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从无小刺鱼说原始创新 精选

已有 7280 次阅读 2022-10-6 09:20 |个人分类:科学精神|系统分类:观点评述

     2013年,我向全国政协提交了一份提案,建议设立“原始创新基金”和“原始创新计划”。几个月后收到有关部门的回复,大意是,我国已经有973计划和一系列支持基础研究的基金项目,可以满足对原始创新的支持。这个回复让我不知说什么,只能自责提案写得不好,没有让办案者理解为什么当时的科技计划难以遴选和支持“原始创新”研究。

     2015年,我找到了一个接地气的原始创新的选题作为例子,写了博客“中国应培育无小刺主养鱼”(201596日科学网博客https://blog.sciencenet.cn/blog-1636782-918889.html),大意是:鱼类的肌间刺不是其生存所必需的,应该可以通过遗传学手段剔除决定其形成的基因,培育出无小刺品种;对于这样的原始创新研究应设计出更能接受风险的科技计划加以支持,即使持续支持10个团队分头开展这项研究,也是非常值得的。文章预言:“或许,很多年以后,中国人培育的无小刺主养鱼将成为对人类的又一大贡献。”

这篇博文比之前那份提案要“火”得多,以至于几年后第一次与一位水产育种院士谋面,他说:“虽然之前不相识,但是我知道你呼吁搞无刺鱼!”

华中农业大学的高泽霞教授是研究鱼类肌间刺的专家,那时她还是博士毕业刚5年的副教授,正在用转录组分析方法对武昌鱼肌间刺逐渐增多的4个生长阶段进行比较,试图发现肌间刺发生与基因表达的关系。这篇博文有幸鼓舞了这位年轻女科学家的斗志,她决定“死磕”肌间刺发生研究,有朝一日培育出无小刺的大宗养殖鱼类品种。

今年,高泽霞宣布发现决定鱼类肌间刺发生的关键基因,并利用基因编辑手段获得了无小刺的武昌鱼。但是,她从20159月获得华中农业大学的自主科技创新基金项目“团头鲂肌间骨和肋骨差异蛋白的筛选、鉴定及功能分析”开始,到后来学校的滚动支持,加上武汉市的科技计划支持,总计获得过支持肌间刺研究的经费仅90万元。当然,近年她又被农业农村部选聘为“岗位科学家”,经费状况有所改善。

2015年那篇博文让大家记住的好像只有无刺鱼育种这件事,但基于这个问题我进一步希望呼吁的是建立专门支持原始创新研究的科技计划。再后来,中国科技创新遇到了“卡脖子”、“卡脑子”的大问题。2019年底,国家自然科学基金委宣布设立“原创探索计划项目”,终于把遴选和支持原始创新研究专门列入财政支持的范畴。此外,也有社会资本宣布支持原始创新研究。

高泽霞没有赶上“原创探索计划”的支持,不过命运之神并没有辜负她的努力,最终为她打开了肌间刺问题的大门。可以预料,她的科研经费很快将进入一段指数增长期。在祝贺她取得重要进展之余,我们不妨也思考一下这一案例为未来遴选原始创新项目和“潜力股”人才带来哪些启示。

1、选题或解决路径让人有顿悟之感

原始创新,无论是解决一个新问题,还是选择新路径解决一个既有的问题,往往会让人有被点醒、被激活的顿悟之感。首先,要解决的问题一眼可见其重要性;其次,这个问题没人想过去解决或者用这种方式去解决。远到电灯、电话、电影、空调、无线通讯的发明,青霉素的发现,近到互联网、杂交水稻的发明, PCR(聚合酶链式反应)方法的建立,人工智能用于蛋白结构预测,乃至运载火箭回收,等等,不乏其例。通过遗传操作培育无刺鱼同样让人有顿悟之感。 

