■本报记者 姜澎
过去一周,清华大学教授颜宁受聘普林斯顿大学担任冠名讲席教授的消息,成为学术圈内外热议的话题。近年来,国内陆续有学者被海外知名的高校聘请。去年底,国际知名的人体微生物组研究学者、上海交通大学生命科学技术学院的赵立平教授,也接到了美国罗格斯大学冠名讲席教授的聘书。赵立平教授在20多年前刚刚开始研究肠道菌群时,这一领域几乎无人问津,而现在,肠道菌群已成为大热的研究方向。
赵立平的研究经历也折射了我国的科学研究从跟跑到并跑,再到逐渐积累优势走向领跑的过程。他跟随自己的兴趣潜心科研的经历,对很多年轻人来说,有着积极的启示意义。
以肠道菌群为核心的人体微生物组研究,已经成为国际主流生物医学界的前沿热门课题。今天,如
果一个从事生物医学研究的科学家表示自己不知道菌群为何物的话,一定会被同行们认为其已远远落后于时代。
“十多年前,我开始做研究的时候,这个领域很少有人关注,甚至连经费申请都很困难。”这是赵立平教授在接受记者采访时说的第一句话。上世纪九十年代,他起步研究肠道菌群的时候,从没想到过,有朝一日这个研究方向会这么热门,因为当初他纯粹只是出于一种学术兴趣。
在过去的近十年中,《文汇报》持续关注了赵立平教授的研究进展。他自己也说,过去,他的课题组完成了一篇论文后,如果两年没有被好的杂志接受,到了第三年仍然可以发表在很好的刊物上。而现在,肠道菌群研究成为国际上竞争激烈的研究领域,越来越多的研究组加入了这个研究领域,几乎每天都有新的成果涌现出来。
加快推进肠道菌群研究,已经越来越迫在眉睫了。在赵立平看来,“中国的科研应该到了通过引领国际合作,在国际学术领域发出自己的声音的时候了”。
科研创业从“空荡荡的只有试验台和水龙头的实验室”开始
1989年12月,从南京农业大学植物病理专业博士研究生毕业的赵立平,回到家乡山西农业科学院工作,致力于环境与微生物之间关系的研究。在空荡荡的只有试验台和水龙头的实验室,赵立平从零开始进行科研“创业”。他用植物根系的有益细菌控制病菌,研发新型生物农药。很快,他从大田里分离出了很多具有杀菌能力的芽孢杆菌。
偶然的机会,他在与山西农科院畜牧所研究人员交流时得知,养鸡场的小鸡常因细菌性痢疾死亡。但用抗生素治疗,小鸡的生长又会受到影响。赵立平立刻想到了他从土壤里分离出的那些杀死植物病原菌的芽孢杆菌。而当时,国际上有学者在研究将芽胞杆菌作为饲料添加剂控制动物腹泻。
于是,他在实验室里筛选出了一些能够杀死小鸡痢疾细菌的芽孢杆菌,制成菌剂混合到小鸡饲料中。不出所料,痢疾引发的小鸡死亡率因此大大下降,而且没有副作用。后来,他们又把这个研究扩展到其它动物身上,也取得了很好的效果。
这些研究使赵立平思考,人类肠道菌群与健康是否有相关性。但是,刚刚开始的肠道菌群研究既不属于植物病原菌研究,又不被医学研究领域所接纳,专门的研究经费更是申请“无门”。就是从那时候开始,他从其他科研项目申请的经费中“抠”出一点来,“偷偷”养活他的肠道菌群“业余”研究。
1993年,赵立平前往康奈尔大学做访问学者。直到1995年,就在他犹豫是继续在美国呆下去,还是回国发展的时候,山西大学袁静明教授借赴美国访问的机会,与他进行了深入的交流。袁教授争取到了在山西大学建立“山西省生物技术重点实验室”的机会,他热情邀请赵立平回国发展,与他一道建设这个重点实验室。
“当时,我经过了非常激烈的思想斗争。”赵立平告诉记者,那时候,中美两国科研水平和科研条件的差距简直就是“一个天上,一个地下”。赵立平所在的美国实验室,是国际上研究植物诱导免疫最好的实验室之一,如果能把这个研究方向带回国内,就可以填补国内的空白。
“美国人才济济,不缺我这一个,可是,如果回到中国,也许可以开辟一个新的领域。”赵立平带着全家回到了山西大学,开始了从“空荡荡的只有试验台和水龙头的实验室”起步的第二次科研“创业”。
