90后清華直博生3年發(fā)5篇《科學(xué)》的艱辛與幸福
學(xué)生記者 王中興 李紀(jì)琛
11月18日,清華大學(xué)研究生特等獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)選結(jié)果公示,其中醫(yī)學(xué)院直博生萬(wàn)蕊雪在本科畢業(yè)后的三年內(nèi)以第一作者身份在《科學(xué)》(Science)上發(fā)表5篇文章的成績(jī)吸引了大量關(guān)注。
2015年9月11日,兩篇闡釋生命大分子剪接體結(jié)構(gòu)的文章以雜志當(dāng)期封面的形式,“背靠背”發(fā)表在國(guó)際頂尖期刊《科學(xué)》上,震驚了學(xué)術(shù)界。2016年1月8日,清華大學(xué)生命學(xué)院施一公教授研究組在《科學(xué)》(Science)就剪接體的結(jié)構(gòu)與機(jī)理研究再發(fā)長(zhǎng)文,題為《U4/U6.U5 三小核核糖核蛋白復(fù)合物3.8埃的結(jié)構(gòu):對(duì)剪接體組裝及催化的理解》。2016年7月22日,施一公教授研究組獲取了剪接體激活和剪接反應(yīng)催化過(guò)程中兩個(gè)重要狀態(tài)的剪接體復(fù)合物,成果再次“背靠背”發(fā)表在國(guó)際頂尖期刊《科學(xué)》上。
90后女孩、2016年清華大學(xué)研究生特等獎(jiǎng)學(xué)金得主萬(wàn)蕊雪是這五篇《科學(xué)》論文的共同第一作者。很難想象,3年前,她初次進(jìn)入施一公課題組時(shí),曾覺(jué)得自己“笨到家了”。
“我覺(jué)得自己笨到家了”
在獲得了從中山大學(xué)免試推薦到清華醫(yī)學(xué)院直接攻讀博士學(xué)位的機(jī)會(huì)后,2013年初,萬(wàn)蕊雪進(jìn)入了施一公實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展本科畢業(yè)設(shè)計(jì)。
“一開(kāi)始非常高興,覺(jué)得能進(jìn)施老師實(shí)驗(yàn)室太好啦,”萬(wàn)蕊雪描述到彼時(shí)的場(chǎng)景依舊難掩激動(dòng),“但沒(méi)多久就感到一種深深的焦慮。”
施一公實(shí)驗(yàn)室在清華、甚至在整個(gè)生命科學(xué)研究界都一直以高效率、嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)而聞名。“實(shí)驗(yàn)室的節(jié)奏之快、效率之高,讓我覺(jué)得之前接受的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練就像過(guò)家家一樣。”
萬(wàn)蕊雪用“笨到家了”來(lái)形容那時(shí)的自己。一個(gè)蛋白提純實(shí)驗(yàn),師姐7個(gè)小時(shí)就能做好,但是萬(wàn)蕊雪從早8點(diǎn)干到晚8點(diǎn)都做不完,而且提純的產(chǎn)量和質(zhì)量都要差得多。與之而來(lái)的是深深的自我懷疑。
“但是懷疑也沒(méi)用啊,只能多努力;我怕不能留在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里。”一句如此樸素的話,背后是她堅(jiān)持每天早8點(diǎn)到實(shí)驗(yàn)室,次日凌晨才離開(kāi),平均一天工作14小時(shí)以上的生活整整堅(jiān)持了4個(gè)月,中間一共只休息了3天。
進(jìn)入博士一年級(jí),盡管課業(yè)繁重,但還要去其他實(shí)驗(yàn)室輪轉(zhuǎn)訓(xùn)練,萬(wàn)蕊雪把晚上和周末的時(shí)間全部利用了起來(lái)。“覺(jué)得自己笨到家了,最開(kāi)始三個(gè)月幾乎每新學(xué)一個(gè)實(shí)驗(yàn)都會(huì)失敗。”萬(wàn)蕊雪的解決辦法是勤奮加細(xì)致,她把心里的沮喪放在一邊,拿出超人的耐心一個(gè)個(gè)去摳可能影響結(jié)果的細(xì)節(jié),最終攻克了許多難點(diǎn)。
功夫不負(fù)有心人,她最終留在了施一公課題組。
萬(wàn)蕊雪與導(dǎo)師施一公院士合影。
