从“聪明鼠”到“聪明人”.docx

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从“聪明鼠”到“聪明人”“对‘聪慧鼠’、‘记忆密码’的探讨，只是一个开端，我今后的主要探讨方向是推动类似人类基因组安排的国际‘大脑破译安排’，因为它的实施将会对人类相识大脑、治疗脑疾病、生物产业、智能计算机与网络的开发等领域带来长远而深刻的影响。”“一般说来，科学探讨是一个漫长的过程。就似乎种一棵果树，须要多年的耕耘，才可能有收获。但也存在诸多风险，你很可能会颗粒无收。”在本期《环球科学》的封面故事中，钱卓和同事们一道，经过长达8年的试验，最终能够精确地读懂小鼠的“心思”。破译了大脑的记忆密码，也就意味着我们可以通过仪器来监测他人的记忆和意识，具有人类思维方式的机器人也不再是幻想——这一切，不但奠定了钱卓在全球神经科学领域的领军地位，也拉开了一个激烈人心的智能时代的序幕。2022年7月，钱卓接受记者采访时，表现出来的，是投身科学之初的那种执著，和面对名利时不同寻常的谦逊和风轻云淡——尽管在这时，他在生物学领域的成就早已折服了世界。聪慧鼠之父11019年，一只名叫“杜奇”的小鼠成为科技界的明星。杜奇生活在美国普林斯顿高校的分子生物学试验室中。让它超越自己的同胞、著名世界的，是它拥有同类小鼠无法比拟的智力：学东西学得更快，记忆维持得更长，对于新环境的适应实力更强。这就是让整个世界为之疯狂的“聪慧鼠”。制造这只聪慧鼠的，就是当时在普林斯顿高校任教的钱卓。据钱卓回忆，当时，他已经知道NMDA受体是重要的记忆分子开关，但它由几个亚单位组成，探讨了这些亚单位的生理特征后，他认为NR2B可能是调整NMDA受体功能的关键分子。为了证明自己的推想，钱卓和同事确定以老鼠为试验对象。一般说来，探讨大脑中某个基因的功能时，科学家往往会敲除这个基因，看大脑的哪些功能因此出现缺陷，这样就可以确定这个基因的作用了。钱卓对此作了一个形象的比方：“就像你通过拆除汽车的轮子，拔掉点火器，或往发动机里灌水等，来推断汽车是如何工作的。”但这种敲除基因的方法，存在一个缺陷：许多基因被敲除后，大脑功能几乎陷于瘫痪。探讨人员自然也就没有方法来确定哪些基因是最关键的。正是看到了这个缺陷，钱卓确定反其道而行之——不是敲除基因，而是增加大脑中某个基因的功能，视察它对小鼠记忆力的影响。将NR2B基因转入“杜奇”的大脑中，奇迹起先出现了：杜奇的记忆比以前活跃得多，也显得比自己的同类聪慧得多。其中有一个试验是这样的：给“杜奇”一个塑料盒子，其次天又给它另外一个塑料盒子，它知道这个盒子与脑子里记住的前一天的盒子不同，在盒子上嗅来嗅去。而一般的老鼠的反应很平淡，都以为就是前一天的那一个。11019年9月2日，当钱卓在《自然》上发表自己的探讨成果时，整个科学界都沸腾了。因为它示意了这样一个奇妙的前景：“试验结果表明，利用基因改造这一生化手段增加哺乳动物的智力是可行的。”也就是说，人类可以通过改造基因变得更聪慧！“聪慧鼠”成为11019年世界十大科技成就之一，精明的普林斯顿高校马上为“聪慧鼠”申请了专利，并起先着手商业开发。也正是从那一年起先，“聪慧鼠之父”钱卓成为生物科学界举足轻重的人物。与大脑“结缘”在生物学领域取得如此骄人成就的钱卓，最初进入这个领域，却是因为“无知和误会”。钱卓坦率地告知记者，中学时的他，最喜爱的科目是数学，报考生物专业，完全是“无心插柳”：“高三时，我偶然看到一篇报道‘仿生学’的文章，忽然就对它产生了爱好，由于当时无人指引，就在高考时选择了与之‘相近’的生物学专业。