回国后,尽管当时是“跟跑式”的研究,但进展却很快。赵立平的植物病害生物防治研究很快步入正轨,做得有声有色,不过,以当时的研究水平,也只能在国内的期刊发表论文。“那时候,能够在国家级的学报上,比如 《中国植物病理学报》 上发表论文,就感觉很自豪了。”那时,他所醉心的肠道菌群研究依然是近乎“地下工作”的模式,需要依靠从别的课题挤出经费来接济。
2000年底,赵立平来到了上海交通大学生命科学技术学院。他用学校给他的150万元启动经费,建成了国内第一个微生物分子生态实验室。
2002年,他申请到了第一个研究肠道菌群的国家自然科学基金面上项目,“光明正大”地开始了肠道菌群的研究。
中国科学家要学会走国际合作之路
但是,十多年前,肠道菌群研究的重要性在国内并没有得到足够多的重视,在国际上,中国科学家的声音还很微弱。
2005年,赵立平代表中国出席人体微生物组研究巴黎圆桌会议。会议发表了呼吁开展人体微生物组测序和功能研究的“巴黎宣言”,并在随后成立了“人体微生物组国际联盟”,赵立平一直担任联盟管理委员会委员。
2006年,赵立平开始全面转入了肠道菌群的研究。当年,他就放弃了申请环境微生物领域重大项目的机会,转而申请与肠道菌群有关的项目。但是当时,申请指南里并没有真正的肠道菌群内容,他们不得不打“擦边球”。谁料,第一次申请就出师不利,整个实验室全年只申请到15万元经费,他只得四处“借经费”,实验室差一点关门大吉。
转机出现在2007年。法国前总统希拉克最后一次访华期间,中法签署了“肠道元基因组合作声明”,赵立平作为中方牵头的科学家开始组织中国的肠道菌群与肥胖研究。科技部国际合作司和上海市科委国际合作处率先对合作项目给予重点支持,接着,“863计划”项目也申请成功。至此,赵立平终于完成了“惊险”的转折,开始把全部精力放到了肠道菌群研究中。在锲而不舍连续申请七年之后,赵立平获得了肠道菌群研究领域的第一个国家自然科学基金重点项目。
中法合作最早搞微生物组研究时,“我们参与了这个研究课题的发起以及课题框架的设定,但是,后来欧盟启动的人体微生物组第七框架项目却不让国内的高校参加。”赵立平告诉记者,最终,深圳华大基因通过他们在丹麦一家大学有教职的成员,才得以参与这一项目。
赵立平选择了“中医药食同源食品对肠道菌群的调节作用的机理研究”这样一个有中国特色的方向,逐步取得了一系列受国际同行关注的进展。
2013年,随着经费投入大幅度增加,赵立平团队的研究工作进一步加速发展。是年8月,他应邀为国际期刊 《自然综述·微生物》 撰写综述,总结肠道菌群是引起肥胖致病因素的实验证据,并提出了一套研究肠道菌群与慢性病发病机理的策略,指出了下一步该领域的研究方向。这标志着我国科学家的肠道菌群研究已经开始影响国际学术界的发展方向。
2014年,赵立平被评为美国微生物科学院院士,成为获得此荣誉的第三位中国大陆微生物学家。美国微生物科学院处于国际微生物科学的领导地位,在过去的50多年中,全球2700多名科学家当选为美国微生物科学院院士,其中有200多位美国科学院院士,也不乏诺贝尔奖、拉斯克奖和美国国家科学奖章得主。
此时,赵立平才稍感欣慰。他从事的肠道菌群的研究虽然历经坎坷,最终得到了国际学术界的认可。2014年欧盟开始研究微生物组标准的项目时,邀请赵立平在上海交通大学的课题组参加了这一项目。此后一年,赵立平和另外两位美国、德国科学家一道,在 《自然》 杂志发表文章,呼吁启动“国际微生物组计划”,协调和整合各国的微生物组研究,推动这一领域的进一步发展。
从想参加国际大科学计划而不得,到自己可以提出新的国际大科学计划,赵立平的经历折射出了中国科学研究从跟跑到并跑,再到开始领跑的发展过程。