“博二開(kāi)始做世界級(jí)難題”
2014年,萬(wàn)蕊雪進(jìn)入直博二年級(jí),正趕上冷凍電鏡技術(shù)實(shí)現(xiàn)了重大突破,結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域可能因此而發(fā)生重大變革。
面對(duì)重要的研究機(jī)遇,導(dǎo)師建議她做“剪接體結(jié)構(gòu)與分子機(jī)理的研究”,她開(kāi)始獨(dú)自承擔(dān)酵母剪接體提取的工作。
剪接體發(fā)現(xiàn)于1985年,是控制遺傳信息傳遞的重要物質(zhì),人類(lèi)35%的遺傳紊亂都與剪接體功能失常有關(guān),甚至包括一些種類(lèi)白血病和癌癥的發(fā)病原因都和它有關(guān)。近30年來(lái),全球眾多一流實(shí)驗(yàn)室都想“捕捉”剪接體的結(jié)構(gòu),卻進(jìn)展非常緩慢。2014年初,《自然》(Nature)上一篇回顧晶體學(xué)百年歷史的文章中,把“剪接體的結(jié)構(gòu)解析”列為生物學(xué)最亟待解決的課題之一。
在此之前,施一公院士的團(tuán)隊(duì)主攻方向是使用X光解析晶體結(jié)構(gòu),并沒(méi)有剪接體結(jié)構(gòu)解析的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。課題組之前解析的也是剪接體亞復(fù)合物的結(jié)構(gòu)而非酵母完整的剪接體。因此,細(xì)胞培養(yǎng)、克隆、蛋白純化的這一整個(gè)流程,萬(wàn)蕊雪都必須尋求外部幫助,從頭開(kāi)始學(xué)習(xí)。
面對(duì)這樣一個(gè)世界級(jí)難題,課題組內(nèi)也缺乏經(jīng)驗(yàn)借鑒,但是萬(wàn)蕊雪沒(méi)有被直接嚇退,“來(lái)不及擔(dān)心自己的能力,感覺(jué)無(wú)比興奮,就想證明自己的能力、實(shí)現(xiàn)自己的價(jià)值。”
這也許就是“初生牛犢不怕虎”。
每一周,有三天萬(wàn)蕊雪都要往返于清華和位于昌平的北京生命科學(xué)研究所,她只能去其他實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。但是,“在別的實(shí)驗(yàn)室明明很順利的實(shí)驗(yàn), 回來(lái)自己重復(fù)卻總出問(wèn)題。”萬(wàn)蕊雪總結(jié)了一個(gè)“六遍定律”,意思是一個(gè)實(shí)驗(yàn)失敗5次都沒(méi)事,也許做到第6次就成功了。但是“6”這個(gè)數(shù)字都只能是她的美好愿望,失敗的次數(shù)遠(yuǎn)比6大得多。
“做夢(mèng)都想把實(shí)驗(yàn)做出來(lái)”是她那段時(shí)間的真實(shí)寫(xiě)照,“做夢(mèng)都想在Western Blot(蛋白質(zhì)印跡法)上看到一條陽(yáng)極條帶,結(jié)果有一天真的看到了,激動(dòng)得不行,然后一睜眼,看到的是宿舍的天花板……”
“為了回復(fù)審稿意見(jiàn),三天沒(méi)有合眼”
在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,盡管舉步維艱,但是導(dǎo)師施一公院士一直給予萬(wàn)蕊雪充分的信任,盡管不時(shí)會(huì)詢(xún)問(wèn)課題進(jìn)展情況,但他更多地是鼓勵(lì)。“施老師說(shuō)做課題要膽大心細(xì),讓我放開(kāi)手腳。”萬(wàn)蕊雪對(duì)導(dǎo)師的鼓勵(lì)感恩不盡。
終于,2014年年底,寒冬中,萬(wàn)蕊雪終于成功拿到了可以用來(lái)提取酵母剪接體的單克隆酵母。年后,她摩拳擦掌,開(kāi)始最為自信的樣品純化工作。憑借之前對(duì)蛋白純化的熟練掌握,她敏銳地發(fā)現(xiàn)提純時(shí)間對(duì)樣品質(zhì)量的關(guān)鍵影響,因此省略了一個(gè)既耗時(shí)、又帶來(lái)樣品降解和解聚的風(fēng)險(xiǎn)的步驟,從而突破了樣品制備的技術(shù)瓶頸。
2015年3月,萬(wàn)蕊雪拿到了性質(zhì)良好、均一性良好的酵母剪接體樣品,這是一個(gè)重大突破。當(dāng)師兄告訴她,這一樣品已經(jīng)算到近原子分辨率時(shí),萬(wàn)蕊雪激動(dòng)得一整夜睡不著覺(jué)。