直到大一学习植物分类学时，我才恍然意识到，所选的专业与我想象中的‘仿生学’有很大差别，当时很有些失落。”好在，这种失落并没有持续太久。钱卓很快便振作起来，起先有意识拓宽自己的爱好。当时，他旁听了电子学和英语快班的课程。在同学眼中，这是“不务正业”的表现。但钱卓有自己的想法：“上这些旁听课没有任何压力，不用参与考试，学到的东西却不少。”而他对自己这段求学生涯的总结也很有意思：“虽然总体成果算不上出类拔萃，但感爱好的几门课却学得很不错。”后来的事实证明，这些凭爱好学到的学问，对钱卓的探讨很有帮助。也正是在这段时间，钱卓起先对脑科学产生爱好。“大二时，班上组织同学参观著周绍慈教授和翁恩琪教授的试验室，就是在这里，我第一次听到脑细胞放电时产生的‘噼噼啪啪’的声音，使我一下子对探究大脑的奇妙产生了剧烈的爱好。”此时，周、翁两位教授正在组织电生理爱好小组，钱卓得知后，马上加入。两位老教授学识渊博，是我国闻名的神经学家，在他们的言传身教下，钱卓进步明显，对大脑的爱好也日益高涨。11014年，钱卓从华东师范高校毕业，到华东理工高校任教。但他对脑科学的爱好，并未因为工作繁忙而有任何衰减。反而，他以一种旁观者的眼光，来谛视整个中国的脑科学探讨。当时，中国的生物技术还未起步，不管是试验条件，还是科研思路，与欧美发达国家相比，都有很大的差距。上个世纪80年头，改革开放后第一次出国潮在学问分子中兴起，一大批有志青年纷纷走出国门，去发达国家接受先进科学理念的洗礼。钱卓也作出了一个重大确定：赴美留学，学业有成后，回国为国家培育更多、更优秀的科研人才。这个确定，成为了他学术人生的转折点。求学美国11016年，钱卓告辞亲友，只身赴美，去实现自己的“脑科学之梦”。刚踏上美国的土地，钱卓就面临一个两难选择。那时，生物化学是热门学科，也是基础学科，许多探讨都要用到生物化学学问。钱卓既想学生化，又舍不得放弃脑科学，“鱼和熊掌”怎样才能兼得？一个人的出现帮他解决了这道难题。莱斯特·德鲁斯教授时任明尼苏达高校生物化学系的系主任，同时又是出名的神经学家。于是，钱卓奔赴明尼苏达高校，师从德鲁斯。虽然出名师指引，钱卓在美国的第一步还是走得极其艰难。口语实力差是中国留学生的通病。钱卓也不例外。直到今日，回忆起那段日子，他还不胜感慨：“初到美国的3个月，每天上课都像在听天书。印象最深的是第一次上生化课，老师在开讲时提到一个单词hemoglobin，听起来特别耳熟，但就是想不起来什么意思，等我最终想到的时候，课也结束了。”当时，许多留学生因为无法解决语言难题，不得不放弃学业。但钱卓性格坚毅，对于自己想做的，从不轻易放弃。经过努力，他最终突破了语言关。经过5年奋斗，11010年，钱卓最终顺当拿到博士学位，父母亲朋都很为他兴奋。但这时的钱卓，留意力完全被一个问题所吸引：学习与记忆过程是如何形成的？这个看似简洁的问题，却是脑科学界最大的谜团之一，多数科学家皓首穷经，也未能取得突破。单凭钱卓自身的力气，自然很难找到问题的答案。于是，他把目光转向哥伦比亚高校，毅然投奔到坎德尔教授门下做博士后探讨。坎德尔教授是20世纪最精彩的神经生物学家之一，在记忆探讨领域有过突出贡献。能与这样的大师级科学家合作探讨，特别有利于拓展自己的视野和提升科研实力。很快，钱卓起先在学术界崭露头角。在哥伦比亚高校的3年半里，他在小鼠身上发觉了不少受到大脑活动调控的基因。对于钱卓的发觉，坎德尔不吝赞美之词，称为“very beautiful science”。此外，他还首次应用差异筛选技术，克隆了一系列依靠于大脑活性的即早基因，如Arc基因和tPA基因等。