杭婧:名师为导,解析“中心法则”

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  2015年8月21日,《科学》杂志发表了清华大学施一公院士团队的两篇长文,作为共同一作(第一作者)的杭婧不禁流下了眼泪。论文发表前的一个多月,杭婧和组里的其他组员,与施一公老师一同,每天埋头工作14~16小时,常常在实验室熬夜至凌晨一两点。杭婧的膝盖不太好,不能长时间站立,只能在实验的间隙抽空坐下来休息一下。
  这两篇文章题目分别为“3.6埃的酵母剪接体结构”和“前体信使RNA剪接的结构基础”,都是有关生物领域的核心机制“中心法则”。中心法则是遗传信息由DNA到蛋白质的过程,一般分为四步:复制、转录、剪接和翻译。如果将生命体的基石——蛋白质的合成理解成建造一栋房子,得到设计蓝图的过程是复制和转录,建造的过程是翻译,而将原材料一块块石头切割成需要的形状,可以理解成剪接的过程。没有剪接这一步,石头冗余的边边角角就无法拼接在一块。杭婧的工作,是世界上第一次给实行剪接过程的剪接体复合物拍了一张高清大图,这有助于之后追踪剪接的过程。此前,关于中心法则其他机制的两次结构解析都拿到了诺贝尔化学奖。
  这一次,成果属于年轻的清华博士团队,三名学生是共同一作,施一公老师为通讯作者。
  见到清华大学直博四年级生杭婧时,她刚从上海做实验回京。每次与杭婧约采访、拍摄时间,她都无法提前很久确定,只能依做实验的日程表两三天前通知。有时给她发一条询问微信,近12个小时后才能收到回复,其间她一直都在实验室里埋头做实验。
  “花这么多的时间做实验,勤奋是否是评价一名出色科学研究者的一条标准?”记者好奇地问。
  “不是。做科学研究都需要花费大量的时间做实验。”杭婧说。
  大四前,杭婧几乎未曾想过要做一名科学研究者。之前的大学生活,杭婧戏言都是在“吃喝玩乐”中度过,但其实她的成绩很好。
  “与70后80后的博士相比,感觉90后博士更活泼,是不是这样?”记者再一次忍不住提问。
  “没有啊,我们一直都是这样……”还没等杭婧说完,坐在一旁的校园记者、清华博士一年级生周诗宇按捺不住了,他说:“这是在给博士贴‘标签’。我周围的博士都‘活泼’,我的博士生导师比我们还‘活泼’呢。”
  大四,杭婧思索着体验一把科学研究者。由于大学成绩优秀,2011年杭婧从武汉大学跨校保研清华大学施老师的团队,颜宁老师成了她的博士生导师,开始了科学研究者的身份转化。
  施老师的标准:有野心、勤思考和不急躁
  “为什么会被施老师选中?施老师招收学生时的标准是什么?”