此后,施一公帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不分晝夜地工作,希望第一時(shí)間將實(shí)驗(yàn)成果發(fā)表。兩周里,為了保證文章中背景知識(shí)的準(zhǔn)確性,萬(wàn)蕊雪細(xì)細(xì)閱讀了數(shù)百篇論文。
萬(wàn)蕊雪在使用電鏡進(jìn)行觀察。
論文的審稿意見(jiàn)回來(lái)后,萬(wàn)蕊雪一點(diǎn)也沒(méi)有耽誤,她立刻開(kāi)展實(shí)驗(yàn)來(lái)回答質(zhì)疑。生化實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性在于每個(gè)實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)三次。樣品必須用同一批,不同批次樣品就必須再重復(fù)三次,才能拿到可靠結(jié)果。這就又是一段晝夜不分的日子。整整三天,萬(wàn)蕊雪沒(méi)有合眼。“可能是我博士生涯里最陰暗的三天。”這句話,萬(wàn)蕊雪卻是笑著說(shuō)的。
2015年7月,兩篇文章被順利接收,背靠背發(fā)表在《科學(xué)》上。這項(xiàng)研究的意義被媒體形容為,“標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)生命過(guò)程和本質(zhì)的理解往前邁進(jìn)了關(guān)鍵一步,是生物科學(xué)基礎(chǔ)原理研究領(lǐng)域的重大突破,被譽(yù)為近30年中國(guó)在基礎(chǔ)生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)κ澜缈茖W(xué)做的最大貢獻(xiàn)。”
直博第二年,就以共同第一作者的身份發(fā)表了兩篇重磅論文,這當(dāng)然是一種莫大的幸運(yùn)。但越是了解萬(wàn)蕊雪的“拼”,就越會(huì)發(fā)現(xiàn)這種幸運(yùn)背后的必然。
“手握三篇“Science”,今年春節(jié)不回家”
兩篇《科學(xué)》論文的發(fā)表僅僅是萬(wàn)蕊雪科研的起點(diǎn),她只是回去睡了個(gè)好覺(jué),就又以每天14小時(shí)的節(jié)奏投入了工作。僅僅三個(gè)多月之后,2016年1月,萬(wàn)蕊雪的新工作又在《科學(xué)》上刊發(fā)。
博士生春節(jié)不回家的故事我們并非從未聽(tīng)說(shuō),但是其中有許多可能是進(jìn)展不順、面臨科研的重壓而作出的無(wú)奈之舉,但萬(wàn)蕊雪則不然。手握三篇《科學(xué)》論文,她卻主動(dòng)選擇在2016年春節(jié)放棄回家過(guò)節(jié),而是在實(shí)驗(yàn)室里熬過(guò)了十多個(gè)不眠之夜。
為什么會(huì)做出這樣的選擇?原來(lái)是因?yàn)檠芯克枰睦鋬鲭婄R在清華僅有三臺(tái),在平時(shí)很難預(yù)約到使用設(shè)備的機(jī)時(shí),只有春節(jié)期間有空檔。萬(wàn)蕊雪提前回家了幾天,就趕緊回到實(shí)驗(yàn)室,春節(jié),對(duì)她而言是“難得的科研時(shí)機(jī)”。
“每熬夜一宿,要完成兩千步操作”
2016的春節(jié),萬(wàn)蕊雪和她帶領(lǐng)的一個(gè)研究小組用近乎“變態(tài)”的方式度過(guò)。機(jī)器不歇,人三班倒,每個(gè)人工作至少8小時(shí),實(shí)驗(yàn)24小時(shí)連軸轉(zhuǎn)。
每一班的8小時(shí)又都近乎是“變態(tài)”的工作強(qiáng)度——每分鐘要完成4個(gè)操作步驟,每小時(shí)就是240個(gè),一夜下來(lái)就是兩千多步。每三個(gè)小時(shí),電鏡的相機(jī)需要矯正一次,這需要5分鐘,這是萬(wàn)蕊雪僅有的休息時(shí)間,如果要去洗手間,這也是唯一的檔口。
在談到這段經(jīng)歷時(shí),筆者與萬(wàn)蕊雪發(fā)生了這樣的一段對(duì)話。
問(wèn):"一定要1分鐘操作一次嗎,可不可以2分鐘一次或者5分鐘一次?"
