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高质量的博士是如何产生的?
------饶毅如何用九年时间拿到博士学位?
叶明
提要:本文从博士研究生的选拔、课程学习与论文研究等方面,介绍了饶毅如何用九年时间拿到博士学位,研究如何提升博士研究生的要素与投入质量与过程与形成质量,以及博士论文的输出与表现质量。博士教育在饶毅成长过程中的作用对于今天的高等教育来说依然具有重大的借鉴意义。
关键词:博士,质量、饶毅
人才培养是任何大学共同的根本任务。只有培养出一流人才,才能够成为世界一流大学。如果说,世界一流大学的底色是本科教育,它构成培养一流人才最重要的基础,体现了学校的传统和特色。那么,世界一流大学的高度是博士研究生教育,它是学历教育的最高层次,代表着学校的人才培养的质量水平。全面提高人才培养能力与质量是建设世界一流大学的核心。博士研究生培养质量的提升是大学办学质量提升的重要标志。
博士体制的设立标志着现代博士研究生教育的开端,博士(Ph.D)则被定义为独立从事学术研究、具备创造新知识能力的人,是学术精神的传承者和光大者。现在世界高等教育发展的趋势,在发达国家一般都以博士研究生教育为重心的,力图使本国的重点大学成为国际高等教育和学术研究的中心。
博士研究生培养质量的提升,根本途径是学术精神的培养,突出是培养独创性和批判性思维,同时需要围绕一流博士研究生培养的教育理念及需要构建的教育体系。博士研究生培养质量主要包括要素与投入质量(Input Quality),过程与形成质量(Throughput Quality)及输出与表现质量(Output Quality),我们可以在从博士研究生的选拔、课程学习与论文研究等方面,介绍了饶毅如何用九年时间拿到博士学位,研究如何提升博士研究生的要素与投入质量与过程与形成质量,以及博士论文的输出与表现质量,即高质量的博士是如何产生的?
饶毅是一位在国际上享有盛誉的神经生物学家,长期从事分子神经生物学研究,其研究工作兼具深度与前瞻性,完成了从经典发育生物学向前沿行为遗传学的跨越。他的主要成就有:
---神经发育的分子机制。他利用果蝇等模式生物,系统揭示了神经细胞如何精确连接,发现的Slit蛋白作为神经纤维的导向分子,揭示了其如何调控神经元等细胞的迁移方向,为理解大脑“线路图”的形成提供了关键分子基础。
----社会行为的分子生物学。他开创性地在分子与细胞层面研究影响社会行为的因素求偶、争斗、社会记忆等复杂行为的基因基础,发现了影响果蝇攻击性和求偶偏好的特定神经机制,架起了分子与宏观行为之间的桥梁。
----开创性的方法论。他首次提出“化学连接组(CCT)”的概念,旨在涵盖同一动物中所有的神经递质、神经调质、神经肽及其受体,并利用跨学科手段寻找新的神经递质(如肌酸Creatine可能的中枢递质作用),为领域开辟了新方向。
饶毅说:“我九年才拿到博士学位,没有觉得浪费了任何时间(除了短暂生病之外)”[1]。所谓“九年才获得博士学位”指的是从1983年读研究生开始一直到1991年获得博士学位止,一共用了九年。因此,研究博士教育在饶毅成长过程中的作用,对于今天的高等教育来说依然具有重大的借鉴意义。
成绩好且具备学术品位
饶毅(1962.2.28--),16岁考上大学,是78级的医学生,本科读了5年。1978年(秋学期)—1983年(春学期),饶毅就读于江西医学院(现南昌大学江西医学院)临床医学专业。饶毅的大学本科的是成绩很好,基本是90多分,如果按绩点计算应该是4.0.

饶毅对科学的兴趣以及具体领域(神经、免疫)的确定比较早,大致在大学二年级。他的比较早解决了英文阅读问题,通过自学,大学三年级之后就能常规读英文原文。
本科生期间,饶毅写过一篇综述《组胺受体与免疫的关系》(《上海免疫学杂志》1983年第4期)。1982年6月8日,饶毅、樊华轩投稿上海第二医学院主办的《上海免疫学杂志》,在上海第二医学院朱炳法修改后、沈鼎鸿审校后发表。饶毅还有一篇与樊华轩合作的第二作者的综述文章。这些论文不属于实验研究,而是一些文献研究的心得体会,发表的目的主要在于学习与科普。但是,这些自我探索、自我教育和自我检验的学习型论文,对于个人成长来说却具有根本性的意义。他从此有了一个不在大学成绩册中的辉煌记录:独特且鲜明的学术兴奋点,即学术品位(taste)。这个学术品位给他的人生带来了第一个高光时刻,即本科期间就有学术论文发表。正是这个学术品位,才使得他在美国攻读博士学位期间迅速成为了国际上研究分子神经生物学最优秀的学者之一。一位优秀本科生不仅绩点高,而具有学术品位,可以作为具备科学人才梯素养的基本判据。