  面对记者的问题,杭婧思索了一会儿。虽然施老师从未向杭婧及其他同学们谈论过自己选择学生的标准,但是与施老师的交流次数多了,杭婧发现施老师首先看中“有野心”的学生,“他经常对我们说,要有远大的抱负,自己想成为什么样的人,就能够成为什么样的人。”对此杭婧的理解是,在科研上想要做出成果,不能混日子。
  入施老师的团队后,杭婧被分到了剪接体解析课题组,她隐隐有些担心,“国内外有很多强有力的竞争对手,都在这一领域里探索了多年,我们进入的时间不长,没有太多经验,真的能够做好这个课题吗?”这是分子生物学领域最难的课题之一,竞争对手是剑桥大学、哈佛大学等老牌研究机构,而杭婧所在的课题组中只有即将博士毕业的周丽君和周雨霖。当时的杭婧只是模糊知道这是一个比较难的课题,对其难度并未量化。凭借着对于生物的喜爱,以及初生牛犊不怕虎的狠劲,杭婧接受了任务,乐呵呵地跟着师姐查文献做实验。“施老师要求我们不要局限于眼下的课题,要对当今前沿的生物学进展都有所了解。”杭婧说。
  施老师还时常强调:勤思考,不盲目做实验。施老师团队的文化氛围关键词之一是open(开放)。师生之间关系灵活,像杭婧那样能同时得到施老师和颜宁老师的联合指导,在施老师的团队并不罕见。施老师团队有几个实验室,每周日下午导师、博士生集体开周会,为时一个半小时,“施老师几乎每次都参加周会,除非他当日不在北京。”周会上,三四个课题组轮流发言,言简意赅地介绍最新的科研进展,并接受其他导师和博士的头脑风暴式提问,“发言超时,或内容流于细节,导师们真的会当场打断。”杭婧说。只要有时间,施老师就会去实验室转悠,在走廊上碰到学生就聊起来了。与施老师交流时,他能一下子看清学生们是否真的在思考,对于这一点杭婧深信不疑。
  立足高远的同时,施老师也要求学生们脚踏实地,不能太急躁。聊到这,杭婧不禁笑了起来,她说施老师是自己见到的最伟大的“鸡汤王”。只要是学生在科研上遇到瓶颈,或出现焦躁心理,施老师每每都会给他们熬一大碗“鸡汤”,安慰大家不要急躁,“不但帮我们梳理思路指引方向,还起到了稳定心神的作用。”
  若按“有野心、勤思考和不急躁”三个好学生标准给自己打分,杭婧直言她刚过及格线。
  只争第一
  2015年6月5日,杭婧发微信:“体重狂掉十斤,但任务只完成不到一半儿”;6月18日:“算一算,已经连续工作四十二小时未眠。人生能有几回搏?不秀辛苦,不索安慰;只求mark(铭记)一下这一时刻,然后美美地睡去”……
  虽说大四决定体验一把科学研究者,心理上也做足了准备——科学研究者是“苦”差。但是,真正成为一名科学研究者后,杭婧说,没想到这么苦!
  施老师对科研的时间投入没有硬性要求,但学生们都自觉投身实验。与师姐们一样,杭婧一般早上八九点到实验室,晚上九十点离开,平均每天工作12个小时。为了做到知己知彼,杭婧随时跟进领域内的科研进展,平均每天阅读两三篇文献,获得新的灵感,然后在理论框架下指导实验。
  做实验时,杭婧有些强迫症,所有的实验用具都要用水反复清洗,再用酒精擦拭得干干净净才敢用。实验中,任何试剂混合在一起时,杭婧都要反复搅拌20次以上才放心。因为生物学实验需要十足的细心,其通常有很多步骤和众多反应物,弄错一点就得从头再来。她的强迫症虽粗暴,但也减少了实验中可能犯错的地方。即便如此,错误还是无法避免。有时在做实验时,杭婧会忍不住和同学聊天,聊着聊着,回过神来,发现忘记反应物加到哪儿了,不得已只能重新开始。她这样总结,最重要的是要吸取教训,错误最多只能犯一遍,要积累经验,不能屡做屡犯。   2013年12月起,一年半时间内,课题组没发表任何文章。看到其他组争相发表着高影响因子的文章,杭婧知道,对于自己的课题来说,一年半的蛰伏并不算长久,但是作为课题的实际负责人,杭婧内心还是抑制不住地焦虑,无形的压力一直笼罩着她,晚上做梦都会梦到自己仍在做实验。
