柴繼杰：造紙廠走出來(lái)的頂尖科學(xué)家

● 尹潔

柴繼杰聲音洪亮，帶著鮮明的東北口音，聽(tīng)起來(lái)毫無(wú)距離感。當(dāng)他滔滔不絕解釋“抗病小體在植物免疫系統(tǒng)中的機(jī)能”時(shí)，讓人有種回到大學(xué)課堂的感覺(jué)。

8月16日，柴繼杰獲得了2023年度未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)的生命科學(xué)獎(jiǎng)。與他共享這份榮譽(yù)的，是跟他合作了近20年的科研伙伴、中國(guó)科學(xué)院研究員周儉民。給他們的頒獎(jiǎng)詞寫道：“獎(jiǎng)勵(lì)他們?yōu)榘l(fā)現(xiàn)抗病小體并闡明其結(jié)構(gòu)和在抗植物病蟲(chóng)害中的功能做出的開(kāi)創(chuàng)性工作。”

獲獎(jiǎng)前一周，柴繼杰正式入職西湖大學(xué)，擔(dān)任植物免疫學(xué)講席教授。1966年出生的他，人生經(jīng)歷在國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界頗具傳奇性——他是從造紙廠走出來(lái)的世界頂尖科學(xué)家。

“起初只是想換個(gè)工作”

少年時(shí)期的柴繼杰，因中考成績(jī)不理想，沒(méi)有考上重點(diǎn)高中，進(jìn)了一所普通高中。1983年，他考入大連輕工業(yè)學(xué)院。

填報(bào)專業(yè)時(shí)，柴繼杰報(bào)的是輕工業(yè)機(jī)械，因?yàn)椤奥?tīng)起來(lái)高大上”，但可能抱有同樣想法的人太多了，他最后被調(diào)劑到了制漿造紙專業(yè)。大學(xué)畢業(yè)后，柴繼杰被分配到丹東鴨綠江造紙廠，成為一名助理工程師，每月工資66元。

在造紙車間里，波瀾不驚的生活似乎一眼看得到退休。漸漸地，柴繼杰對(duì)“外面的世界”心生向往。他記得自己第一次到北京時(shí)，立交橋帶給他的震撼，同時(shí)也感受到石油化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，于是做了一個(gè)決定——報(bào)考石油化工科學(xué)研究院（簡(jiǎn)稱石科院）的碩士研究生。

備考半年，柴繼杰通過(guò)了筆試。當(dāng)石科院派人對(duì)他進(jìn)行面試考察時(shí)，既驚訝于造紙廠的簡(jiǎn)陋環(huán)境，也驚訝于4年的工作并沒(méi)有消磨掉柴繼杰的學(xué)習(xí)熱情。

“其實(shí)我最初的想法并不是為了搞科研，而是覺(jué)得自己不太適合那個(gè)環(huán)境。從造紙廠辭職，我父母也不大同意，他們認(rèn)為那份工作很穩(wěn)定，還折騰啥。可我還是想換個(gè)工作，感覺(jué)石油化工行業(yè)更有發(fā)展前途。但讀了兩年碩士之后，我也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)特別感興趣的研究領(lǐng)域。”柴繼杰回憶道。

于是，柴繼杰又跨了一次專業(yè)，報(bào)考了北京協(xié)和醫(yī)科大學(xué)藥物研究所的博士生，攻讀蛋白質(zhì)晶體學(xué)專業(yè)，由此踏入了結(jié)構(gòu)生物學(xué)的大門。此時(shí)已經(jīng)是1994年。這一年，人類首次克隆出植物的相關(guān)抗病基因。

病蟲(chóng)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境存在巨大危害，100多年前，英國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)了植物的抗病基因，證明植物自身具有抵抗病蟲(chóng)害的能力。直到1994年，科學(xué)家才克隆出抗病基因，卻仍不清楚它們的抗病機(jī)制，即它們是怎么工作的。

對(duì)此，周儉民曾打過(guò)一個(gè)比方：“抗病基因就像免疫系統(tǒng)的總指揮，它可以調(diào)動(dòng)千軍萬(wàn)馬去抵抗病原體，但是我們并不知道它具體發(fā)出了什么命令。我們的工作就是研究它如何發(fā)出指令，發(fā)出了什么指令。”

幾十年來(lái)，許多國(guó)際級(jí)實(shí)驗(yàn)室、頂尖科學(xué)家都想破解這個(gè)難題，為防治植物病蟲(chóng)害作貢獻(xiàn)，卻都無(wú)功而返。

柴繼杰讀博期間的研究對(duì)象正是蛋白質(zhì)。它們通過(guò)基因合成，基因序列決定了蛋白質(zhì)的氨基酸序列。他坦言，自己讀博士生只是對(duì)科研感興趣，還談不上遠(yuǎn)大理想。然而，之后的一次機(jī)遇改變了他的職業(yè)生涯。

“飽滿的時(shí)光”