饶毅的临床实习相对比较差,在一般老师眼里应该是不及格,甚至有个别老师要开除他。大多数老师预计饶毅会读研究生,恻隐之心放了他一马。
初步选定一生的研究方向
饶毅于1983年至1985年在上海第一医学院(现复旦大学上海医学院)攻读硕士研究生,这段经历对他影响深远:从临床医学的学生向神经科学学者的关键转型,不仅为他奠定了学术方向,也让他收获了宝贵的师生情谊。饶毅自述:导师给了他极大的科学自由,“张老师直接和间接改变了我的一生”。
饶毅的本科与硕士研究生都与父亲就读同一所学校。饶毅父亲,1954年9月至1958年7月,在江西医学院就读本科,学习临床医学。饶毅曾经透露:父亲是1962--1965年在上海医学院读研究生,但那之后留下做医生。到1968年5月,上海医学院才记得把他重新分回江西。他父亲入学的那年,上海医学院招收43名研究生,包括饶毅硕士研究生导师张安中的先生陈星荣。陈星荣是中国著名的放射学专家,同时也是著名的医院管理学专家[2]。
1982年,饶毅在就读本科期间,主动联系张安中(神经药理学家),表达攻读硕士研究生的意愿,初步确定报考方向为神经药理学。
1983年4月,饶毅到上海第一医学院参加复试,张安中尚在美国访学进修,复试由许绍芬、褚云鸿等老师主持。饶毅通过复试被录取,师从张安中,同期录取同门学生还有朱晗。
饶毅研究生第一学年(1983年秋学期、1984年春学期)的成绩[3]:

饶毅的各门专业课与外语成绩都在90分以上,只是数学(生物统计)与政治(自然辩证法)成绩是80分以上。饶毅的政治课期中考试不及格,被政治老师通报了专业教研室。
饶毅认为,在当时的研究生课程,生物化学是课程中最强的,每周两次、每次两个学时。授课老师是上海第一医学院生物化学教研室的陈惠黎、以及他邀请的上海生物化学研究所的鲁子贤。
张安中(1933年7月10日-2021年12月10日),1951考入上海第一医学院读本科。1956年毕业留校在药理教研室任教。1979-1981年在美国纽约Sloan Kettering研究所进修神经药理学。1982-1983年在美国国立精神卫生研究院进修神经精神药理学。

1987年,张安中在美国杜邦研究中心研究神经药理,1992年回来后直至退休。张安中是著名药理学家张昌绍教授的长女。张昌绍( 1906年9月25日-1967年12月20日),中国药理学奠基人,中药研究抗疟药的先驱。1934年毕业于上海医学院并留校任教,1940年获英国伦敦大学博士学位,1956年被国务院评为一级教授。
张安中通过进修学习,从国外引入了“神经多肽分子药理学”这一前沿领域,主攻内源性阿片肽。属于当时国内刚起步的前沿领域。
跟随张安中学习的两年是饶毅“一生学业最开心的两年”。饶毅进入张安中课题组后,系统接受科研训练,参与课题讨论与基础科研实践。每周在导师家进行文献讨论会,训练批判性阅读与科学判断,强调严谨细致的逻辑推理,追求原创的独立思考的科研风格,夯实科研思维与学术基础。
饶毅系统梳理PCP受体正反证据,形成综述与读书笔记,该笔记被张安中推荐给韩济生(《生理科学进展》主编),参与张安中阿片受体分型学术报告(1983-10-04)。
研究生就读期间,饶毅并未沉迷于当时的传统教材,而是泡在上海第一医学院和中国科学院上海分院的图书馆。通过大量阅读外文文献,并通过聆听外国科学家的高质量演讲,自我顿悟了“分子生物学+神经科学”的结合趋势(即分子神经生物学),敏锐地将研究方向锁定在即将诞生的分子神经生物学,即以重组DNA为核心的技术交叉应用于神经生物学。1984年,饶毅写过一份研究生之间学术交流的草稿,大致体现了他一生的研究方向。从那时到今天,饶毅的研究的主题一直。

饶毅在上海第一医学院的“成果”不是一篇论文,而是从一个医学生转型为现代生物学家的思维重塑。饶毅的“读研”本质是“以科研为导向的跳板”。他利用上海第一医学院的平台建立了前沿的科学品味,而非仅仅完成学位要求。这种“导师+文献+跨校资源”的模式依然极具参考价值。
十分罕见的博士项目申请
世界著名大学通常是根据学生的学术成绩、研究潜力和适应能力等因素来筛选并招收合适的博士研究生,各个层次毕业的考生可以自由地选择学校、项目与导师,双方达到各自的满意程度,成为科学研究的合作伙伴,而不是“雇佣劳动”关系。
美国的大学非常重视第一学历(first degree)。如果本科不是毕业于有声望的大学,很难申请到博士入学资格。更不容易申请到奖学金。饶毅以江西医学院的第一学历,是如何申请到加州大学博士生入学资格的呢?
1984年,在上海第一医学院读研究生二年级的饶毅,在完成课程学习之后,开始申请美国著名大学的博士研究生项目。“此前我父亲在1982~1984年间去过美国,对我了解出国留学有帮助” [3]。当时的政策是申请人需要有海外背景,饶毅的叔叔在美国,所以,饶毅选择了退学去申请自费留学。
饶毅通过导师张安中的关系,成功获得了三位美国科学院院士为自己申请博士研究生写推荐信。这在国内大学生申请博士项目中是十分罕见的,或许是至今都是的一项纪录。
通过导师张安中,饶毅认识了在上海的中国科学院生理研究所工作冯德培,神经生理学家、时任中国科学院副院长、美国科学院外籍院士。冯德培为饶毅申请美国的研究生写了很好的推荐信[4]:

斯坦福大学药理系主任Avram Goldstein是应北京医学院韩济生邀请来华访问,张安中负责上海部分行程,从而,饶毅与Goldstein夫妇接触较多。

此外,给饶毅写推荐信的还有圣地亚哥加州大学的神经生物学家T. Bullock教授,“这两位都是他们在来华访问时,我主动请他们给我写的推荐信,对方在了解我的情况后答应的。我当时并不想去这两位美国院士的实验室,他们都已经过了科研高峰期,而我想要找到更好的实验室来接受训练。”[5]

这三份价值连城的推荐信对于饶毅申请美国的博士研究生十分重要且有效。虽然是出身比较一般院校的饶毅,凭借出色的科研视野和关键的推荐信,取得了多所著名大学的青睐。
申请博士项目时,饶毅只有TOEFL成绩,没有GRE成绩。在没有GRE成绩的情况下,推荐信具有决定性的作用。

1985年,饶毅被哈佛大学、旧金山加州大学、圣地亚哥加州大学、爱因斯坦医学院等四所学校同时录取,最后选择了旧金山加州大学(UCSF)。“为何没有选择哈佛,而是去了当时在国内没有很多人知道的UCSF?事实上,我当时非常喜欢分子生物学和神经生物学相结合的研究领域,而在这一领域,哈佛能给我的研究机会不如UCSF。旧金山加州大学是美国生物医学最好的研究生训练场所之一” [5]。
在1982年6月---1983年11月期间,饶毅的父亲获得对方资助跟随UCSF生理系Norman Staub(《肺水肿》的作者)做研究与进修。饶毅的一位叔叔饶兴华,当时在旧金山郊区,他们一家对饶毅在旧金山的早期很有帮助。这或许也是饶毅选择UCSF的一个重要原因。

