海同步輻射實(shí)驗(yàn)室。嘗試無(wú)數(shù)次，積累很多年，能否收集到高質(zhì)量數(shù)據(jù)，取得實(shí)驗(yàn)的最終成功，今晚便是檢驗(yàn)收割的時(shí)刻。

解析GLUT1的結(jié)構(gòu)，探究這個(gè)對(duì)人體來(lái)說(shuō)至關(guān)重要的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUTs（glucose transporters，簡(jiǎn)稱GLUTs）長(zhǎng)什么樣子、如何工作，是顏寧近七年來(lái)最重要的工作。葡萄糖是維持人類生命活動(dòng)的最基本能量來(lái)源，只有進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部才能被人體利用。但是在一般狀態(tài)下，由于葡萄糖親水，而細(xì)胞膜疏水的特性，細(xì)胞對(duì)于葡萄糖來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一座圍城，外面的糖分子進(jìn)不去，里面的糖分子出不來(lái)。葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白就像是細(xì)胞膜上站崗的守城衛(wèi)兵，在合適的時(shí)候?yàn)槠咸烟谴蜷_(kāi)城門(mén)，使之通過(guò)高墻，發(fā)揮作用。

在人體十四種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白中，GLUT1是最早被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的。它幾乎存在于人體的每一個(gè)細(xì)胞，對(duì)于維持血糖濃度穩(wěn)定和大腦供能起到關(guān)鍵作用。GLUT1還與一系列遺傳疾病有關(guān)，如果在胚胎發(fā)育過(guò)程中，GLUT1無(wú)法正常發(fā)揮作用，將會(huì)影響葡萄糖的正常吸收，導(dǎo)致大腦萎縮、智力低下、發(fā)育遲緩、癲癇等。癌細(xì)胞高度依賴的葡萄糖也需要通過(guò)GLUT1攝取。

自從1985年GLUT1的基因序列被鑒定出來(lái)后，獲取它的三維結(jié)構(gòu)成為膜蛋白研究領(lǐng)域最受矚目、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)最激烈的課題之一。全世界的許多結(jié)構(gòu)生物學(xué)家都在為此努力，顏寧的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手遍布美國(guó)、歐洲、日本，其中很多科學(xué)家已經(jīng)付出了近二十年的時(shí)間。眼下，顏寧和課題組終于來(lái)到了最后的關(guān)口。

晚上7點(diǎn)半，8點(diǎn)，9點(diǎn)……數(shù)據(jù)從上海源源不斷地傳回來(lái)。10點(diǎn)半，顏寧辦公室的門(mén)被敲響了，學(xué)生鄧東站在門(mén)外。兩人對(duì)視一眼，條件反射般狠狠擊掌，一起往實(shí)驗(yàn)室的方向飛跑。這一次，這個(gè)來(lái)自中國(guó)，平均年齡不到30歲的團(tuán)隊(duì)贏了。

2014年6月5日，《自然》雜志正式發(fā)表了這項(xiàng)成果。2015年，顏寧獲得國(guó)際蛋白質(zhì)學(xué)會(huì)“青年科學(xué)家獎(jiǎng)”和賽克勒國(guó)際生物物理獎(jiǎng)?！耙槍?duì)人類疾病開(kāi)發(fā)藥物，獲得人源轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白至關(guān)重要”，斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子與細(xì)胞學(xué)教授、2012年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主布萊恩·科比爾卡評(píng)價(jià)這項(xiàng)成果，“因此，這是一項(xiàng)偉大的成就，該成果對(duì)于研究癌癥和糖尿病的意義不言而喻?！?/p>

回憶起那個(gè)冬夜，顏寧依舊記得那種無(wú)法言說(shuō)的喜悅，正如美國(guó)科學(xué)院院士、華裔生物學(xué)家王曉東說(shuō)的：“上帝帶著你打開(kāi)了一扇窗，讓你一下子看到了一個(gè)神跡，這是世人以前不知道的，突然間被你首先窺到了，你想那是一種什么樣的獎(jiǎng)勵(lì)？”

科學(xué)無(wú)止境，39歲的顏寧對(duì)未來(lái)的生活，如此構(gòu)想：要做國(guó)際一流的科學(xué)家，最起碼，一說(shuō)結(jié)構(gòu)生物學(xué)，中國(guó)或世界都有顏寧這一號(hào)。有一天，年紀(jì)大了，科研走下坡路了，到那時(shí)，她還有兩個(gè)理想要實(shí)現(xiàn)：一是種樹(shù)，因?yàn)閷?duì)現(xiàn)在的環(huán)境“很生氣”。另一個(gè)是做初級(jí)教育，因?yàn)楝F(xiàn)在的小學(xué)教育“很畸形”，她想當(dāng)一名把孩子當(dāng)人來(lái)培養(yǎng)的小學(xué)老師。一想到這樣的未來(lái)，顏寧笑得像個(gè)小女孩。

（編輯 ?張秀格 gegepretty@163.com）