柴繼杰：20年只為尋找抗病“密碼”

尹潔

2023年8月16日，柴繼杰獲得了2023年度未來科學大獎的生命科學獎。與他一同分享這份榮譽的，還有跟他合作近20年的科研伙伴、中科院研究員周儉民。給他們的頒獎詞寫道：“獎勵他們為發現抗病小體并闡明其結構和在抗植物病蟲害中的功能做出的開創性工作。”

而柴繼杰的人生經歷在國內學術界頗具傳奇性——他是從造紙廠走出的世界頂尖科學家。

“起初只是想換個工作”

初中時期的柴繼杰，中考成績不理想，畢業后沒有考上重點高中，上了一所普通高中，1983年考入大連輕工業學院。

填報專業時，柴繼杰本來報的是輕工業機械，因為“聽起來高大上”，但可能抱有同樣想法的人太多了，他最后被調劑到了制漿造紙專業。4年后大學畢業，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，重復性的工作日復一日，波瀾不驚的生活似乎一眼看得到退休。漸漸地，柴繼杰對外面的世界有了向往。柴繼杰記得第一次到北京時，立交橋帶給他的震撼，同時也感到石油化工行業的蓬勃發展，于是做了一個決定——報考北京石油化工科學研究院（簡稱石科院）的碩士研究生。

備考半年后，柴繼杰通過了筆試。當石科院派人來對他進行面試考察時，既驚訝于造紙廠簡陋的環境，也驚訝于4年的工作并沒有打磨掉柴繼杰的學習熱情。

“其實我最初的想法并不是為了搞科研，而是覺得自己不太適合那個環境。從造紙廠辭職，我父母也不大同意，他們認為那份工作很穩定，還折騰啥。可我還是想換個工作，感覺石油化工行業更有發展前途。但是讀了兩年碩士之后，我也沒有發現自己特別感興趣的研究領域。”柴繼杰回憶道。

于是，柴繼杰又跨了一次專業，報考了北京協和醫科大學藥物研究所的博士，攻讀蛋白質晶體學專業，由此踏入了結構生物學的大門。

此時已經是1994年。這一年，人類首次克隆出植物的相關抗病基因。

眾所周知，病蟲害對農業生產和環境都存在巨大危害。100多年前，有英國學者發現了植物的抗病基因，證明植物自身具有抵抗病蟲害的能力。但直到1994年，科學家才克隆出抗病基因，卻不清楚它們的抗病機制，即它們是怎么工作的。

幾十年來，許多國際級實驗室、頂尖科學家都想破解這個難題，為防治植物病蟲害做出貢獻，卻都無功而返。柴繼杰攻讀博士期間的研究對象正是蛋白質。它們通過基因來合成，基因序列決定了蛋白質的氨基酸序列。

柴繼杰坦言，自己讀博士時只是對科研很感興趣，還談不上遠大理想。但之后的一次機遇改變了他的職業生涯，科研熱情和潛力被充分激發出來。

“飽滿的時光”

1998年，年僅31歲的施一公已經是國際生物學界的后起之秀，正在美國普林斯頓大學組建自己的實驗室。在收到的一堆博士、博士后簡歷中，他看到了一份獨特的履歷：一個名叫柴繼杰的人，在中國基層造紙廠工作了4年，然后考上碩士、博士，現在又申請了博士后。

施一公覺得這個人有點“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人，理由之一是“能從造紙廠一路堅持下來，一定有他的過人之處”。

此時的柴繼杰正在中科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。

到普林斯頓大學報到的第一天，柴繼杰就給施一公留下了深刻印象。施一公預料到柴繼杰的基礎會很差，來了之后才發現，他的基礎比想象的還差。

柴繼杰對當時的經歷更是難忘：“那時我連最基礎的PCR實驗（聚合酶鏈式反應）都沒做過，一切都是新的。施老師手把手地教我，他在儀器上操作，我在旁邊拿個小本子記。”

除了專業知識，柴繼杰還得提高英文水平。他聽從施一公的建議，每天堅持閱讀英文報紙及文獻。為了節約時間，他把煙也戒了。

柴繼杰豐富的經歷還帶來一個好處，就是“不按常理出牌”，經常有一些天馬行空的想法，幫助團隊突破研究瓶頸。比如某一項實驗的溫度通常控制在22℃～24℃，有一天柴繼杰突發奇想，想試試將溫度設定為16℃會怎樣，結果有了新的發現。

有一些實驗需要特殊設備，而能提供這些設備的是位于紐約長島的布魯克海文實驗室。這個實驗室屬于稀缺資源，科學家們都搶著預約，一旦約上就要通宵達旦地趕做實驗，直到出結果。每次去布魯克海文實驗室都是施一公開車、柴繼杰坐在副駕駛的位置上。實驗室提供了一個休息室，但只有一張床位，兩人總是爭著把床位讓給對方，自己打地鋪。

