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从解出首个完整新冠病毒真实结构,到做出第一张新冠病毒3D影像 一支高校科研团队带来的启示
2021年02月09日 10:11 来源:光明日报 作者:邓晖 赵姝婧 李沫潼 字号
2021年02月09日 10:11
来源:光明日报 作者:邓晖 赵姝婧 李沫潼
关键词:高校科研团队;3D影像;新冠病毒

内容摘要:

关键词:高校科研团队;3D影像;新冠病毒

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  37岁的李赛突然“火”了。

  为这位研究方向“很小众”的高校青年学者带来“流量”的,是全球第一张新冠病毒的3D影像——近日,由清华大学李赛实验室和奥地利纳米制图公司、沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科学技术大学伊万·维奥拉团队合作的新冠病毒高清科普影像问世,首次用影像化方式为大众揭开了新冠恶魔的真“像”。

  这个成果实际上是李赛团队的第二步工作,值得注意的是,这一步“发不出成果”。

  去年9月,李赛实验室与浙江大学医学院附属第一医院李兰娟院士课题组合作解出世界首个完整新冠病毒真实结构,被国际权威期刊《细胞》审稿人称赞:“这项工作展示了迄今为止我所见过的最完整新冠病毒形象,这也是使用冷冻电镜断层成像方法解析完整颗粒结构的一次绝妙的应用。”

  按照惯常的科研路径,到此,工作可以告一段落了。但李赛实验室却并没有如此选择,而是进一步影像化,为下一步的大众科普奠定基础。

  从“抢发顶尖期刊论文”到做“发不出论文”的成果,从前沿攻坚到大众科普,李赛团队的新冠病毒研究道路展示了一种与以往不一样的科研进路,也引发了记者思考:在“破五唯”的背景下,在众多高校科研工作者被论文、结项裹挟的当下,这映射出什么样的科研初心?又诞生自什么样的土壤?

  1.科研的初心究竟是什么?

  “只要这个研究对社会有价值,能够帮助年轻人去更多地关注科学,能够让社会变得更好、更健康,那就是值得的。”

  记者:你的团队什么时候开始专注新冠病毒研究?都做了哪些工作?

  李赛:通俗来讲,我的专业就是用冷冻电镜断层成像技术给一些囊膜病毒“拍照”,解析其完整结构。

  从去年1月底开始,我和团队的工作大致可以分为两个方面:一是与李兰娟院士团队合作解开了新冠病毒全病毒三维结构,这展示了迄今为止最完整新冠病毒形象。另一个就是最近比较受关注的所谓“发不出论文的成果”,在新冠病毒三维结构的基础上做了渲染及动画处理,让更多民众能够看清楚这个病毒究竟长什么样,明白它有什么特征,相当于给它贴出了一张“全球通缉照”。

  记者:这两个工作都得到了很大的关注:一个登上了顶级期刊,一个被公众瞩目。这其中有什么诀窍?

  李赛:从做这个课题开始,我想得最多的是责任。我的标准很简单——只要研究工作对社会有价值,能够帮年轻人更多地关注科学,能够让社会变得更好、更健康,那就值得。

  为什么能这么“幸运”收获还不错的结果,取决于我们做事的标准和态度。科学研究,某种程度上就像你跟另外一个公司去竞争研发一个新产品,你有两个选择,一个是在这个产品有一点成型的时候,就立即把它推出来抢占市场;另一个思路是精雕细琢地把这个产品做得非常完美、再推向市场。往往采取第二种路线要冒很大风险,但我喜欢这种“打法”。

  在刚开始攻关时,我们就判断,国际上至少还有两个团队有能力且极有可能在做同样的课题。科研竞争向来激烈,那时新冠病毒的完整结构便是大家竞相摘取的结构生物学王冠上的“宝石”。其实去年5月,我们已经重构出新冠病毒的表面,这个时候投稿一流期刊,凭借时效性和影响力有很大竞争力。但我把这篇论文“压”住了,因为新冠病毒表面的刺突蛋白其实不难解析,可我从一开始就想要看完整病毒的结构,只看到外面不算完整。

  这份坚持也给团队带来了极大的压力。因为6月下旬,两位国际竞争者已经将新冠病毒“外貌”的研究成果于网络上发表。当时许多前辈不断打电话关心科研进展,团队学生看了别人的结果后,也忧心忡忡地和我说,竞争团队对于病毒表面蛋白信息的结论都和我们一模一样。

  必须以最快的速度将结果书面化,并公之于众。那段时间非常煎熬,我不停地喝咖啡,不怎么吃饭睡觉。最后我们的刊发时间比两个竞争者晚了10天左右,但依然发在了最顶尖的期刊上,无论是编辑还是审稿人都认为我们是“唯一把病毒体内结构‘看’出来的”,这是跟其他工作不一样的,是独一无二的部分。

  记者:两个工作,一个“抢发论文”,一个“发不出论文”,好像有些矛盾。“破五唯”背景下,你怎么看待科研与论文的关系?怎么理解科研初心?

