从生命科学研究 看高水平研究型大学如何建立学术声誉

　　近10年来，中国生命科学加速发展，涌现出一批改写世界生命科学版图的重要成果。在这一重要基础研究领域，高水平研究型大学作为国家战略科技力量的重要组成部分，如何发挥优势，履行使命担当？

　　科技日报记者和《清华大学学报》（自然科学版）近日开展联合访谈，邀请结构生物学家、清华大学副校长王宏伟教授，微生物合成生物学家、清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强教授，畅谈清华大学作为高水平研究型大学，是如何在生命科学领域建立较高学术声誉的。

　　主持人：朋友们大家好。观察实际，观照实践，关注有科学意义的经济社会话题，有经济社会意义的科学话题。欢迎来到科技日报客户端《观实》频道。本期权威对话由《观实》频道和《清华大学学报》（自然科学版）共同主办。今天我们荣幸请到了结构生物学家、清华大学副校长王宏伟教授。

　　王宏伟：大家好，我是清华大学王宏伟。

　　主持人：微生物合成生物学家、清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强教授。

　　陈国强：大家好，我是清华大学生命学院陈国强。

　　主持人：我是主持人王学武。

　　对话现场

　　在应用方面我们并不落后

　　主持人：2022年《科学》评选出的十大科学突破中，黑死病如何改变欧洲人基因的新见解、RSV疫苗取得突破进展等均来自与生物及医药领域相关的研究。去年诺贝尔生理学或医学奖授予了“在已灭绝古人类基因组和人类进化方面的发现”，这对世界科技意味着什么？

　　王宏伟：过去这些年，生命科学的发展非常迅速，也产生了一系列重要成果，生命科学的十大进展中很重要的一些项目，包括去年的诺贝尔生理学或医学奖的发现，都是过去十几年人类生命科学的一些重大的发现。这些发现对于人类理解生命和人类的起源，理解生命的基本的规律，都给了我们很多重要启发。这些启发一方面对于我们了解自然界、了解我们自身有很重要的启示，另一方面，这些重要发现对指导我们开展相关生物技术、治疗手段、医药手段的研发，会有非常重要的帮助。生命科学在过去几十年时间里突飞猛进，以前讲“21世纪是生命科学的世纪”，作为生命科学领域的科学家，我们今天真实地体会到这一点。

　　主持人：2017年到2021年，每一年度中国科学十大进展都有与生命科学有关的研究成果入选。当前我国的生命科学在世界上处于什么位置？

　　陈国强：客观世界分成两部分，一部分是有生命的，一部分是没有生命的。如果没有生命，客观世界存在毫无意义。所以生命科学必须成为科学研究的一部分。另外，国家对生命科学的支持力度非常大，比如国家自然科学基金，生命科学与医学的资金投入在整体投入中占比较高，这也说明了国家对生命科学的重视。

　　在应用方面我们国家不落后，但是在基础研究方面可能稍微落后一点。一些非常好的技术，比如CRISPR/Cas（基因编辑）、PCR（聚合酶链式反应）和TALEN（转录激活因子样效应物核酸酶）等等，是在对基础研究有非常好的理解的情况下转化成可以运用的技术。在基础研究方面，从学术论文发表等指标看，中国目前应该是全球第二名。

　　主持人：王校长，您从国外回来以后，主持建造了世界上最大的冷冻电镜平台之一。平台现在发展情况如何？

　　王宏伟：是的，我先在美国做博士后，又在耶鲁大学做教师，在美国待了10年。2011年从美国回到清华，一个很重要的契机就是国家当时要建设国家蛋白质设施。

　　其中清华要建设以冷冻电镜为主的结构生物学的一个设施。那时候冷冻电镜技术还没有像今天这样火热，国家做出决定要大力投资冷冻电镜，这对我来说非常有吸引力。能够亲身参与这样一个设施的建设，可能是一辈子只有一次的机会，当时就下决心回来参与冷冻电镜平台的建设。