旧金山加州大学(University of California, San Francisco,简称 UCSF)是全球顶尖的医学与生命科学殿堂,专注健康和生命科学、只进行研究生教育的顶尖公立研究型大学(1864年建校),以顶尖的医学、药学和科研实力享誉全球。该校位于旧金山湾区,产学研转化强,但生活成本比较高。
UCSF是当时分子神经生物学的全球重镇,在国际上享有极高声誉,是全球顶尖的神经科学研究与教育机构之一,属于该校的王牌学科。该项目只招收PhD,不设硕士或本科课程,属旨在培养未来的研究者。
UCSF的神经科学是“从分子到病床”(Bench to Bedside)的完美典范。研究方向覆盖了从分子细胞到认知行为的整个链条,主要包括:细胞与分子神经科学(研究神经元的工作机制);系统神经科学(关注神经网络如何处理信息);发育神经科学(探索大脑是如何构建的);行为神经科学(解析行为背后的神经环路);神经系统疾病(研究阿尔茨海默症、癫痫等病理);计算神经科学:(利用数学模型模拟大脑);成瘾研究(探究成瘾的生物学基础)。在科学研究的三个层次上:神经科学基础研究(突触、环路、发育、认知、计算神经);神经疾病研究(阿尔茨海默、帕金森、癫痫、脑肿瘤、卒中、ALS、多发性硬化);神经科学应用研究(神经工程/脑机接口研究:瘫痪语音解码、脑机控制、神经修复),都有很好的表现。教授团队中包括美国科学院院士及霍华德·休斯医学研究所(HHMI)研究员, “我国在国外留学的学生,至少在生命科学,迄今为止进入前五最顶尖系科的研究生较少。”[6]
生命科学的一流博士研究生教育的包括:实验室轮转,核心课程,专业课程,选修专业外课程,文献讨论(journal club),资格考试,学术交流、论文课题委员会、组会、论文写作、内部学术交流、学术报告、学术会议等13项。归纳起来,可以说博士研究生的科研训练主要包括“课程学习”与“论文研究”两个阶段。
完整且严格的课程学习
“课程学习”是美国博士研究生教育的一个十分显著的特点,主要是相对于欧洲的博士研究生培养而言。通过课程学习,博士研究生可以掌握较宽广、系统、深入的理论基础知识。同时.由于知识的更新速度加快,博士研究生只有参加新的课程学习,才能把握学科前沿动态,了解相关学科的新进展,进行创造性的科学研究。这些课程的立足点是发展学生的理解能力和批判地评估本专业领域的学术成果的能力,发展学生运用适当的原理和方法来认识、评价、解释和理解本专业领域最前沿知识、有争议问题的能力。
博士研究生应修习的课程数量.通常为12-15门。课程一般包括两部分:一部分是主攻方面的专业课程和一部分是相关领域的选修课程。在入学后制订博士研究生培养计划时,学生根据以前的学习情况和博士前培训项目的建议确定具体该修习哪些课程。如果是硕士毕业,可以根据硕士阶段免去相关课程的学习。
博士研究生主要的授课形式是由多位教师讲授课程,少数是教师组织学生参与的研讨课(seminar),专题研究(独立研究)课程通常是一个学生和一个教师进行交流与讨论。一般在培养机构的教学网站中会对每门课的任课教师和授课基本内容及一些基本的要求作—些简单介绍,便于学生选挥合适的课程。
美国博士研究生教育很非常重视学生跨学科的学习.博士研究生培养计划中一般都明确要求学生要选修相关领域的课程或者规定辅修学科,从而拓宽学生的知识面,以利于达到具有坚实宽广的基础理论与系统深入的专门知识的培养目标。因此,博士研究生在满足自身需要的课程选择上拥有很大的灵活性。
饶毅的博士课程学习比较系统而且十分严格[7]:
必修---细胞生物学,神经生物学原理,分子神经生物学,细胞神经生物学,发育神经生物学,系统神经生物学,感觉神经生物学
必修课程的授课老师:细胞生物学---Marc Kirschner,Peter Walter,Henry Bourne,Judy White;神经生物学原理--;分子神经生物学--- Zach Hall,Lily Jan; Keith Yamamoto,Christine Guthrie,Nancy Craig,Sandy Johnson,Rick Myers;细胞神经生物学---Roger Nicoll,Jim Hudspeth;发育神经生物学--- Yuh Nung Jan,Louis Reichardt,Matt and Jenny LaVail;系统神经生物学--- Zach Hall,Roger Nicoll/Jim Hudspeth,Louis Reichardt/Yuh-Nung Jan/Jenny and Matt LeVail,Mike Stryker;感觉神经生物学--- Mike Merzenich。
选修---遗传学、人类遗传学、分子生物学课程(一个学年、两个学期)。
选修课程的授课老师:遗传学--- Ira Herkowitz(细菌和酵母遗传学,美国遗传学会理事长),Tom Kornberg(果蝇遗传学);人类遗传学--- Charles Epstein(美国人类遗传学会理事长),David Cox;分子生物学---Keith Yamamoto,和Christine Guthrie
旁听----结构生物学、发育生物学 、病毒学。
旁听课程的授课老师:结构生物学---Robert Stroud,Bob Fletterick;发育生物学---Patrick O'Farrell;病毒学---Mike Bishop和Harold Varmus(1989年诺奖得主)。
注:除特别说明之外,均是一个学期的课程
除了第一年和第二年有必修课,第三年到第六年饶毅一般也每个学期都去旁听一门课程。完全没有课的学期,旁听一门课是非常简单而且很有效。所学课程都相当深而系统,师资很强。