1998年，年僅31歲的施一公已經(jīng)是國(guó)際生物學(xué)界的后起之秀，正在美國(guó)普林斯頓大學(xué)組建自己的實(shí)驗(yàn)室。在一堆博士、博士后簡(jiǎn)歷中，他看到了一份獨(dú)特的履歷：一個(gè)名叫柴繼杰的人，在中國(guó)基層造紙廠工作了4年，然后考上碩士、博士，現(xiàn)在又申請(qǐng)了博士后。

施一公覺(jué)得這個(gè)人有點(diǎn)“邪乎”。按捺不住好奇心，他撥通了柴繼杰的電話。溝通之后，施一公決定錄用這名比自己還大一歲的博士后申請(qǐng)人，理由之一是這個(gè)人“能從造紙廠一路堅(jiān)持下來(lái)，一定有他的過(guò)人之處”。

此時(shí)的柴繼杰正在中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所做博士后研究。1999年，他踏上了赴美的旅程。到普林斯頓大學(xué)報(bào)到的第一天，柴繼杰就給施一公留下了深刻印象。在會(huì)議室里，施一公講完課題要求和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后，另一位博士后去準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)了，柴繼杰站著沒(méi)動(dòng)。

“一公，你能不能再講一遍？”柴繼杰問(wèn)。

“你聽(tīng)懂了多少？”施一公問(wèn)。

“大部分沒(méi)太聽(tīng)懂……”柴繼杰有點(diǎn)尷尬。

于是，施一公又從頭講起，從最基礎(chǔ)的內(nèi)容開(kāi)始。多年后，施一公回憶起這段往事依然記憶猶新：“我預(yù)料到柴繼杰的基礎(chǔ)會(huì)很差，來(lái)了之后才發(fā)現(xiàn)，他的基礎(chǔ)比我想象的還差。”

柴繼杰對(duì)當(dāng)時(shí)的經(jīng)歷更是難忘：“一切都是新的，施老師手把手地教我，他在儀器上操作，我在旁邊拿個(gè)小本子記。”

除了專業(yè)知識(shí)，柴繼杰還得提高英語(yǔ)水平。他聽(tīng)從施一公的建議，每天堅(jiān)持閱讀英文報(bào)紙及文獻(xiàn)。為了節(jié)約時(shí)間，他把煙也戒了。其實(shí)，施一公并不介意柴繼杰的基礎(chǔ)差，他說(shuō)：“在我看來(lái)，起跑落后，但后程全力拼搏的人，很可能會(huì)有大出息。”

柴繼杰的豐富經(jīng)歷還帶來(lái)一個(gè)好處，就是“不按常理出牌”，他經(jīng)常有一些天馬行空的想法，幫助團(tuán)隊(duì)突破研究瓶頸。比如某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的溫度條件通常控制在22—24℃，有一天柴繼杰突發(fā)奇想，想試試將溫度設(shè)定為16℃會(huì)怎樣，結(jié)果有了新的發(fā)現(xiàn)。“可能因?yàn)槲业闹R(shí)背景比較復(fù)雜，所以能以不同的方式思考問(wèn)題，不太容易被固定思維框住。”柴繼杰說(shuō)。

“那時(shí)我們一邊做實(shí)驗(yàn)，一邊放著老歌，一做就是一天。這是我被新知識(shí)密集沖刷，最快樂(lè)、最飽滿的時(shí)光。”柴繼杰在普林斯頓大學(xué)度過(guò)了5年時(shí)光。他找到了做科研的熱情，也發(fā)表了很不錯(cuò)的論文。

一些到工業(yè)界工作的機(jī)會(huì)也曾出現(xiàn)在柴繼杰面前，但施一公把他勸住了：“繼杰，如果你離開(kāi)學(xué)術(shù)界，肯定會(huì)后悔的。”

捅破“窗戶紙”

2004年，剛成立不久的北京生命科學(xué)研究所（簡(jiǎn)稱北生所），在美國(guó)招聘獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人（PI）。這是北生所第一次招聘PI，一共有13位候選人進(jìn)入最終的面試，其中包括柴繼杰。

“北生所提供的科研條件很有吸引力，管理機(jī)制也比較自由靈活，適合做一些創(chuàng)新性的工作。”柴繼杰回憶，“那時(shí)我對(duì)科研工作產(chǎn)生了很大的熱情，也有了一些成果，希望能回國(guó)從事進(jìn)一步的研究。”

面試地點(diǎn)安排在康涅狄格州的一家酒店里，施一公帶著柴繼杰前往。面試結(jié)束后，評(píng)委投票，有6人順利入選，柴繼杰排在第七位，個(gè)別評(píng)委對(duì)他的潛力存疑。最后，施一公的一句話起了決定性作用：“如果繼杰和我競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)高難度課題，我的勝率大約是50%。”

就這樣，柴繼杰回國(guó)了。在北生所的一幢紅色四層建筑里，他有了自己的實(shí)驗(yàn)室，而對(duì)面的“鄰居”，就是周儉民。周儉民也是從美國(guó)回來(lái)的北生所首批PI之一，致力于研究植物和微生物相互作用機(jī)理。柴繼杰歸國(guó)后又開(kāi)始吸煙，還和周儉民成了“煙友”。兩人邊抽煙邊聊工作，越聊越投機(jī)。