头顶明尼苏达高校博士和哥伦比亚高校博士后的光环，钱卓要找一份赚钱多的工作，应当是轻而易举的事情。但钱卓再一次作出让人们大跌眼镜的选择。这时的钱卓依旧醉心于学术，困扰他的问题变成：“那些基因的表达为什么会受到外界刺激的影响？这些基因对大脑活动和动物行为又有什么影响？”要回答这两个问题，就须要深层次的分子生物学学问。而此时的钱卓，尽管在神经科学领域取得了肯定成就，但对分子生物技术领域的造诣却不足。意识到这一缺陷将是科研道路上的拦路虎，钱卓马上就作出了再做一次博士后探讨的确定。这一次，钱卓的目的地是麻省理工学院，闻名生物学家利川根进成为他学术生涯中的第3位导师。利川根进是分子生物学领域的泰斗，曾在11017年获得诺贝尔生理学或医学奖。在求学生涯中，能连续接受两位获得诺贝尔奖的大师的训诲，是特别罕见的。从某种意义上说，也体现了生物学界对钱卓的确定。至今，钱卓仍旧感谢这两位导师对他的帮助：“在两位诺贝尔奖得主的试验室学习，不仅在科研上让我受益匪浅，同时使我对美国大型试验室的运作有了许多直观的了解。”假如说，此前的十几年是在积蓄能量，那么在麻省理工学院的3年半，钱卓对记忆的探讨渐渐步入正轨。Cre/loxP系统是一种对转入基因进行组织特异性、定点操作的基因重组系统，一般用于对细菌等微生物的探讨。钱卓却将这个系统用在小鼠身上，胜利抑制了NMDA受体的活性。由此产生的小鼠表现出明显的记忆缺损，证明白NMDA受体在记忆形成过程中的关键作用，也为后来的探讨奠定了坚实的基础。不久，这一重大发觉便发表在闻名的学术杂志《细胞》上。看到论文后，坎德尔教授马上赐予高度评价：“这真是一流的探讨工作。”钱卓不拘泥于传统的创新精神在这次探讨中体现得淋漓尽致。一位同事这样说道：“在生物学的其他探讨领域，运用Cre/loxP系统的人不在少数，但钱卓却是第一个将这一系统用于神经生物学的科学家。”而由他开创的Cre/loxP介导的条件性基因敲除技术，更是被世界上的很多试验室所采纳。对于一个生物学家来说，自己独创的方法能得到同行的广泛认可，肯定是一个巨大的荣誉。19101年，闻名的普林斯顿高校为了加强科研力气，向年轻有为的钱卓伸出橄榄枝，请他加盟该校分子生物学系，并为他组建单独的试验室。在那里，钱卓用了不到3年的时间，就研制出“聪慧鼠”。新的起点2001年，钱卓接受华东师范高校的邀请，回到阔别16年的母校。当年10月，在相关单位的帮助下，钱卓为母校组建了脑功能基因组学探讨所，并担当了多个探讨项目。十几年来，钱卓始终处于科学的最前沿，在辉煌成就的背后，少不了艰辛与挫折，但他总是坦然面对：“一般来说，科学探讨是一个漫长的过程，就似乎种一颗果树，须要多年的耕耘，才可能有所收获，但也存在各种风险，可能会颗粒无收。当然，当你自己最观赏的论文被好杂志拒绝接收的时候，可以说是最苦痛的。不过十几年来，我已经习惯了。”“聪慧鼠”、“记忆密码”足以使钱卓载入科学的史册，但在他看来，这只是一个开端，因为在他心中已经有了一个更加雄伟的探讨安排：类似“人类基因组安排”的国际“大脑破译安排”。最终，当记者请他对国内的科学探讨提点建议时，他满怀感受地说：“美国的科研体制能宽容探究中的失败，我也希望我们国家在大力提倡科研创新的时候，尽量避开急功近利的评判标准，以及片面地追求《自然》、《科学》、SCI论文等表象指标，这样可能有悖与真正的科学精神，甚至会导致一些学术上的不端行为，从而影响国家和学校的整体声誉。因此，我们国家应当尽快地建立一种稳定有效的、真正能激励创新的科研体制。”。