　　在国家大力支持下，在清华大学这个非常好的平台以及学校整体架构的支持下，我有机会去组织队伍建设相关设施，仅用两三年时间就建成了当时世界上最大的冷冻电镜平台。今天这个设施仍然在世界上具有非常大的影响力，无论是仪器设备水平，还是我们科研团队的体量和质量，还有科研成果的产出方面，在世界上都处于领先的水平。经过十几年发展，清华大学乃至我国冷冻电镜的整体实力，在国际上都有非常大的话语权。

　　我一直在做冷冻电镜的方法学开发及相关应用，以这个设施为依托，也一直在致力于解决一系列相关技术瓶颈。即使今天冷冻电镜技术已经作为结构生物学的一个主要研究手段，但仍然面临很多技术难点，其中有一项叫做冷冻电镜的样品制备。过去十来年时间里，我的实验室一直在开发相关新技术和手段。比如与北京大学分子工程与化学学院彭海林教授团队合作，利用石墨烯对冷冻电镜样品进行更有效地制备。这也体现了我们中国今天的科学研究不只是单个课题组自己在做研究，而是要更广泛地开展交叉合作，与其他学科、其他单位的科学家合作，围绕一个共同目标攻关，从而更有效地做出科学发现。

　　主持人：王校长，您这个电镜平台有什么样的系列成果吗？

　　王宏伟：过去十来年里，依托这个平台做出了一系列重要发现。比如施一公教授团队首次在世界上解析了真核生物剪接体的高分辨率结构，对于理解这个复杂分子机器的工作机理有重大启示。今天利用这些发现，就可以更有针对性地开展药物研发，可能会产生很多新药。再比如颜宁教授团队解析了神经系统里离子通道的一些相关结构，隋森芳院士团队解析植物光合作用相关的一些重要复合体的结构。这几个例子多次获得过年度中国科学或生命科学十大进展。

　　对话主持人王学武

　　很多重要发现来自多学科多团队合作

　　主持人：高水平研究型大学在生命科学研究中具有什么优势？

　　王宏伟：今天的生命科学已经进入到多学科交叉、多团队合作阶段，很多重要科学发现来自团队合作。高水平研究型大学尤其是综合性大学，对整合多个学科形成密切合作，多角度探索科学问题，加快科学发现步伐，有很重要的促进作用，尤其在大平台设施建设上，能够为交叉科学研究提供综合科研平台。

　　主持人：冷冻电镜平台作为大科学装置，有没有机制更好地保证平台共享？

　　王宏伟：这个科学装置是国家蛋白质设施的一部分，它的其中一个目标就是全社会共享，乃至面向国际科学界开放。学校专门成立了校级平台，有包括工程师、技术员、研究人员在内的几十位科研人员，保证平台的高水平运转。如果没有平台支撑，过去几年中生命科学的一些重要发现可能就没有办法做出来。

　　主持人：团队协作与学科交叉是什么样的关系？

　　陈国强：我从事的合成生物学是一个交叉学科。改造一个微生物对我而言很容易，但放大成一个很大的系统进行细胞培养对我来说难度很大，而在化工系，这个问题就很容易解决。生命科学里面有一个DNA生物信息学，这些信息反而是自动化系做得非常好，依靠高速计算的设施以及算法，能更好解决挖掘微生物DNA功能以及调控的问题，这是清华多学科背景融合带来的益处。

　　主持人：学科融合是科学发展的大趋势，如何管理好交叉学科？

　　王宏伟：学科发展不停地演进，管理范式也要随着学科变化而改变。从学校层面来说，一是要从科研经费上给予支持，培育相关项目；二是从评价体制方面，鼓励交叉学科要有新的评价体系，针对交叉学科设计相关评定手段。比如合成生物学，既有化工系团队也有生命学院团队参加，就需要在学校层面上有一些设计，确保从交叉项目里培养出来的学生得到认可。

　　清华大学副校长王宏伟

　　好的基础研究才能走向产学研结合

　　主持人：陈教授，我们关注到您专注可降解生物材料研发有三十六七年了，最近在解决白色污染问题上又取得了重大突破，您的研究也是从基础科学开始的，最后又怎么走向产学研结合呢？

　　陈国强：研究成果从实验室到工业应用，是一个漫长复杂的过程。小反应器没有工业上常见的染菌过程，而大反应器很难保证每一处都是密闭的。放大过程中培养合成生物学改造的微生物，系统做得越大，整个体系因染菌而崩溃的风险就越大。