  实验遇到瓶颈,杭婧常能在周会中找到灵感。会上,施一公和颜宁两大导师不放过学生报告中的每一个问题。有时,两位老师也会针对一个问题意见冲突,针锋相对,碰撞出许多思想火花。听报告时,杭婧喜欢换位思考,想象别人实验中的问题被自己碰到会怎么解决。这种从不同角度看待问题的头脑风暴,让杭婧跳出自己的思维定式,取得许多细节上的突破。
  此外,这段时间杭婧经常去健身房上操课。NTC(提升全身各部位机能的训练课程)和普拉提是杭婧最喜欢的两个运动,在身体的放松和舒缓的音乐中,思绪变得清澈,焦躁情绪渐渐得到平复。杭婧不再盲目向前做实验,而是停下来,总结过去的实验和数据,为未来寻找新的方向。
  在不断地尝试后,团队成员们仍然怀揣希望,携手向前。杭婧和万蕊雪师妹一起攻坚,随着白蕊、张晓峰的加入,他们“四人帮”各攻一个方向,精诚合作。随后,博士后闫创业加入,主要负责后期数据处理。实验按部就班地进行,没有人知道这个小组未来能做出什么成果,但他们始终觉得,只要坚持下去,一定会有回报。
  2015年4月,奇迹发生了。
  施老师预期将剪接体分辨率做到20多埃(长度单位,埃量级越小越清晰)就已经很好了。但在某次计算中,闫创业惊讶地发现分辨率做到了12埃。想着再算一算是不是能进10埃。几天后,分辨率到了7埃,然后5.3埃、3.6埃,一次次地刷新着世界最好记录(分子结构生物学的工作就像是给分子拍照,分辨率就是照片的清晰度。如将剪接体比作一张脸,前人的工作只能看清脸的模糊轮廓,而这一次他们看到了脸部的细节)。结果完全在预料之外。杭婧和组里的其他人都不知道究竟是什么原因导致分辨率不断提高,只得一遍遍惊叹。在整个4月里,杭婧觉得自己像是做了一场梦。
  即使是取得了如此梦幻的成果,杭婧也不敢怠慢。杭婧心想:既然我们能做得如此顺利,那么国际上的其他团队也能够顺利做到这一步。拿到结果前,杭婧倒没怎么紧张,想着反正没有成果,也就没什么可以失去的。但是真正拿到了第一流的结果,杭婧开始担心成果被国际上其他团队抢先发表。
  因为分子生物学领域一向是只争第一,没有第二。论文成文的这一个多月,杭婧的压力达到顶峰。手握开创性的成果,这时不仅要与时间赛跑,还要想方设法地把成果完美地展现出来。为了清楚介绍课题背景,杭婧总共搜集、整理了两百篇左右的参考文献,把这个领域相关的文献都翻出来重新研读,课题的历史发展、反应的流程、产物都需要了如指掌。
  杭婧真切感受到好的身体对于一场攻坚战的重要性。在这一阶段,施老师经常和杭婧们一起熬夜到深夜一两点。某天夜里,还在写论文的施老师忽然尾椎抽筋,一动不能动。休息了一会儿缓过来后,施老师起身在办公楼里快走了好几圈,才渐渐恢复。长时间的熬夜,使得杭婧偶尔也会突然间感觉眼前发黑,缺氧,呼吸困难。这时她会放下实验,赶紧吃几口零食补充血糖,才慢慢恢复到正常心率。
  在最艰难的日子里,杭婧的男朋友章程一直陪伴守候着她。几乎每天夜里,章程都会等杭婧回到宿舍,给他打电话报平安之后再睡。本科时,两人在武汉大学相恋,至今已五年。研究生时,两人同城异地,杭婧最忙的时候,一个月才能见面一次。章程理解女朋友的辛苦和压力,平时尽量少去打扰她的工作,而是随时待命,听她倾诉,陪她聊天。章程很为杭婧感到骄傲,在别人面前他都声称“和女朋友合砍三篇cns(Cell,Nature,Science三大顶级杂志的合称)”,幽默地表达了自己很好地完成“家属后勤保障”工作。
  杭婧对这种科研生活非常满意,虽然辛苦与压力缠身,她却乐在其中。平时的杭婧,喜欢收拾屋子,打扫卫生,养小动物,把它们融入自己繁忙的生活中。“我本科时尝试过许许多多的社团等工作,到了博士期间,却只想要安心做学术这一件事情,我感觉很快乐,不会后悔。”本科时,杭婧只是抱着一种体验科研的心态,现在,她很坚定地说:“不想当科学家的学生不是好学生。”
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