  李赛:这并不矛盾。“发不出论文的成果”恰恰建立在我之前的科研基础上,我知道它足够扎实,所以才有底气去做科普。对于自然科学而言,论文非常重要。能被顶尖期刊接收的成果,意味着被顶尖专家认可、有一支非常专业的队伍对它进行了去伪存真的论证,是经得起检验的。

  “破五唯”,绝不是不要论文。对于科学家而言,需要想得更多的可能是发一篇什么样的论文,或者是做什么样的科研。

  我做的其实是冷冻电镜里一个非常小众的方向,博后第三年时,我非常困惑,因为一直没有很大的文章发表,做项目也比别人要慢,甚至我曾经的导师都放弃了这个方向。我也想过是不是要换一个相对容易的方向,做一些“短平快”的研究,但那样我将变成一个“跟随者”,而不是“引领者”。我最后坚持下来了,因为作为一个“引领者”的意义要远远大于“跟随者”。就好比刚才发论文的取舍,我就会想,我到底是要做一个足够快但只是和别人一样的,还是一个新意满满的研究。

  2.论文刊发,科学家的使命就结束了吗?

  “科学家肩负的使命不能脱离公众而存在。这些图片视频虽然不是可以发表论文的成果,但对于社会的价值和意义,却可能超出深奥论文本身。”

  记者:你做的第二个工作很有意思,让很多普通老百姓知道了新冠病毒长啥样。对你的研究来说,做这件事是必要的吗?

  李赛:在解出新冠病毒的第一个全病毒三维结构后,我们马上投入到第二期科研中,尽管目前还没有发表,也取得了一些非常不错的进展。但实话说,做影像化这件事情确实会分割掉一部分精力。

  为什么要去做?我们的工作发表之后,在推特引起了很多讨论。当时世界上还有很多人并不相信有新冠病毒的存在,认为是“阴谋”“骗局”,毫不在意,我们的工作也由此不断被一些反击阴谋论的民间人士引用。我曾收到一位美国护士的邮件,问我能不能公开做实验的所有视频,因为就在她工作的ICU病房,很多病人至死都不相信自己是感染了一种叫作“新冠病毒”的病原体。这让我特别深刻地觉得,人们对自己看不见的东西总会掉以轻心,只有尽快将病毒真实、完整、清晰地呈现给世界,让大家看到它的骇人形象,才会让更多人重视起来。

  那时我们也接到了很多合作邀请。其中阿卜杜拉国王科学技术大学的一支专注微观生物影像的计算机视觉团队,希望跟我们共同开发更科学、更真实的新冠病毒科普影像。经过无数封邮件、电话会议沟通后,我把一个存有2TB电镜数据和结构的硬盘寄到了沙特阿拉伯,基于我们团队解析出的全病毒三维结构,维奥拉团队利用人工智能图像处理优势,构造了病毒的精细3D影像,并由奥地利纳米制图公司制作成视频。

  记者:现在很多高校科研人员都背着论文、成果的评价与考核。你一定也有这些压力。这也许在别人眼中是“浪费时间”,你怎么看待它的价值?换句话说,论文刊发了,是不是科学家的使命就结束了?

  李赛:科学家肩负的使命不能脱离公众而存在,科学家有责任让更多民众看到前沿研究的价值所在,特别是在面临新冠肺炎疫情或者国家“卡脖子”关键问题上。这些图片视频虽然不是可以发表论文的成果,但对于社会的价值和意义,却可能超出深奥论文本身。

  之所以会有“浪费时间”这样的观点,除了不是每个学科都适合这么做外,更重要的是,在现在的环境下拿出时间做科普,对科学家个人的职业来说并没有很大加分,有时甚至会被认为“不务正业”。

  在国内,基本上你的论文发在什么刊物上,这项工作就算大致有了一个水平的展示了,最多可能再看看引用次数。但在一些国家,对于一篇论文有更加综合的评价因子,涵盖了引用次数、国际同行推荐次数、维基百科是否收录、社交网站讨论度、新闻报道等多维评价指标,既强调学术界的关注度,也包含了社会的讨论度和大众影响力,可以对研究本身的价值有更加全面客观认识,努力往更大范围进行普及。

  3.推进科研,好的科学共同体有多重要?

