中國如何走向世界科學(xué)前沿：解碼元英進(jìn)團(tuán)隊(duì)（節(jié)選）

元英進(jìn)沒有想到，他54歲生日那天，竟然成了國人歡慶的大喜日子。

2017年3月10日，元英進(jìn)教授領(lǐng)導(dǎo)的天津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)關(guān)于人工設(shè)計(jì)釀酒酵母染色體的兩篇論文在世界頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表。事實(shí)上，來自天津大學(xué)、清華大學(xué)和深圳華大基因研究院的中國科學(xué)家領(lǐng)銜完成了五條染色體中的四條，四篇研究論文同時刊登在《科學(xué)》上。

這意味著，中國成為繼美國之后第二個具備真核基因組設(shè)計(jì)與構(gòu)建能力的國家。消息一出，立刻在中國的新媒體上“刷屏”了。一家中央媒體的文章親切地稱之為，這是“大姑娘上轎——頭一回！”

其中，元英進(jìn)教授領(lǐng)導(dǎo)的天津大學(xué)團(tuán)隊(duì)合成了第5號和第10號染色體。同樣引人注目的是，涉及上述染色體的兩篇論文的第一作者都是年輕人：27歲的謝澤雄和28歲的吳毅。

兩人第一次知道“基因”是在2000年——中國提前完成國際人類基因測序計(jì)劃中1%的任務(wù)。當(dāng)時才十歲出頭的他們沒有想到，十幾年后，他們參與的中國研究團(tuán)隊(duì)，把人類解開生命密碼的水平又推進(jìn)到了新的高度。

“如果基因組測序是‘讀懂生命密碼，基因組合成就是在‘編寫生命密碼，從讀到寫，是一個巨大的飛躍。”中國科學(xué)院院士楊煥明說。

命運(yùn)共同體

2000年，當(dāng)人類基因組計(jì)劃“工作框架圖”完成時，生命有了一種全新的解析方式。彼時，互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，新浪、搜狐等中國門戶網(wǎng)站紛紛在美國上市。互聯(lián)網(wǎng)浪潮席卷全球。

化工專業(yè)出身的元英進(jìn)意識到生命科學(xué)的研究將勢不可擋。他設(shè)想，生物學(xué)是否也可以像互聯(lián)網(wǎng)一樣，讓不同學(xué)科背景的人都參與其中，盡可能擴(kuò)展它的用途，更好地造福人類？

他在不同場合介紹、鼓勵加強(qiáng)合成生物學(xué)的研究。不過，很多人心存疑慮，認(rèn)為“合成”就是“復(fù)制”，沒有前途。

在元英進(jìn)看來，人工合成染色體的價(jià)值，在于實(shí)現(xiàn)對基因的控制。比如，對一些無用有害的基因可以進(jìn)行刪除、修復(fù)，為人類面臨的能源短缺、環(huán)境污染，還有醫(yī)學(xué)難題等提供可能。

不過，要探索這一領(lǐng)域確實(shí)挑戰(zhàn)巨大。2010年，美國科研人員首次將人工合成的基因組植入一個原核細(xì)菌，開啟了化學(xué)合成生命的研究大門，其中，用一年的時間才發(fā)現(xiàn)并修正一個堿基突變的錯誤，難度可想而知。但此后的研究難度更大，因?yàn)橄啾仍松铮瑒游铩⒅参铩⒄婢哂械恼婧松锷问礁訌?fù)雜。美國科學(xué)家從2007年開始染色體合成的嘗試，2014年完成構(gòu)建第一條真核染色體。

2010年，美國科學(xué)院院士杰夫·伯克（Jef Boeke）發(fā)起釀酒酵母基因組合成計(jì)劃（Sc2.0），并尋求國際合作，希望各國科學(xué)家一起貢獻(xiàn)智慧，分擔(dān)經(jīng)費(fèi)。

伯克曾經(jīng)向美國多個實(shí)驗(yàn)室發(fā)出合作的邀請，但鮮有人表示興趣。“他們認(rèn)為這種研究很瘋狂，是在浪費(fèi)錢。”他在回復(fù)新華社記者的采訪郵件中說。

但中國科學(xué)家作出了積極反應(yīng)——元英進(jìn)最早加入這一計(jì)劃，隨后，英國、法國、新加坡等國家的科研團(tuán)隊(duì)也相繼加盟，開始對酵母基因組進(jìn)行人工重新設(shè)計(jì)和化學(xué)再造。

“我們是命運(yùn)共同體，”元英進(jìn)說，“事實(shí)證明，如果關(guān)起門來，即便有現(xiàn)在超過十倍的付出，也未必能取得今天的成績。”

從學(xué)習(xí)者到貢獻(xiàn)者

如果說合成一條染色體是“蓋一座大廈”，那么，2011年以前中國研究者的工作就像是做“磚”。以后來者身份加入的中國科研人員，起初是沒有足夠信心和勇氣去做“地基”的。

2012年，元英進(jìn)把美國霍普金斯大學(xué)“構(gòu)建基因組”（Build-A-Genome）的課程引進(jìn)到天津大學(xué)，組織在北京召開合成染色體的論壇，并開始派學(xué)生前往美國實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)。

“我們的合作是雙向的，”杰夫·伯克說，“中國科研工作者貢獻(xiàn)了很多智慧，包括這次在《科學(xué)》上發(fā)表的成果論文。”

天津大學(xué)生物學(xué)博士生謝澤雄主要負(fù)責(zé)合成5號染色體。這個年輕人以基因?yàn)檠芯糠较颍袀€重要的家庭原因。他自小就看到父母受疾病困擾，母親有嚴(yán)重的失眠，試過各種藥物都不起作用。父親家族有一種遺傳病，到了一定歲數(shù)聽力就會大幅下降，幾盡失聰。

“少了對這個世界的一種感知，是多么痛苦。”謝澤雄說，因此他認(rèn)為基因的研究也許可以解決現(xiàn)在藥物無法攻克的疾病，解除人們的痛苦。

可是，他在合成染色體的路上一度陷入困境，停滯不前。當(dāng)時他發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過人工再造的染色體，總是出現(xiàn)“失活”的問題。起初，他認(rèn)為一定是自己哪里弄錯了，但經(jīng)過18個月的反復(fù)檢測后，始終都沒有結(jié)果。

那么，謝澤雄想，還有最后一種可能性：是設(shè)計(jì)本身出現(xiàn)了問題。果然，他發(fā)現(xiàn)美國的研究人員在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，缺失了一段基因序列，從而導(dǎo)致染色體“失活”。

面對中國年輕人提出的質(zhì)疑，美方開始并不相信，直到他們自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，才證明了謝澤雄的判斷是正確的。現(xiàn)在，謝澤雄的發(fā)現(xiàn)已為其他染色體的合成研究提供借鑒。

“你能明顯感覺到美國老師眼神里的那種懷疑不見了。”他說。

美國哈佛大學(xué)基因?qū)W教授喬治·丘奇（George Church）在接受新華社記者的郵件采訪中說，謝澤雄的研究成果，堪稱“完美”。