讲课最好的是遗传的Ira Herskowitz。在细菌和酵母遗传学都有重要贡献,当时任美国遗传学会理事长。讲课特别循循善诱,引人入胜,是饶毅一生遇到的最会讲课的老师。他的细菌和酵母的遗传学讲的栩栩如生,而且他上课提问、考试出题都非常好。另一位授课老师Tom Kornberg的父亲和哥哥都是诺奖得主,先读Julliard音乐学院、后获剑桥生物博士。1980年代,他与Pat O'Farrell实验室首先证明homoedomain结合DNA、调控基因转录。他自己从音乐转生物,研究很好。
神经生物学规定学生必须修全校的“细胞生物学”,所用教科书《分子细胞生物学》是UCSF的Bruce Alberts为首、主编,1983年第一版,现在风靡全球。四十年来,全世界最重要的生物学教科书就是的它。
入学时,饶毅很担心自己跟不上,或者难以取得好成绩,所以第一年特别努力,成绩全部是A。在博士二年级,有些掉以轻心,第三学期有些贪多,修了两门神经生物学系非必需、而生化系著名的难课,因身体遭遇甲状腺疾病,后决定集中精力把“遗传学”开完,而中途退出Biol Reg。博士二年级,饶毅得过一辈子唯一的“I”(incomplete)[8]。分子生物学的内容丰富和深刻,到第三年再重修,以便达到效果,完全值得。Yamamato是基因调控的专家(特别是糖皮质激素基因调控)、Guthrie是酵母RNA剪接专家、Craig是DNA重组专家。这门课,饶毅意识到染色体末端的复制是教材还不能解释的,在课堂上提问才知道是已经有人在专门研究的。研究的科学家当时还在伯克利加州大学,后来搬到UCSF生化系(2009年获诺奖)。
这些课程,没一门是多余,而是都有意义,对饶毅的成长很有意义。神经生物学博士项目,那年只有四个学生,一位本科是哈佛大学的、一位本科是普林斯顿大学的,一位是里德学院(Reed College,美国文理学院排名很前的学校),都是美国人,只有饶毅一个外国学生。因为美国考试打分是按统计分布给ABC,有些课就4人加外系几人,很容易预测应该是饶毅垫底,但第一年饶毅非常努力,总是超额读文献,结果主课都A(哈佛那位永远A+),GPA 4.0。第二年却因为生病反而只有3.0。毕业总的GPA是3.74。
UCSF的学术报告系列,内容丰富、水平很高。尤其是生物化学和生物物理系的报告系列(周二下午4点)、神经生物学的报告系列(周四下午4点)、细胞生物学的报告系列(周一中午1点)。听六年学术报告基本就把全世界的最重要的生物医学研究前沿都了解了一遍,世界主要的科学家都听了一遍。
通过学术研讨会与报告会的平台,扩大学生的学术视野与研究兴趣,广泛涉猎本专业及其相关领域,这种涉猎同时是较为深入的与新颖的。在这一过程中,训练口头表达能力与论文写作能力。通过实验室轮转,在某一定向的具体研究领域做文献阅读与实验操作的实际训练。学生通过课程学习、学术报告会等多条直接与老师沟通的途径,接触科研前沿与趋势,了解导师水平与性格。听课、轮转、研讨、汇报、写作、实习等多个环节,构成一个相互支撑、有机协调的整体构架,为实施博士论文的选题、实验、写作、答辩等奠定优渥的基础。
“课程学习”重思想、重交叉、重能力与重价值观,着重通过了解科学思想与学科交叉,培养学生的科学研究能力;培养科学研究的社会价值观,能够判断什么是好的科学,力求为未来科学探索树立参照系;老师提供一个起点,能看的多深,发展多远,取决于博士研究生的天赋和努力。
教师的上课机会十分难得,教师为了满足教学考评与晋升职称的需要,所以必须积极争取授课的机会,也十分珍惜与重视讲课的质量与内容。教师通过上课让跟多学生了解自己的研究工作内容与特点,吸引他们加入自己的实验室;老师也可以通过授课教学,熟悉了解学生的研究兴趣与方向意愿,为争取学生轮转乃至加盟奠定良好的基础。只有在机制上保障以学生自由选择为目标的课程设置与导师选择,才有可能提高研究生教育质量的深度与质量。
在第二年末通过综合考试(comprehensive exam)。这是博士资格考试(Qualify Exam又名Preliminary Exam)一个重要内容,
综合考试是对两年的知识掌握程度进行全面考核,反映了博士项目对相关学科的实质性要求,检测进入博士项目的学生对规定的课程所包含知识的掌握程度如何以及本学科的基本原理和主要分支领域的了解情况。综合考试的举行有助于督促学生学习课程的广博与精深,进而培养坚实的专业基础和科研能力。
