探求DNA世界——記中國科學院微生物研究所研究員傅鈺

本刊記者 嚴永紅

盡管在大多數(shù)人眼中，生物化學是高深莫測的，甚至是枯燥的。但是在他的眼中，卻如同一首優(yōu)美的詩，科學和藝術都源于人類活動最高尚的部分，都追求著深刻性、普適性、永恒和富有意義。無數(shù)大師執(zhí)著地攀登，只為領略到頂峰上科學與藝術交匯所生的無限江山。

傅鈺——1997年在中國科學院遺傳研究所獲碩士學位，2008年于加拿大薩斯喀徹溫大學微生物與免疫學系獲博士學位，2008～2012年在美國哈佛大學醫(yī)學院生物化學與分子藥理學系從事博士后研究，2012年入選國家“青年千人計劃”受聘于中國科學院微生物研究所。一路走來，他更像是藝術家。他深深地沉醉在生物化學這個廣袤無垠的世界，無時無刻不在思考探尋著生物化學的意義和它的未來……

求學階段的兩篇“Cell”

DNA——遺傳信息的載體，正確而高效地復制整個基因組并傳遞給子代對每個生命體都是至關重要的。DNA復制過程中產(chǎn)生錯誤，突變和缺失是導致癌癥等嚴重影響人民身體健康的疾病發(fā)生的主要原因之一。雖然在原核生物中DNA復制已經(jīng)研究得較為透徹，但是真核生物的DNA復制中還有很多一直懸而未決的問題有待回答。

所謂“預則立，不預則廢”。如果說，傅鈺的成績源于他的智慧，那么，他的智慧還表現(xiàn)在他在十字路口的善于選擇、善于規(guī)劃上。在遺傳所獲得碩士學位以后，傅鈺選擇赴加拿大薩斯喀徹溫大學繼續(xù)攻讀博士學位，早期的準備使他在這里鷹擊長空、魚翔淺底，盡情地發(fā)揮他的優(yōu)勢，主攻釀酒酵母對DNA損傷的一些應答的反應，發(fā)現(xiàn)了真核生物SOS修復途徑，研究論文發(fā)表在《細胞》（Cell）雜志上，這是他人生中的第一篇“Cell”。

“在這一過程中我發(fā)現(xiàn)DNA損傷修復和DNA的復制是密切相關的，DNA復制有太多的基礎問題我們都還不清楚，對于這些問題的深入研究不但可以完成理論上的重大突破，而且可以為癌癥等疾病的防治提供新的思路和靶向。”就像傅鈺用帶著虔誠的語氣所說的那樣：“真理往往是美的，那蘊藏于科學中的真理之美，吸引著我不斷地探究。”

DNA研究的廣闊前景讓傅鈺堅定扎實地將自己的研究開展下去，科學工作者既以真理為生命，須在反復的實踐中提煉真知，一步步地把科技的發(fā)展引向更加深入。在加拿大獲得博士學位后，傅鈺來到了哈佛，一個特別有朝氣的團隊——約翰內(nèi)斯.沃爾特教授的實驗室。“這是一個研究DNA復制基礎問題的實驗室，理解了DNA復制最基礎的問題，有關DNA修復、癌癥發(fā)生等很多的問題就會迎刃而解。”傅鈺說。在哈佛的四年間，發(fā)表了他的第二篇“Cell”。

他很少述及留學生活中的苦楚、奮斗中的艱辛，而是用一連串的成績證明了自己。東西方文化在他身上相遇，已經(jīng)不再是形式的混體，而是精神層面的和平融合，使得他的治學態(tài)度里，囊括了中國智慧的通達以及西方思想嚴密的邏輯性，在這種態(tài)度的指引下，他對科研工作有了更深層次的認識，同時對DNA研究也更加熱愛。

駐足國家發(fā)展的需要

十幾年間，傅鈺輾轉于東、西方，并最終停留在了文化的交匯點——北京，海外科研經(jīng)歷，傅鈺認為它對自己的人格素養(yǎng)及求學篤實的科研態(tài)度起到了很好的塑造作用，而今回到國內(nèi)工作，完成了從求學人到治學人的角色轉換，對他而言是一個新的開始，更是一個全新的挑戰(zhàn)。