　　最近15年时间我们从基础研究做起，用不易染菌的嗜盐菌为底盘，发展了“下一代工业生物技术”，从而解决了生物工业技术放大的问题。这是不断从基础研究走向应用，又从应用返回基础研究的反复过程。未来产学研结合要与工业界多接触，工业界的题目跟实验室不同，实验室更多从机制方面去研究现象，工业上是遇到问题再回头去寻找基础的答案。

　　主持人：产学研结合涉及机制、团队、方向等的选择，生命科学学院是以什么样的机制推进的？

　　陈国强：对应用基础研究而言，只有基础没有应用是不完整的，所以我们就会不断努力适应产业环境。比如我们通过基础研究结合应用研究的方法，不断降低生物降解材料的制造成本，以解决白色污染问题，现在已经进入产业化阶段。学校、学院对转化很支持，科研人员比较有自由度去做自己喜欢的事。

　　主持人：生命科学学院采用什么样的选题机制？

　　王宏伟：生命科学是一个基础科学，所以大部分选题最初是由好奇心驱动的一些自由探索的选题。但好奇心驱动的选题并不意味着没有参照系，还是要与人类对于生命科学前沿的一些困惑以及经济社会需求密切相关。像CRISPR/Cas、PCR等技术，最初被发现时并没有直接与经济和社会、生物技术产生联系，而是科学家的一种自由探索。但科学家后续继续耕耘、探索，最后产生了很多重要的生物技术。

　　现在清华的生命科学研究，也是这样一个基本模式，大家开展自由探索，一旦做出第一个发现，在此基础上就会去思考它能对社会、为人类带来什么贡献，这时候就会很自然地开始一些有组织的科研。实际上是把科学家共同的兴趣和爱好集中到一起，共同攻关，解决社会、国家面临的重要问题。

　　主持人：可不可以这么理解，开始是基础研究，慢慢转向应用基础研究。高水平研究型大学该怎么引导这一过程？

　　王宏伟：对于初期自由探索要给予时间、经费等科研条件的稳定支持。比如在清华大学生命科学和基础医学领域，会给年轻教师5到6年相对稳定的支持。这里面有容错机制，我们不要求年轻科学家很快就取得明确的成果，而是希望他们在探索过程中逐渐明确自己最感兴趣、最有可能突破的方向，到第5年、第6年的时候，就有可能取得重要成果。这时候他自己就会有很多新想法，会与其他团队、其他科学家共同推进，形成一些响应社会需求的新方向。

　　在自己擅长的领域内积极发声

　　主持人：科学家怎样才能更好融入新型举国体制，响应国家和社会需求？

　　陈国强：国家的大科学项目提供了好的融入机会，比如国家投入了很多资金来发展合成生物学领域，所以在未来一段时间内，合成生物学，特别是在产业方面会有大的飞跃。所以国家给我们提供的大科学战略、大科学集团作战，确实是一个很好的机会。

　　主持人：习近平总书记强调，要坚持“四个面向”，坚持目标导向和自由探索“两条腿走路”。怎样协调二者之间的关系？

　　王宏伟：好奇心是所有科研人员最原始的动力。最初不一定有特别明确的目标，经过一段时间学习、工作，证明了自己的科研能力，掌握了一定科研技能后，会更有自信去开展有意义的科学研究，这时候问题就变成了“我的研究问题来自于哪里”。当国家、社会提出问题，自己又有能力解决问题时，就会愿意去做。很多科学家，恰恰是成长到一定年龄、科研能力达到一定水平、社会阅历到达一定程度的时候，回应社会需求的意识会更强。一旦自己的实验进展到一定程度，我们就会去想，我的科研能力和科研方向如何去解决一些重大问题。

　　陈老师做可降解生物塑料，后来意识到可降解生物塑料对经济社会发展的重大影响。我做冷冻电镜技术，也在试图去解决怎样能更好、更有效率地支持新药研发创制。个人的自觉性也是来自于对社会和国家需求的响应。

