科研丨90後博士男神編寫生命密碼再造生命

新華每日電訊（記者袁全、賈釗）和很多人一樣,身高1米9的合成生物學博士生謝澤雄也擔心有朝一日人工智慧會威脅到人類。但是,他參與的一項堪稱「再造生命」的研究最近引起世界的矚目。

3月10日,國際頂尖學術期刊《科學》以封面文章發表了人類「編寫生命密碼」所取得的最新突破,其中4篇文章來自中國科學家的貢獻——天津大學、清華大學和深圳華大基因研究院的科研團隊,利用化學物質合成了4條人工設計的釀酒酵母染色體。

這項研究標誌著人類從「讀懂生命密碼」的基因組測序階段,飛躍到「編寫生命密碼」的合成染色體階段,向「合成生命」的目標邁進了一大步。27歲的謝澤雄是其中一條染色體的研究者。

「像一隻挑戰迷宮的小白鼠」,攻關5號染色體

在這篇有93名合著者的論文中,他是第一作者。這個身材瘦高、性格有些內向的小夥子,坦言自己並沒想到「合成生命」是那麼遙遠。但他相信,與人類基因相似的酵母菌的研究,會在工業生產、醫藥研發,特別是治療疾病上具有深遠意義。

他對生命健康科學研究的濃厚興趣,大概是來自兒時的經歷。謝澤雄自小就看到父母受疾病困擾。母親有嚴重的失眠,試過各種藥物但都不起作用。父親家族有一種遺傳病,上了一定歲數聽力就大幅下降,幾近失聰。「少了對這個世界的一種感知,是多麼痛苦。」謝澤雄說。他想,基因的研究也許可以解決現在藥物無法攻克的疾病,解除人們的痛苦。

上中學的時候,謝澤雄從課本上了解到2000年中國科學家提前完成國際人類基因組計劃中1%的任務,很激動,也很自豪。但他沒想到,十幾年以後,自己會參與「合成基因組」的研究,並把中國在這個領域推向更前沿的地位。

2012年,謝澤雄加入天津大學合成酵母染色體研究時,剛剛本科畢業。那時他對「合成生物學」沒有概念。這是一個非常具有前瞻性的領域,而且中國與美國等發達國家存在不小的差距。他的導師元英進教授也是花了很長時間才說服國內的專家學者,並申請到863國家科技項目的資金支持。

2012年,天津大學、清華大學和深圳華大基因研究院與美國、英國、法國、新加坡等國家的科研機構共同參與酵母基因組合成國際計劃,目標是對釀酒酵母基因組進行人工設計和化學再造。各國團隊認領染色體研究後,向美國派學生學習,並定期舉行分享會,交流經驗。

有人誤以為合成基因組就是「簡單複製」。「其實更像舊城區改造。」謝澤雄比喻說,「有些基因需要重新裝修,有些無用無益的基因就需要推倒重來。」

如果把無用的基因「推倒」,「翻蓋一座新大樓」,那麼起初對單個DNA或者基因序列的研究,就好比「做磚塊兒」。這是一項任務繁多且枯燥的基礎工作。很多人加入,體驗了一把後,便不再繼續深入研究。特別是遇到困難,停滯不前的時候,堅持下來的就更少。5號染色體的研究最後就落在謝澤雄身上。

而奇蹟往往就出現在「堅持一下」的努力中。5號染色體因為之前有現成的設計模板,被寄予很高期望。然而研究進行了一年多,科學家們發現合成的基因組總是出現「失活」現象,卻找不到問題出在哪裡。

正是看到了謝澤雄的韌性和毅力,導師元英進選擇讓他留守,繼續攻關5號染色體,其他人轉戰到10號染色體。

那是一段既辛苦,又寂寞的時光。從2013年年中開始,謝澤雄前後用了18個月不斷測試,「我就像一隻挑戰迷宮的小白鼠,一條路一條路地去試。"

合成生物學是非常尖端的科學研究。作為後來者的中國科研人員在參與國際合作項目之初,是缺少自信和勇氣的。因此,謝澤雄一開始就懷疑問題是出在自己身上,後來又懷疑是之前團隊的操作失誤,但是經過反覆實驗,都沒有發現問題。

那麼,只有一種可能了:設計出現了錯誤。謝澤雄發現,最初利用計算機進行設計時,缺少了一段基因序列,正是這個缺陷導致合成的染色體「失活」。

謝澤雄通過郵件告知美國團隊,但對方開始並不相信他的判斷。直到他們看到修正後的染色體和研究數據時,才確信謝澤雄是正確的。染色體的設計因此得以修改和完善。

此後,在被邀請到美國給團隊同學做分享時,謝澤雄明顯感到過去美國研究者眼神里的「懷疑」和「不信任」不見了,取而代之的是老師們的誇讚「了不起」。

美國哈佛大學遺傳學教授、美國兩院院士喬治·丘奇評價說,在《科學》發表的美國、中國、英國、法國等研究團隊的7篇論文中,謝澤雄的研究成果堪稱「完美」。

他的成果被分享到其他國家的科研團隊,為目前和未來其他染色體的合成提供借鑒。

謝澤雄的故事也是整個中國團隊參與國際合成基因組合作的縮影。天津大學化工學院教授,博士生導師張衛文說,過去中國研究者就是美國實驗室里打工的「學生」,後來可以獨立做同樣的研究,再到現在取得突破,為以後的研究做出貢獻。包括謝澤雄在內的中國科研團隊的努力,使中國成為世界上繼美國之後,第二個具有合成真核基因組設計和構建能力的國家。

在《科學》雜誌發表論文後,謝澤雄被同學們稱為「三高」(顏值高、智商高、身材高)「男神」。他是天津大學第一個在27歲就在《科學》上發表文章的博士生。如此年輕就獲此殊榮,這在全國也是少有的。

這位「90後」博士仍然十分冷靜。「這只是一小步。」他說,設計、構建一條酵母基因組距離「合成生命」還有相當長的路要走,希望有一天自己的研究能有助於攻克疾病。

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