  “好的科研带头人像一个群体的‘领头羊’一样重要。他们眼界高远,看重的不是一时的论文数量,而是一个朝阳的领域和一个有潜力的人。”

  记者:科研攻坚中,你得到了学校、学院和很多科学家帮助。有哪些感动的回忆?

  李赛:太多了。最开始的时候没有病毒,就没有结构可解。自己多方联系无果后,我把研究计划告诉了施一公院士,他马上帮我联系了李兰娟院士团队。当时,李院士那里拥有多株病毒株,在听了我对病毒样品的详细要求后,他们专门针对电镜研究进行了病毒筛选,还为我们专门成立了一个扩增病毒小组,将病毒进行严格的灭活处理及失活验证。

  初稿刚写出来当晚9点,我发给一公。没想到第二天早上8点,他就把改好的稿子发给了我。他其实非常忙,我很感动,而且他可能一晚没怎么睡。整篇稿子改动了将近30%,一些标注的细节也没放过。

  记者:这种来自科学共同体的支持,对你的科研有什么推进?对于年轻学者而言,这是你们期待的一种好的科研生态吗?

  李赛:其实在科研上,我在2020年之前都是比较“惨”的状况,没有拿到过任何项目、也没什么头衔帽子。讲一个好玩的例子,有个学生来参加我实验室的面试,报考理由是“我把生命学院70多个老师所有简历都看了一遍,您的文章是比较靠后的,但能在清华得到资源和支持,一定有什么过人之处”。

  我觉得对于年轻科学家,特别是基础学科的年轻科学家来说,好的科研带头人就像一个群体的“领头羊”,一个学术自由、支持充分的环境生态也特别重要。

  第一是不僵化的考评机制。2017年,清华的颜宁教授到牛津大学进行学术报告,华人科学家章佩君教授把我推荐给了她。其实我当时也知道清华正在找我这个研究方向的人,但一看清华学者论文都发那么多,特别没有底气,犹豫了半年也没有投简历。可颜宁给我的第一封邮件里的第一句话就打消了我的顾虑:“清华生命学院不是找有CNS(注:《细胞》《自然》《科学》三大顶尖刊物)的人”。他们眼界很高、很远,看重的不是一时的论文数量,而是一个领域和一个人的发展前景,所以我是破格进入清华的。包括现在我们在考评时,依然秉承这样的原则,不过于看重文章数量,而是综合看你的代表作、你的领域、个人潜力,这对年轻人非常重要。

  第二是长期稳定的支持。虽然我没有拿过任何项目,但很幸运被编入了清华-北大生命联合中心和北京市结构生物学高精尖中心。两个中心每年会给一些固定的经费支持,5年考核一次,通过考核就能继续得到经费。如果说我能守住初心、去做一些长线的科研,这也是很重要的一点。

  4.“没经验的团队”打高难度战役,对培养学生意味着什么?

  “我常常和学生说,我们这些研究病毒的人,要在太平时期甘坐冷板凳;在有重大疫情时,要有勇气挺身而出;在得到关注的时候,不要膨胀。”

  记者:和你并肩奋战的是一群很年轻的学生。作为导师,你最想传导给学生的是什么?

  李赛:我的团队年龄平均只有28岁,我大大拉高了平均年龄线(笑)。在做这个研究前,他们几乎没有过一次完整的科研经历。第一个赶回学校的学生宋雨桐,从老家回来时穿着雨衣、戴着两层手套,来了才知道她的研究对象就是可怕的新冠病毒。研究过程中,她还被电镜下密密麻麻的病毒吓哭过。

  在新冠之前,我们研究的囊膜病毒远不如登革热、埃博拉臭名昭著,它们也许只存在于西非一些国家,因为极高的致死率和极快的致死速度,甚至传不出一个国家、一个村庄,因此没有引起较多的国际关注。但必须要有团队持续研究,一方面是防止这些病原体被利用做生化武器,另一方面在全球化的今天,任何一种渠道都有可能将这种小范围传播的病毒变成全人类的灾难。此外,没有此前长期从事这类病毒工作的积淀,我们不可能短时间攻下新冠这座堡垒。

  做基础科学的人一定要能耐得住寂寞、要有社会责任感。我常常和学生说,我们这些研究病毒的人,要在太平时期甘坐冷板凳;在有重大疫情时,要有勇气挺身而出;在得到关注的时候,不要膨胀。这是我最希望他们能够保有的品质。

作者简介

姓名:邓晖 赵姝婧 李沫潼 工作单位:

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