综合考试的主要目的是为了判断四个方面。一是学习理解能力,是否有足够的能力理解专业文献和学科理论的深层含义;二是解决问题能力,能否运用学科的理论去解决一些实际的问题;三是提出问题能力,可否用一种清晰而有条理的方法提出一些可供研究的课题;四是研究评估能力,能不能判断不同理论和方法的研究价值。内容上应该不只是以博士课程为基础,涵盖面广泛与深入,应当包括文献研究、学术讲座以及实验室研讨等涉及到知识与技能。综合考试承担了检验你的知识能力和研究能力的试纸作用,具有明显的合理性与重要性:所学知识的融会贯通,学科领域的直觉感悟。第临场发挥的能言善辩。 “能说会道”恰恰是在现在这个快节奏的现代社会生存的基本之道。
饶毅的博士资格考试委员会:Zach Hall、Ron Vale、Roger Nicoll、Patrick O'Farrell、Yuh-Nung Jan
再加上博士论文的开题报告。除了提出自己研究的课题,还要有个另外的选题汇报,提出一个不研究的,与实验室无关或方向不同的研究课题,锻炼和检测学生的科学思维能力。综合考试与开题报告两项任务顺利完成之后,博士研究生将正式成为博士候选人(Ph.D. candidate)。
美国的博士是世界上最难获得的学位,尤其是名校,特别是名学科,更要跨越重重障碍,经历种种艰难险阻。综合考试就是其中一个重要的障碍与险阻。通过综合考试,开始进入论文研究阶段。
挑战科学前沿的论文研究
有人将美国大学的博士Ph.D.戏称为“Piled higher and Deeper“(”垒得更高、专得更深“)。UCSF的神经科学专业的博士培养目标是:把学生培养为有全面神经科学视野, 并有某一方面特长的可以独立工作的神经科学家。这种教育理念要求博士课题是“专而全”和“可以独立工作”。 “专而全” 是 “可以独立工作”的能力上的准备,追求学术的兴趣和热情则是“可以独立工作”的心理前提。
UCSF神经科学的博士培养有两个基本原则: “以学生为本”和“以学术为本”。“以学生为本”既确保学生追求学术的兴趣和热情, 也确保了博士论文的高水平完成。“以学术为本”确保了学生“专而全”的知识架构的形成和实验技能的养成,也确保 “可以独立工作”培养目标的实现。只有在内心强烈地追求学术的兴趣和热情信念的驱动下, 才能从容面对挑战与困境, 在相对难度较大、同行竞争非常激烈的神经科学研究中保持一种平和上进的心态, 做好博士课题的研究工作。
如果用较为具体的指标来表达的话,那么,“可以独立工作”在博士课题的选择上表现为开题报告可以作为合格的美国卫生研究院资助项目的标书(除了没有多少自己的前期成果之外),“专而全”在博士课题的完成上表现为研究成果可以作为刊登在CNS(《细胞》《自然》《科学》)上的高质量的研究论文,至少应该在神经科学专业的顶级刊物《神经元》上发表的学术论文。这是一个多么严峻的挑战!
1.导师的选择
学生通过面试、听课等一定时间对导师的考察,了解导师水平与性格,还有就是与博士研究生自己的研究兴趣的匹配。然而真正确定导师人选,主要是通过实验室轮转(Laboratory Rotation)。实验室轮转是获得博士学位必经的培养训练环节,旨在为学生提供更广阔的学习空间、开阔知识领域、加深师生间的了解,为更好地进行师生间双向选择打下基础。 博士研究生结合自己的学术兴趣和实际感受,选择自己感兴趣的课题和自己信任的导师。
在选择博士导师之前,学生一般要经过二、三极轮转,少数是四个,每个实验室至少要待上三个月时间。在确定博士论文研究的实验室之前,这些实验室轮转提供了学生体验几个相近的神经科学实验室的机会,获得的感受选择自己感兴趣的课题和自己喜爱的导师。
选正确的课题与合适的导师是实验室轮转最重要的任务,选对了以后几年的学业就会顺利很多,否则,就会有很大的反复。做对的事情比把事情做对重要( Doing the right things (effectiveness) is more important than doing the things right (efficiency)。)。饶毅的实验室轮转做了4个,最后选定詹裕农与叶公杼做博士论文的指导老师[9]。