近年来,肠道菌群研究逐渐从学科边缘进入研究的中心,从少人问津的冷门变成了诸多学科征战、各国科学家一争高下的热点。国内的研究者也对肠道菌群研究表现出了极大的热情。“2015年,国外的投入规模越来越大,而国内的力量组织、反应以及投入并没有那么快。”赵立平告诉记者,竞争太激烈,如果还像以前那样单干,很难做出大的成绩。恰在那时,美国罗格斯大学环境与生物科学学院面向全球招聘讲席教授。
激烈竞争的国际环境,让科学研究者们不敢有丝毫的喘息。“经过前期的艰苦努力,我们争得了一点点领先优势,但只要有一个环节跟不上,这种艰苦努力换来的一点优势就可能稍纵即逝。因此,我想借此机会,促成交大和罗格斯大学的紧密合作。”赵立平说,作为一位土生土长的中国教授,他的大多数成果都是在上海交大完成,能够以一个完全本土的教授参与国际竞争,这是让他感到自豪的事。
创新高地和人才高地的建设成就于细节
“我们从最初的跟跑、并跑到开始领跑,驱动我不断克服困难、努力前行的是对科研的巨大兴趣。中国科研条件的不断改善是我们能够取得进展的重要保障。”谈及过去20多年从事肠道菌群的感受,赵立平这样说。
就拿查阅科研资料、了解国际学术前沿动向来说,赵立平告诉记者,从1979年上大学到1993年去美国之前,查阅资料都是完全靠手工操作,把一摞摞的刊物从图书馆借出来,一本本仔细翻阅,看到有用的文献,就抄到一张卡片上。一个研究生手上积累的卡片的多少,是查资料功夫够不够的标志,也是值得骄傲的资本。不过,那时能查到的绝大多数刊物都是两三年以前的,很少能看到当年的刊物。那时候的中国科学家想及时系统地追踪国际学术前沿都困难,有时难免像井底之蛙———盲目重复别人的工作而“不得知”,或者“不得已”。
1995年10月初,当赵立平从美国回到山西大学时,离开家乡仅仅两年的他,欣喜地看到山西也有了直通北京的高速公路了,而且研究急需的各种特殊试剂、耗材,可以很快订购到,并且能送上门。那时,国内的高校也有了因特网“信息高速公路”,查阅科研资料的模式彻底改观了。
赵立平在美国工作期间,也是因特网刚刚兴起的时候,美国国家医学图书馆把全部收藏期刊的摘要等内容免费向全球开放。因此,人在山西的他,可以毫无障碍地获得最新的科研资料。“就是网速慢一点,下载每一条资料都需要耐心等一会儿。”
在接受采访中,让赵立平很感慨的一点是,国内高校对于科研创新的重视程度越来越高,投入大量经费改善了研究条件,但“感觉整体的政策、环境都很好,但一些细节有待改进。”
从今年1月开始,他在罗格斯大学待了一个多月,发现美国高校对科研的重视往往体现在细节上。赵立平举了个例子。他所在的系里有三位秘书,负责全系的人事、财务等工作。赵立平去了以后提出要招博士后,只需写下对招聘人员的要求,剩下的就由系里的秘书全部安排好,教授到时候只要负责面试就可以了。“一个科研人员并不需要在行政事务上花费太多的时间。全系二十多位教职人员所有的行政事务都是由这三位秘书管。”
赵立平介绍,在这所学校,多学科交叉的氛围也很强。一个博士生要同时做两三个课题,而且博士生去国外参加学术会议也非常方便,只需要和系里的秘书说好,由他们来办理所有的手续。相比之下,国内大学的博士生要出国参加学术会议,首先要在校内提交出国交流的申请,然后要自己办签证、订酒店、买机票。“简而言之,我们的学生可能要用30个小时来办自己出国交流的事,而他们的博士生也许最多花3个小时。”
赵立平亲历的国内外高校招聘博士后的经历,也提示了我们有待继续追赶之处。
美国大学和科研院所中,大量的博士后是科研的重要力量之一。我国从1984年开始实施博士后制度,但博士后的数量仍然非常有限。
赵立平的课题组曾经从德国海德堡的欧洲分子生物学实验室找到了一名愿意到上海工作的博士毕业生,希望招她到组里工作,但最后却因为户籍等种种原因,几经周折,也没能成功。
“反观美国的高校,真正持美国护照的博士后往往连三分之一都不到。”在赵立平看来,如何让“智慧为我所用”,做好人才服务工作,在这一点上,美国的做法仍有值得借鉴之处。