如果把才華比作劍,那么勤奮就是磨刀石。這個年輕的團隊付出了超過預料的努力，幾乎是廢寢忘食、日以繼夜。傅鈺介紹說，回國以后我們主要是用單分子技術來研究DNA復制最基本的問題。如果我們了解了DNA復制的機理，也就了解了生命最基礎的本質(zhì)，還有表觀遺傳學的信息是怎么通過DNA復制傳給下一代，會有其他一些更奧妙的東西在里邊。我在哈佛的研究是著重于真核生物的DNA復制解旋酶，DNA是一個雙鏈結構，在復制過程中雙鏈要打開形成單鏈，然后每個單鏈以各自為模板合成新的互補鏈，形成新的兩個DNA分子，這一過程由一個復雜精密的復制復合體來完成，復制復合體最前面的一個結構就是DNA復制解旋酶，一個由6個亞基組成的指環(huán)狀蛋白復合體，負責把DNA雙鏈打開。

解旋酶究竟采用什么機制解旋呢？傅鈺表示，當時有兩種假說，一種認為解旋酶套在DNA雙鏈上移動，解旋就像一個犁田的犁把DNA從中間分開。還有一種假說認為解旋酶套著DNA單鏈上移動，相當于兩根線纏在一起時，一根線上有一個套環(huán)移動從而分開兩條線。究竟這兩種方式有哪種是正確的，當時并不清楚。為了證明哪種假說正確，他們想了一個方法，在DNA單鏈上放置一個可以阻擋解旋酶通過的障礙物。如果解旋酶是沿著DNA雙鏈移動解旋，那么放置于雙鏈中任何一條鏈上的障礙物都可以阻擋它移動；如果解旋酶是沿著DNA單鏈移動，則雙鏈中只有解旋酶套住的那條DNA鏈上的障礙物才可以阻擋它的移動，而另一條鏈上的障礙物不能阻擋解旋酶的移動。運用生物化學及單分子技術，他們發(fā)現(xiàn)DNA解旋酶實際上是沿著DNA單鏈移動解旋的。

這一發(fā)現(xiàn)解決了一個DNA復制界長期懸而未決的問題，更新了大家對DNA復制的認識。“在哈佛的工作我認識到了單分子這一新興技術的強大力量，我現(xiàn)在的工作依然著重于真核生物的DNA復制，將更多地運用單分子技術，從追蹤單個分子這一層面來實時觀察動態(tài)的DNA復制過程。”他說。

在傅鈺的解釋下，這些聽上去艱深晦澀的理論變得通俗易懂。也許這些深奧的科學定理或者定律，我們不能直接見到，而只有掌握了一定科學理論的人才能更深刻地感受到，但是，我們能從他的講述中感受到的是，這些理論之美就是科學家們最神往的美，并且正是這些美使得他們在冗長沉悶的工作中得到愉悅、欣慰，并成為研究科學巨大的動力之一。

接下來，傅鈺團隊擬開展的研究將利用單分子技術和釀酒酵母體外復制體系對復制的基本問題進行深入的研究，這些問題的回答將是DNA復制領域的重大理論突破。他們希望在DNA的前沿研究領域書寫濃墨重彩的一筆。

“希望學生一切源于興趣 ”

“在國外，大部分學生選擇科學研究是為了興趣，而在國內(nèi)，會有大部分是為了生計。我希望學生是真正熱愛科學的。”傅鈺坦言。“我希望我的學生有不怕吃苦的精神，選擇科學研究需要付出。對科學探索有興趣是最好的，最重要的是要勤奮。”傅鈺笑談自己是7—11，每天早上從7點到晚上11點，是很常態(tài)的一個工作狀態(tài)。

他注重培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，強調(diào)啟發(fā)式、提問式和互動式教學，引導學生主動提問、主動思考和自我理解，授學生以漁；善于用系統(tǒng)性、聯(lián)系性、發(fā)展性等哲學觀點，引導學生自己將課程的知識作為一個整體貫穿起來，并通過各種事例將此觀點拓展到各領域和生活中，鍛煉學生的思維能力。

“我常對我的學生說，我說的不一定全是對的，如果你能指出我的錯誤，我會非常的欣慰，我在講課的時候，有很多學生只是被動的聽，很少有人能積極參加思考，我在哈佛也有一些教課的經(jīng)歷，學生和老師之間的互動非常的多，我認為中國的教育要向這個方向發(fā)展。”

和他聊天，可以深切地感受到，他身上那種知識分子對中國教育的熱忱、科學家對科研探索矢志不渝的韌勁。他說：“我們要用創(chuàng)新引領時代，服務國家建設。”夢在心里，路在前方，“仰望星空，腳踏實地”，也許是對他最好的概括。