詹裕农 (Jan, Yuh Nung)、叶公杼((Lily Yeh Jan))夫妇
是 UCSF 生理系与生物物理系教授,是离子通道与神经发育领域的顶级学者。他们同为1945年出生,均毕业于台湾大学物理系(詹比叶大一个月、高一个年级),1968年一同来到美国加州理工学院(Caltech)物理系学习理论物理,1970年对生物学产生兴趣的他们,双双师从马克斯·德尔布吕克(Max Delbrück)(1969年诺贝尔生理学或医学奖得主),奠定了扎实的分子生物学基础,成了科学研究上的合作伙伴。1974年拿到博士学位后,夫妇俩在生物系另一位搞物理出身的著名教授西摩·本泽(Seymour Benzer)实验室进行博士后研究。1977年,夫妇俩到哈佛大学医学院神经生物学系始创主任库夫勒(Stephen Kuffler)教授实验室继续从事博士后研究。1979年,他们同时被旧金山加州大学聘为助理教授。1983年,同时晋升为副教授。1984年,同时被著名的HHMI聘为研究员。1985年,同时晋升为教授。
詹裕农叶公杼夫妇注重跨学科思维,鼓励学生用物理学视角解决生物学问题,强调基础研究的重要性。他们主要是研究人类神经系统如何形成及工作:他们在世界上首次克隆出电压门控钾离子通道基因Shaker,这一成果被《科学》杂志视为离子通道研究的里程碑:他们还克隆了首个内向整流钾通道基因(Kir1.1),为神经信号传导机制研究提供了关键工具;发现Numb基因作为首个不对称细胞命运决定因子,揭示了神经祖细胞分裂时如何通过蛋白极性分布调控子代细胞分化,这一发现对理解神经系统形成具有革命性意义;阐明了果蝇Atonal基因家族在神经细胞命运决定中的核心作用,并系统研究了树突形态发生的分子机制。
1986年起,饶毅随詹裕农和叶公杼做博士论文研究,用遗传学和分子生物学手段,研究果蝇神经发育的分子机理。
2. 论文课题委员会(论文指导委员会、论文答辩委员会)
美国是个十分崇尚个人自由的国家,可是唯独在博士的培养过程中却特别强调集体智慧的作用。在课程学习阶段,必须上较多的课程(相对于英国、加拿大),而且每门课几乎都是多位老师组合讲授;每位教授只讲自己最擅长、最熟悉的内容,一般不超过4-6学时,也就是2-3次课。这样,每位教授授课的内容基本可以保证学术上的深度与前沿,老师们的组合授课则可以保证学术上的广度与趋势,再加上师生之间的讨论活动,在一定程度上确保实现博士教育“专而全”的培养要求。在论文研究阶段,虽然也是由导师负主要责任,但是不可忽视学科的集体力量。论文课题委员会是如何为完成高质量的博士论文起到保驾护航?
首先是拓展学科领域的广度与深度,弥补导师知识结构的限制。作为一篇独立与优秀的博士论文,通常会超越导师的学科领域,只能借助导师组成员的帮助与引导,争取获得具有启发意义的指点与借鉴。其次是加强生物医学基础研究与临床医学应用研究的结合,广泛促进学科交叉融合。委员会不仅限于神经科学,还涵盖了生物化学(Alberts)和遗传学(Zipursky),侧面印证了饶毅博士论文分子与遗传分析的交叉学科属性。再次就是全程监督与审查博士论文研究的进展与质量。从论文开题到每年的阶段审核直至定稿论文的通过,导师组全权负责,不仅直接审查博士论文研究的进度与水平,而且间接监督论文导师指导工作的状况与成效。
饶毅的论文课题委员会由 5 位重量级学者组成,阵容堪称“全明星”:
论文课题委员会主席 Ron Vale, 答辩委员会主席,UCSF细胞与分子药理学教授 ;委员:Yuh-Nung Jan,导师; BruceAlberts , UCSF 生物化学系主任; Larry Zipursky,UCLA 生物化学系教授;Louis Reichardt, UCSF生理学教授。
论文课题委员会多位委员当时或后来是HHMI 研究员(Ron Vale、詹裕农、Zipursky)、美国科学院院士(Ron Vale、詹裕农、Alberts、Reichardt)、担任《科学》主编、美国科学院院长(Alberts),权威教科书Molecular Biology of the Cell的主编(Alberts、Zipursky),权威期刊《Neuron》创办人之一、UCSF神经科学项目主任(Reichardt)。论文课题委员会从选题到答辩都给予指导与质疑,实际上是当时国际最顶尖标准的检验。特别值得注意的是,1985年,论文课题委员会主席Ron Vale在一年内以第一作者身份发表4篇《Cell》论文,另有1篇为共同一作,该纪录至今未被打破。他在研究生期间共发表12篇第一作者实验论文,远超同期水平。
饶毅的研究用了相当长时间。因为动手能力平庸、低于动手能力强的同学。一般人做一遍就会的,他可能需要做三遍。但好在遗传学不需要动手能力,是动物交配得到结果,而分子生物学特别是DNA比较韧性强,不容易坏,也就允许饶毅这种人也可以做。教饶毅做实验的是一位日本来的博士后(现在是京都大学教授),因为饶毅学的少慢差费,他有段时间对饶毅非常不耐烦。
3.论文质量的评估
饶毅的博士论文的题目:《Molecular and genetic analyses of cellular communication in Drosophila neurogenesis》(果蝇神经发育中细胞间交流的分子和遗传分析),该文研究了神经发育的基因,克隆了一个控制神经母细胞产生的基因big brain,分析其序列,推测其功能机理,首次把一个经典发育基因从遗传表型推向分子本质,发现了一类通过膜通道调控神经命运的新机制,方法严谨、结论扎实,是发育神经生物学领域的原创性重要工作。已具备独立做出世界级发现的能力,其博士论文是高起点、硬成果的典范。真正属于原创、具有学术突破性的创新。具体成就有:(1)首次克隆并鉴定 big brain (bib) 基因。此前该基因只在遗传筛选中被发现,分子身份完全未知。饶毅是第一个把它从基因定位到克隆、测序、确定蛋白结构的人。(2)首次揭示 bib 编码一类新型跨膜通道蛋白。预测并证明其为跨膜蛋白,具有通道结构特征。提出它通过细胞间离子/小分子交流调控发育,这在当时神经发育基因里是全新机制。(3)明确 bib 在神经与表皮细胞命运抉择中的关键作用。证明 bib 控制神经前体细胞和表皮细胞的“选择”:没有 bib → 神经细胞过多、表皮细胞不足。把一个经典发育表型,第一次落实到分子机制。(4)发现 bib 是神经发生基因中机制独特的一员。当时已知一组“神经源性基因”,大多属于 Notch 通路。实验证明 bib 不与它们遗传互作,提示存在独立调控通路,拓展了领域认知。(5)用严谨的转基因挽救实验确立基因功能。在基因克隆早期,很多研究只停留在相关性。他通过转基因表达恢复突变表型,严格证明克隆到的就是功能基因,是当时分子遗传学的标杆性严谨设计。(6)为神经发育“细胞命运决定”提供新分子范式。此前多关注转录因子、信号受体,首次强调膜通道/细胞间直接交流在神经命运决定中的重要性,为后续轴突导向、突触形成等研究开辟新思路。
博士期间,饶毅发表了三篇论文。需要说明的是,以导师为通讯作者,即使超出该博士的读博期间,依然算是博士期间的成果,因为仅仅是发表滞后的原因。