2、取得突破需要持之以恒、相对专一

或许,从“上帝”视角来看,人类已经到了解决某个问题的时代,也就是说在知识和手段上达到了跳一跳就够得着的阶段,但是对于研究者来说,却仍然身处迷宫,并不知道前途是光明或黑暗。因此,必须具备坚定的信念才能咬定青山不放松,在漫长的试错、摸索中坚持下来。同时,保持相对专一的研究方向也十分重要。在科学难题上取得突破的一般是那些投入主要精力和资源的人,而不是当作副业来做的人。在先后涉足无刺鱼育种的多家团队中,高泽霞正是投入了主要精力而且坚持下来的一个,虽然经费并不充足,队伍也不够强大,但却在明确的目标导向下集中了相对优势的兵力,率先取得了成功。

3、突破有时要靠“笨”办法

原始创新不一定意味着巧妙和高大上,相反,正因为原始,有时也只有“笨”办法可用。当年袁隆平等人寻找水稻雄性不育系,屠呦呦等人从中草药筛选抗疟成分,都是如此。当下,许多做生物学研究的人习惯于跟踪文献,选择热门基因或押宝冷门基因做一堆调控、网络、修饰、定位、互作、加工的数据,但对于从未有人碰过的问题,对于搜不到功能线索的基因,如果没有什么省时省力的办法,大多弃之不理。但是,高泽霞走了一条相反的路。她要找到特异地决定鱼类小刺发生的基因,这个基因没有谁找到过,也没谁知道是什么样的基因。她带着学生们从武昌鱼的肌间骨(小刺)和肋骨(大刺)提取到足够的RNA、蛋白质,通过转录组和蛋白组方法寻找差异表达基因,并从中选择候选基因。之后,应用基因编辑方法在相对而言便于遗传操作的斑马鱼逐个敲除这些基因。一直敲到60多个基因,终于鉴定出了一个特异影响小刺发生的基因。无论是斑马鱼还是武昌鱼,这个基因的突变体都没有小刺,而其他骨骼发育几乎不受影响。在前途未卜的情况下,他们就是坚持一个动作:敲基因。当然,她与合作伙伴在后来的研究中也采取了单细胞转录组分析手段,但其实在此之前已经选定了主要的候选基因并开展了敲除工作。

4、突破的潜力并不取决于闪亮的发表记录

我们习惯于以过往的发表记录判断一个年轻人未来的发展前景,这当然是有一定道理的。但是反过来,没有闪亮的发表记录并不意味着不能取得重要突破。一个人在博士或博士后阶段在一流实验室取得过突出成绩,这使其在本领域站在较高的起点,获得“胜利者效应”。但是,在从未有人涉足的问题面前,所有人都是从零开始,只要研究条件满足,成功就只与专注、执着和正确的技术路线有关。因此,不应该把发表记录作为遴选原始创新项目的依据。在高泽霞的论文清单中并没有多少闪亮的刊物。或许,她也期望在关注度高的刊物发表研究结果。在不久前她与合作者发表于NSR的论文中,叙事逻辑被设计成基于单细胞测序,加上之前的差异表达研究,更符合当下的审美需求。

培育无小刺主养鱼,中国人已经走出了扎实的一步。未来将把这一技术推广到鲫鱼、鲤鱼乃至青、草、鲢、鳙,加上成熟配套的养殖技术,我们仿佛看得到淡水养殖惠及全世界的那一天。更进一步来说,中国人要用许许多多这样的原始创新成果造福人类,从源头上“对人类做出较大的贡献”。为此,应建立科学的遴选机制、判断标准、支持方式,让有勇气、有潜力尝试原始创新的“高泽霞”们不再靠着学校的一点单薄的启动经费挑战世界级难题。那些出巨资引进“重量级”人才的高校,又何尝不可以转换思路,引进和培育带着原始创新思想的“潜力股”人才?当一个大国把原始创新作为己任,不断奉献出新概念、新理论、新产品,水到渠成之时,将会赢得全世界尊敬的目光。




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