覃重军:要做就做从0到1的开创性工作

  • 解放日报黄海华 (党委宣传部/新闻中心)
  • 创建于 2019-06-04
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编者按:

  体细胞克隆猴、人造单染色体真核细胞、DNA纳米机器人、宇宙射线能谱、马约拉纳费米子、水稻新品种、病毒实验室……这些不明觉厉的科学名词,均出自“2018年度中国科学十大进展”和“2018年度中国科技十大进展”榜单。在两个“十大”榜单中,9项科研进展,11次上榜,它们凝结着国科大师生的智慧与汗水。

  有多少“争分夺秒”的付出,就有多少“令人激动”的收获;有多少“竭尽全力”的拼搏,就有多少“值得自豪”的产出;有多少“持之以恒”的坚持,就有多少“柳暗花明”的惊喜……这些科研突破,聚焦前沿科学问题和难题,关注粮食、重疾等民生热点,挑战人类认知和视界极限,展现了中国科学家对世界科学发展的贡献。即日起,国科大官网陆续推出系列报道之2018年度科技创新人物——覃重军(国科大博士生导师、中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所研究员),看这位从未研究过真核生物的“外行”,如何用整整5年的时间进行一次奇幻冒险?

  

  在覃重军异想天开地思索,能否把酿酒酵母的16条染色体人工减少到1条之前,全世界上万科学家已发表了几十万篇有关酿酒酵母的论文,这当中并没有他的一篇文章。

  然而,在被专业同行忽视的情况下,他带领团队在国际上首次人工创建了自然界并不存在的简约化生命——仅含单条染色体的酿酒酵母。这是继人工合成牛胰岛素和人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸之后,中国科学家再一次成功使用合成方法,探索生命起源与进化的重大基础科学问题,为人类对生命本质的研究开辟了新方向。

  这一成果获得2018年度“中国科学十大进展”等多个奖项。也许是性格使然,越是难题就越是让覃重军感到兴奋,这也就注定了他的科研生涯多了几分跌宕起伏和天马行空。

覃重军在观察单染色体酵母的生长情况

不做“混饭吃”的职业工作

  覃重军1983年考上武汉大学生物系微生物专业,但他的专业成绩不算出挑,只求“60分万岁”,还补考过两门课程。

  1987年进入华中农业大学攻读硕士时,只用了三个月上实验课时间,覃重军就发了一篇文章。这让他的导师非常吃惊,于是让他尝试“克隆井冈霉素生物合成基因簇”这个高难度课题。

  事实上,这个工作直到2006年才由上海交通大学的科学家完成。当年的覃重军眼看难以硕士毕业,甚至面临退学,但他的导师认为他有潜力做科研,大力推荐他,在华中农业大学校长孙济中等支持下,成为该校试行的首届硕博连读生。他不负导师期望,在没有什么文献参考情况下,博士毕业论文发表在了国际知名专业期刊《细菌学杂志》上,这也是华中农大在这本杂志上发表的第一篇文章。

  他在博士论文的后记里写下了这样的话:“近1300页的实验记录中,失败何止百次!然而,没有一次失败能够真正打垮我,为什么?照亮我前进道路并不断给我勇气去正视失败的,是对科学的热爱,对揭示生命世界奥秘的向往以及科学发现给我带来的纯真的快乐,而不是单纯将科学研究作为一种谋生的职业……”

  这并不是矫情,即使在1993年写给妻子方萍的第一封情书中,覃重军还在谈论着自己的科研理想——要在某一具体学科做出里程碑式的贡献。就在这一年,他确立了自己的五个梦想:要在重大基础研究、原创技术、产业化、解决人类疾病和新理论上有所突破。

  他写信给基因工程创始人之一、美国斯坦福大学斯坦利·科恩院士申请博士后工作,信中写道——就算做不出伟大发现,也想看看做出伟大发现的人是怎么工作的。

  在科恩门下学习时,覃重军从这位风趣的科学家那里得知,科研有多重境界:伟大、开创、前沿,或者混饭。他更加坚定决心,要像科恩一样做出生命科学史上能留名的开创性工作,更要像他的偶像巴斯德、爱因斯坦和达尔文一样做出划时代的伟大的工作,而不是“混饭吃”的职业工作。

  