1. Rao Y, Jan LY, and Jan YN (1990). Similarity of the product of the Drosophila neurogenic gene big brain to transmembrane channel proteins. Nature 345:163-167.
2. Rao Y, Vaessin H, Jan LY and Jan YN (1991). Neuroectoderm in Drosophila embryos is dependent on the mesoderm for the positioning but not for formation. Genes Dev 5:1577-1588.
3. Rao Y, Bodmer R, Jan LY and Jan YN (1992). The big brain gene of Drosophila functions to control the number of neuronal precursors in the peripheral nervous system. Development 116:31-40.

饶毅的博士论文是国际一流水平的博士论文,达到 UCSF 顶尖院系毕业最高要求,为后续神经导向、轴突生长、社会行为神经机制等研究打下基础; 体现扎实、系统、原创的科研训练,是其学术生涯的重要起点在学术界属于“高起点、高产出”的典范,是他后续成为顶尖神经科学家的基石。
博士论文核心成果发表于 Nature,在1990年代属于顶尖水平。采用分子克隆、序列分析、遗传定位等当时前沿技术,实验设计严谨、数据可靠。结论基于序列同源性+功能预测+遗传表型的多重证据,经得起长期检验。为神经发生的分子调控提供首个通道蛋白相关的分子机制模型。推动果蝇神经发育从表型描述进入分子机理研究阶段。培养了饶毅在分子遗传+神经发育交叉领域的核心能力,为其后续成为国际顶尖神经生物学家打下坚实基础。该工作被后续神经发育、分子神经生物学领域广泛引用;其研究范式(果蝇+分子遗传)成为领域经典。该成果是饶毅后续在Slit-Robo轴突导向、细胞迁移等领域一系列开创性工作的起点。
詹裕农叶公杼夫妇实验室真正顶级的博士论文通常满足:发现全新基因家族 或者全新机制;从遗传筛选 → 克隆 → 定位 → 功能 → 通路上下游完整闭环;成果直接定义该方向未来十年研究范式,饶毅的博士论文在詹裕农叶公杼实验室内属于:扎实、高水平但不是历史级代表作。与顶级同期神经科学博士论文没有提出或发现全新生物学原理,推翻旧认知,建立新范式,学术领域因此被重新划分。只是在已知神经发生基因中,克隆并分析了一个重要基因,属于重要推进,但不是颠覆、不是革命
与世界同时期顶级博士论文相比,饶毅的博士论文更是有相当大的距离:从分子 → 细胞→ 环路 → 整体表型完整;机制清晰:谁调控谁、怎么工作、在通路中位置明确;功能证据直接、确凿、无推测空间。多篇 CNS 正刊构成完整故事,写进经典教材,成为该领域必读奠基文献,直接影响后续十年甚至更久研究方向。总之,世界同时期顶级博士论文应该是开创一个分支,定义一个领域。
而饶毅的博士论文:核心停留在克隆 + 序列同源性 → 推测可能是通道;缺少直接功能证据(无电生理、无明确生化功能);机制解释偏浅,未嵌入完整调控网络。一篇 Nature 为主,属于单点高质量突破。它属于领域内重要文献,但非必读奠基级,更多被视为神经发育分子时代早期的代表性工作之一, 历史存在感远不如饶毅后来的轴突导向(Slit-Robo)相关工作。总之,饶毅的博士论文属于在成熟分支里,做出一流水平的重要贡献。
实事求是地说,饶毅的博士论文放在全世界属于第一梯队,绝对是优秀的;放在同时代神经科学顶级圈子里属于一流,但不是历史级、宗师级。比绝大多数博士强,但和那些直接奠定诺奖级别工作的博士论文相比,高度、深度、系统性都有明显差距。

1991年,饶毅取得神经科学博士学位之后,立即前往哈佛大学生物化学与分子生物学系开始博士后训练,随美国科学院院士D. A. Melton教授,研究脊椎动物神经诱导的分子机理。一起去同一个学校、哈佛大学同一个系读作博士后的还有斯坦福大学博士毕业的吴瑛。
参考文献:
[1]饶毅.为什么用了九年才获得博士学位?[EB/OL] .2022-07-28, 微信公众号:饶议科学
[2] 饶毅.父亲,饶议科学[EB/OL]. 2023-11-12, 微信公众号:饶议科学
[3] 饶毅. 40年前的研究生成绩记录卡,饶议科学[EB/OL] 2023-07-23, 微信公众号:饶议科学
[4].同[1]
[5]. 饶毅.三十年前留学,欧美同学会(主编):留学改变我的世界[C],南京:江苏凤凰科学技术出版社,2016: 54-57
[6]同[1]
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[8]. 饶毅.我在美国念研究生怎么差点被开除?饶议科学[EB/OL].2024-5-14, 微信公众号:饶议科学
[9].饶毅.:饶议科学[C],上海:上海科技教育出版社,2014:262
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