答:“當(dāng)然可以啊,你可以睡十分鐘再操作一次,可是這十分鐘你就這么浪費(fèi)了!全世界就這么幾臺(tái)冷凍電鏡,操作機(jī)時(shí)的一分一秒都不該浪費(fèi)。”
問(wèn):“那這一分鐘里是操作一下就好了,還是一直要操作呢?”
答:“每一分鐘內(nèi)我都需要手動(dòng)選擇拍攝區(qū)域、切換調(diào)焦模式,調(diào)到正焦,再偏一點(diǎn)調(diào)到欠焦模式,才可以拍照收集數(shù)據(jù)。”
問(wèn):“有沒(méi)有休息時(shí)間?”
答:“有,每三個(gè)小時(shí)我會(huì)對(duì)相機(jī)做矯正,來(lái)縮小背景偏差,矯正需要5分鐘,我可以用這5分鐘上個(gè)廁所再回來(lái)。”
問(wèn):“這樣的操作有多少次?”
答:“每個(gè)樣品需要收到幾十萬(wàn)個(gè)particle(微粒)才能算出結(jié)構(gòu),所以總共需要拍上萬(wàn)張,而不理想的照片占了1/3到一半。”
問(wèn):“我可不可以理解成為至少每三天里有一天的工作其實(shí)是白費(fèi)的。”
答:“是的,可是你不拍就永遠(yuǎn)都不知道樣品有沒(méi)有問(wèn)題。所以這些努力不能算白費(fèi)。”
問(wèn):“這么高強(qiáng)度的工作,一整夜干下來(lái)中間都不休息么?”
答:“有一次,做相機(jī)矯正時(shí)因?yàn)樘耍褋?lái)發(fā)現(xiàn)10分鐘過(guò)去了,很自責(zé)。而且我上廁所的時(shí)間也沒(méi)有了。”
問(wèn):“為什么總是你來(lái)負(fù)責(zé)晚上10點(diǎn)到凌晨6點(diǎn)這段時(shí)間的數(shù)據(jù)收集呢?”
答:“師弟師妹沒(méi)有經(jīng)驗(yàn),晚上獨(dú)自收數(shù)據(jù)一旦出問(wèn)題又不會(huì)處理,后果太嚴(yán)重;而師姐身體不好,不能熬夜,所以就我來(lái)吧。”
“不夠喜歡的話,不可能這么拼”
整個(gè)采訪的過(guò)程中,萬(wàn)蕊雪總是溫文爾雅的,語(yǔ)言也非常平實(shí)。然而,每每說(shuō)到研究成果獲得突破的時(shí)候,她的眼睛里就仿佛放出光來(lái)。
“為什么國(guó)際上那么多頂級(jí)實(shí)驗(yàn)室都鉆研不出來(lái),只有你們能做到?”面對(duì)這個(gè)問(wèn)題,萬(wàn)蕊雪回答得輕描淡寫(xiě),“可能沒(méi)有我們拼吧。”就是這么干脆。
歌詞里唱“愛(ài)拼才會(huì)贏”,但萬(wàn)蕊雪認(rèn)為,不夠喜歡科研的話,可能確實(shí)做不到這么拼。她認(rèn)為,整個(gè)實(shí)驗(yàn)室都有一種心氣兒,“我覺(jué)得實(shí)驗(yàn)操作得好,技術(shù)好,改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方案是一方面,更重要的,可能是因?yàn)槲覀冋娴暮芟氚堰@個(gè)課題第一個(gè)做出來(lái),而且是盡可能好地做出來(lái),這股心氣兒,這種精氣神,是一直支撐我們的。”
說(shuō)到這里,萬(wàn)蕊雪突然坐得更直了,說(shuō),“有人會(huì)質(zhì)疑說(shuō)我們做得太理論了,很難應(yīng)用,其實(shí)不是這樣的,我們現(xiàn)在做剪接體,對(duì)于理解疾病,進(jìn)一步攻克疾病是有很大意義的。我從高中就熱愛(ài)生物學(xué),就是想對(duì)科學(xué)研究有點(diǎn)貢獻(xiàn),造福人類(lèi)。”