“不知轻重”的疯狂举动成功了

  “我刚回国时,想得更多的是产业化。”2001年7月,覃重军选择了中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所,其在微生物产业化方面的特色,强烈地吸引了他。

  多拉菌素作为最好的抗寄生虫药之一,长期由美国辉瑞制药公司生产并垄断全球市场,中国使用的多拉菌素均依赖进口,价格昂贵。2004至2009年覃重军研究组与浙江海正药业股份有限公司合作,发展了一系列国际先进的关键技术,实现了多拉菌素原料药和制剂的工业化生产,纯度达到97%,产品质量部分指标甚至优于辉瑞公司产品,打破了国外垄断。

  “你还记得自己的基础研究梦想吗?”2006年5月,在云南玉龙雪山4680米的山顶上,科恩开玩笑地问起覃重军。“当然没有忘记。”覃重军认真作答。

  熟悉覃重军的人都知道,他喜欢在纸上写下自己的灵感,不少想法就来自他一早一晚的散步。似乎越低等的生物染色体就越少,可为何酿酒酵母的染色体却有16条之多?大自然是否有点随意?这对于研究它的人来说,可能从来就不是问题,而这正是覃重军为之着迷的地方。

  2013年,他提出了一个大胆猜想——真核生物酿酒酵母也许能像原核生物一样,用一条线型染色体来装载所有遗传物质并完成正常的细胞功能。他决定把研究对象换成真核生物酿酒酵母,因为人类就是真核生物,和人靠得越近,研究意义越大。

  在旁人看来,这是一个“不知轻重”的疯狂举动,他甚至从未写过关于酿酒酵母的文章。之前他在链霉菌领域深耕了20多年,首次在粘细菌中发现质粒并建立了遗传操作系统,全世界20多个实验室来函索取质粒载体;他还对“重构简约大肠杆菌基因组”工作做了有益探索。然而,在他看来,这些工作的技术框架都是由国外科学家提出的,他想要做“从0到1”的工作。

  2000多页A4纸上,密密麻麻地写满了覃重军的科学思考和实验设计。大胆想象之后,需要的是小心求证。

  只要一有了新思路,他都会和组里的薛小莉研究员几次三番讨论,设计下一步的实验方案。他经常告诉学生,要逻辑严谨,提供最原始的实验数据。即使在实验最紧张的时候,覃重军依然每天去散步,还重温了最喜欢的《爱因斯坦文集》《达尔文回忆录》《巴斯德传》,从中汲取灵感。

  2016年10月,覃重军团队与合作者首次人工创建了单条染色体的酿酒酵母。

  戏剧性的一幕发生在2017年9月。覃重军正准备向国际顶尖期刊《自然》投稿之际,他偶然了解到,美国的杰夫课题组不仅做了相似研究,7月已经向《自然》投稿。

  “当时我第一次体会到手脚冰凉的感觉,后来听说他们只把16条染色体融合成了两条,我又活过来了。”经过将近一年严苛的审稿,期间《自然》编辑还要求两家课题组彼此交换手稿,最终在2018年8月2日,这两篇论文同时刊登。

  

抓紧到科学前沿的前沿去

  “7年前覃老师第一次找我谈话时,就讲了科研的不同境界,前几天他再次跟我提起,鼓励我要做原创发现。”论文第一作者、博士后邵洋洋说,受覃重军喜欢攻坚克难的影响,她也已习惯了“不走寻常路”。

  论文发表后,覃重军更加忙碌了,但只要有空闲时间,他就会去散步,继续他的科研畅想。

  和过去一样,如果连续两天没去实验室,他心里就会发慌。54岁的他最近常念叨一句话,“老冉冉其将至兮,恐修名之不立”,要抓紧时间到科学前沿的前沿去。

  眼下,他最想要做的事情,就是能够解决人类的某个疾病。

  “所里这么多研究组,就数我欠的人员费最多。”即使在覃重军科研经费最紧张的时候,他也没花心思去“跑经费”,先是所里“赊账”,后来中科院从先导专项里拨专款予以了支持。

  在妻子方萍眼中,覃重军依然是那个不忘初心、怀揣科学梦想的人。他在家里有时想着科研的事情会出神,压力大时,就听听古典音乐看看唐诗宋词。去年,覃重军在剑桥大学特地给“牛顿的苹果树”拍了照,那一刻,他在心底默念着:追梦一生,只争朝夕!

 

责任编辑:黄巧