　　清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强教授

　　经得住磨炼才能成大器

　　主持人：陈教授，您怎样理解科学家精神，或者说您怎么看待坐“冷板凳”？

　　陈国强：首先就是对自己做的事情有激情、有兴趣，然后不管遇到什么失败都愿意去克服、往前走。我觉得这是我认为的科学精神。因为科学，特别是生命科学，绝大部分时间是失败的，只有经过很多很多失败以后，才会成功。这个需要靠时间累积，还有很多煎熬。也许有些人煎熬不住，但我觉得坚持可能是科学家精神的一点吧。

　　主持人：科研要甘于坐“冷板凳”，你们如何跟年轻人沟通？

　　陈国强：年轻人希望尽快成长、有回报，但创新难免失败，只有不懈坚持才能成功。很多同学经过多次失败后会害怕，或者不愿意再从事科研工作，就要经常鼓励他。比如在发展“下一代工业生物技术”的时候，有一名研究生试图对嗜盐菌进行基因工程化操作，努力了四年一直失败。后来我劝她，再坚持一把，也许曙光就在面前。随后两个月，我们获得了一个新的质粒载体，前面所有问题迎刃而解。就好像一直都在撞“墙”，突然间墙出现了一个洞，然后过去了。撞了5年的“墙”，这个学生也不容易。所以我觉得能够经得住这种磨炼的人，将来必成大器。

　　主持人：陈教授，科研生涯中你撞过“墙”吗？

　　陈国强：一直撞“墙”。不断地撞“墙”不断撞过去。

　　主持人：王校长，科学家的时间很重要，你作为管理者如何保证科研时间？

　　王宏伟：我们都是科学家，科研活动是我们最愿意做的事情，也是最擅长做的事情。也回应一下“冷板凳”这件事情，科学家做科研不是为了物质利益，也不是为了名誉或者荣誉，如果只是为这个的话，“冷板凳”是坐不住的。科学家做科研最主要的就是激情，喜欢做科研、喜欢做探索。从这个意义上来说，我现在做管理，精力和时间就会受到影响，但我愿意做管理者，是为了让更多科研人员愿意去坐“冷板凳”，而且让大家能够坐得下去。同时也能让大家更好地组织起来争取更多资源，更好地推动相关工作，这是科研管理工作的价值所在。另一方面，我自己是个科研人员，一直以来的兴趣和爱好就是做科研。不管多么忙碌，总是尽力挤出时间去干这件事情。虽然现在整体的科研时间受到一定影响，但是现在还是要挤出时间去做。

　　主持人：王校长说过一句话，一个人最重要的问题是问问自己内心深处真正热爱的是什么。两位科学家跟年轻的科研人员分别说两句话吧。

　　王宏伟：坚持自己当初进入科研领域的初心，勇于探索、不怕挫折，未来一定是非常光明的。

　　陈国强：只要坚持一直往前走，没有绕不过去的陷阱。

　　嘉宾介绍

　　王宏伟，结构生物学家。清华大学生命科学学院教授、博士生导师，清华大学副校长，清华大学生命学科校级平台主任，清华-北大生命科学联合中心主任，北京生物结构前沿研究中心执行主任，中国生物物理学会副理事长，中国生物物理学会冷冻电子显微学分会长。主要从事冷冻电镜方法学的开发与应用，应用冷冻电子显微学研究生物大分子复合体的结构与分子机理。在Cell，Nature，Science，Nature Methods，JACS等期刊发表SCI论文120余篇。

　　陈国强，微生物合成生物学家。清华大学生命科学学院教授、博士生导师，清华大学合成与系统生物学研究中心主任。在国际学术期刊上共发表微生物技术和生物材料相关论文350多篇，担任《生物工程学报》《Biotechnology Advances》 《Microbial Cell Factories》等国际国内学术期刊副主编。长期从事“生物合成PHA材料及其下一代工业生物技术”的研究，所开发技术已在数家公司用于大规模生产微生物塑料聚羟基脂肪酸酯PHA。

　　主持人介绍

　　王学武，科技日报社研究部主任。出版有《乡读手记》《孝亲三部曲》（《亲疼》《亲缘》《亲享》）。《乡读手记》入选国家新闻出版署《2020年农家书屋重点出版物推荐目录》。

　　（策划：王学武 文字编辑：王烁 倪麟 刘若涵 制作：中国科技网）