柴繼杰在美國(guó)時(shí)的一大研究方向，是動(dòng)物細(xì)胞凋亡。他聽(tīng)周儉民介紹了植物抗病免疫的相關(guān)研究后，敏銳地察覺(jué)到，動(dòng)物細(xì)胞凋亡體與植物抗病蛋白在生物進(jìn)化上有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，隨即產(chǎn)生了強(qiáng)烈的研究興趣。

于是，雙方團(tuán)隊(duì)“在最合適的時(shí)間做了最合適的事”。2004年，柴繼杰和周儉民開(kāi)始合作研究植物抗病蛋白，探索其免疫機(jī)制，3年后有了初步成果，即“誘餌模型”。

然而，他們的論文在《自然》雜志發(fā)表后，引發(fā)了學(xué)術(shù)界的質(zhì)疑，因?yàn)椤罢T餌模型”與當(dāng)時(shí)的主流觀點(diǎn)是有沖突的，柴周二人也因此承受了很大的壓力。

周儉民回憶：“那段時(shí)間，我們的挫敗感是很強(qiáng)烈的，但我慢慢意識(shí)到，科學(xué)的發(fā)現(xiàn)不光是要說(shuō)服自己，還要說(shuō)服同行，包括那些最權(quán)威的同行。沒(méi)有別的捷徑，我們只能不斷地尋找新的證據(jù)，用事實(shí)說(shuō)話。這需要勇氣、耐心和策略。”

尖端領(lǐng)域的科學(xué)探索往往如同大海撈針，多少頂級(jí)科學(xué)家皓首窮經(jīng)，也未能找到捅破“窗戶紙”的那個(gè)點(diǎn)。正如周儉民所說(shuō)：“科學(xué)上有很多偶然性，需要勇敢地不斷嘗試。”

在這個(gè)過(guò)程中，周儉民發(fā)現(xiàn)了柴繼杰身上最突出的特點(diǎn)——專注。“他會(huì)盯著一個(gè)事情快速推進(jìn)，毫不客氣地追問(wèn)我們，某個(gè)工作做了有沒(méi)有結(jié)果，逼得很緊。而一旦有結(jié)果需要他跟進(jìn)，他都會(huì)快速響應(yīng)。”

2009年，柴繼杰被調(diào)入清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，繼續(xù)從事之前的研究。他經(jīng)常第一個(gè)到實(shí)驗(yàn)室，最后一個(gè)離開(kāi)。同事們?cè)u(píng)價(jià)：“我們很懷疑，柴老師有沒(méi)有逛過(guò)清華園。”

“做科研，勤奮是必須的。因?yàn)榭蒲惺且粓?chǎng)長(zhǎng)跑，即使科研人員很勤奮，10年出不了成果也很正常。”柴繼杰說(shuō)，“大家看我們當(dāng)教授的不用坐班，好像很自由，其實(shí)我們很多個(gè)星期六、星期天都在工作，我們的‘自由’是花了比別人多得多的時(shí)間才換來(lái)的。”

2013年前后，柴繼杰團(tuán)隊(duì)取得了多項(xiàng)突破，為培育廣譜抗病作物品種提供了理論基礎(chǔ)；2015年，周儉民團(tuán)隊(duì)成功驗(yàn)證了“誘餌模型”；2017年，柴繼杰獲得德國(guó)“洪堡教席獎(jiǎng)”，前往科隆大學(xué)和馬克斯·普朗克植物育種研究所開(kāi)展研究。

2019年，柴繼杰和周儉民的研究迎來(lái)了更大的突破，他們發(fā)現(xiàn)植物抗病小體并成功解析其電鏡結(jié)構(gòu)。更為重要的是，該抗病小體的結(jié)構(gòu)為其生化功能提供了關(guān)鍵線索。

后來(lái)的研究證明該抗病小體具有離子通道活性，并發(fā)現(xiàn)抗病小體的激活會(huì)引發(fā)植物免疫反應(yīng)和細(xì)胞死亡。這破解了困擾植物免疫學(xué)界20多年的難題，被視為行業(yè)內(nèi)的里程碑事件。

2022年，柴繼杰團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊發(fā)表了6篇關(guān)于植物免疫的論文。

獲得未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)后，柴繼杰和周儉民表示：“這凝結(jié)了我們20年來(lái)的成果。”對(duì)于兩人多年的合作，柴繼杰的評(píng)價(jià)是“高產(chǎn)且愉快”，其中的訣竅就是“不斤斤計(jì)較”。

“我倆都不是社交達(dá)人，基本上只專注于科研，沒(méi)有因?yàn)槔娣峙涞膯?wèn)題鬧過(guò)矛盾。”柴繼杰說(shuō)，“未來(lái)，我們會(huì)繼續(xù)研究植物免疫抗病的新方法，探索新的病蟲(chóng)害防控手段。”