“不忘初心”
萬(wàn)蕊雪的微信用得不頻繁,這幾乎是她的工作節(jié)奏所決定的,她的朋友圈不怎么更新,而個(gè)性簽名更是只有很簡(jiǎn)單的四個(gè)字,“不忘初心”,連個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)都沒(méi)有。
什么是她的初心?“探索生命的奧秘,做好科研,貢獻(xiàn)人類(lèi)。”都是短句,字字鏗鏘。
在一次國(guó)際會(huì)議上,萬(wàn)蕊雪分享了課題組的研究成果,一位白發(fā)蒼蒼的老爺爺走過(guò)來(lái)對(duì)她說(shuō),“Congratulations,Ruixue?。ㄈ镅?,祝賀你!)”“這個(gè)爺爺?shù)拿忠郧笆侵荒茉诮炭茣?shū)上看見(jiàn)的!這種心情,你能理解吧?”她激動(dòng)得用了一個(gè)問(wèn)句。
萬(wàn)蕊雪(右一)參加2016日本RNA會(huì)議時(shí)與著名生物學(xué)家萊茵哈德·魯爾曼(Reinhard Luhrmann)(右二)合影。
2016年,萬(wàn)蕊雪入選了全國(guó)僅5人的 “未來(lái)女科學(xué)家計(jì)劃”,她將此視作莫大的鼓勵(lì),但同時(shí),她認(rèn)為“這也是一種期待吧,我不能辜負(fù)這個(gè)期待。”
“對(duì)生命機(jī)理的研究,沒(méi)有終點(diǎn),這就是科研的魅力。”萬(wàn)蕊雪說(shuō)這句話的時(shí)候,陽(yáng)光從清華醫(yī)學(xué)樓的玻璃天窗中灑進(jìn)來(lái),正好灑在她的身上,把面龐和每一根發(fā)絲都照得閃亮。
致謝:清華生命學(xué)院博士生張厲、新聞學(xué)院碩士生李成章、社科學(xué)院李天策對(duì)本文亦有貢獻(xiàn)。
附:采訪實(shí)錄
問(wèn):顏寧老師也是一位優(yōu)秀的女性科學(xué)家,聽(tīng)說(shuō)她對(duì)你影響也很大?
答:每周顏寧老師和施老師實(shí)驗(yàn)室都會(huì)一起開(kāi)組會(huì),在組會(huì)上顏老師也會(huì)幫我們分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,給很多建議,并且顏老師和施老師都經(jīng)常會(huì)鼓勵(lì)大家aim high(目標(biāo)高遠(yuǎn)),希望大家把目標(biāo)放在向世界難題發(fā)出挑戰(zhàn)。
另外顏老師是一個(gè)特別快樂(lè)的人,她覺(jué)得做科研特別快樂(lè),她自己工作強(qiáng)度雖然很大,但是她每天很快樂(lè)。我覺(jué)得她身上的這種特質(zhì)經(jīng)常感染我,讓我即使工作到深夜,只要做了對(duì)課題發(fā)展有益的事情,我也覺(jué)得很快樂(lè),很有成就感。另外顏老師在生活上也很關(guān)心我們,讓我覺(jué)得實(shí)驗(yàn)室像一個(gè)大家庭。
來(lái)源:“清華大學(xué)小研在線”微信公眾號(hào) 12月2日 有刪改
編輯:田心
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