在普林斯頓大學，柴繼杰度過了5年博士后生涯。他找到了做科研的熱情，也發表了很不錯的論文。一些到工業界工作的機會也出現在他面前，但施一公把他勸住了：“繼杰，如果你離開學術界，肯定會后悔的。”

捅破“窗戶紙”

2004年，剛成立不久的北京生命科學研究所（簡稱北生所），在美國招聘獨立實驗室負責人（PI）。這是北生所第一次招聘PI，一共有13位候選人進入最終的面試，其中包括柴繼杰。

“北生所提供的科研條件很有吸引力，管理機制也比較自由靈活，適合做一些創新性的工作。”柴繼杰回憶，“那時我對科研工作產生了很大的熱情，也有了一些成果，希望能回國從事進一步的研究。”

面試地點安排在康涅狄格州的一家酒店里，施一公又一次開車帶著柴繼杰前往。一天面試下來，評委投票，有6人順利入選，柴繼杰排在第七位，個別評委對他的潛力存疑。

最后，是施一公的一句話起了決定性作用：“如果繼杰和我競爭同一個高難度課題，我的勝率大約50%。”

就這樣，柴繼杰回國了。在北生所的一幢紅色四層建筑里，他有了自己的實驗室，而對面的“鄰居”，就是周儉民。

周儉民也是從美國回來的北生所首批PI之一，致力于研究植物和微生物相互作用機理。柴繼杰歸國后又開始吸煙，于是和周儉民成了“煙友”。兩人邊抽煙邊聊工作，越聊越投機。

柴繼杰在美國時的一大研究方向，是動物細胞凋亡。當他聽周儉民介紹了植物抗病免疫的相關研究后，敏銳地察覺到，動物細胞凋亡體與植物抗病蛋白在生物進化上有很強的關聯性，隨即產生了強烈的研究興趣。

于是，雙方團隊“在最合適的時間做了最合適的事”——2004年，柴繼杰和周儉民開始合作研究植物抗病蛋白，探索其免疫機制，3年后有了初步成果，即“誘餌模型”。該理論認為，某種“誘餌”蛋白會將細菌毒性蛋白引入“空城”，一旦“誘餌”蛋白被破壞，抗病蛋白就會迅速激活，指揮被感染的細胞與細菌“同歸于盡”，阻止病原體擴散，從而保證周圍組織的正常生長。

然而，這篇論文在《自然》雜志發表后，引發了學術界的質疑，因為“誘餌模型”與當時的主流觀點是有沖突的，柴周二人也因此承受了很大的壓力。

尖端領域的科學探索往往如同大海撈針，多少頂級科學家窮經皓首，也未能找到捅破“窗戶紙”的那個點。正如周儉民所說：“科學上有很多偶然性，同一類蛋白有很多變體，哪個蛋白質結構能夠成功解析是無法預測的，需要勇敢地不斷嘗試。”

2009年，柴繼杰調入清華大學生命科學學院，繼續從事之前的研究。他經常是第一個到實驗室，最后一個離開。同事們評價：“我們很懷疑，柴老師有沒有逛過清華園。”

“做科研，勤奮是必須的。因為科研是一場長跑，即使勤奮，10年出不了成果也很正常，必須有一顆平常心。”柴繼杰說，“大家看我們當教授的不用坐班，好像很自由，其實我們很多個星期六、星期天都在工作，我們的‘自由是花了比別人多得多的時間才換來的。”

訣竅是“不斤斤計較”

2013年前后，柴繼杰團隊取得了多項突破，為培育廣譜抗病作物品種提供了理論基礎；2015年，周儉民團隊成功驗證了“誘餌模型”；2017年，柴繼杰獲得德國“洪堡教席獎”，前往科隆大學和普朗克植物育種研究所開展研究。

2019年，柴繼杰和周儉民的研究迎來了更大的突破，發現植物抗病小體并成功解析其電鏡的結構。更為重要的是，該抗病小體的結構為其生化功能提供了重要的線索。后來的研究證明該抗病小體具有離子通道活性，并發現“抗病小體”的激活會引發植物免疫反應和細胞死亡。這破解了困擾植物免疫學界20多年的難題，被視為行業內的里程碑事件。2022年，柴繼杰團隊在國際頂級學術期刊發表了6篇關于植物免疫的論文。

獲得未來科學大獎后，柴繼杰和周儉民表達了一致的感受：“這凝結了我們20年來的成果。”

對于兩人多年的合作，柴繼杰的評價是“高產且愉快”，其中的訣竅就是“不斤斤計較”。

“我倆都不是社交達人，基本上只專注于科研，沒有因為利益分配的問題鬧過矛盾。”柴繼杰說，“未來，我們會繼續研究植物免疫抗病的新方法，探索新的病蟲害防控手段，希望能減少化肥的使用。”

（張甫卿摘自《環球人物》2023年第17期）