刘春明:科学之游戏规则
![]()
一、成长经历
1. 入门生物学
一个人的生活中有很多偶然和必然。
对我来说,学生物纯属偶然,但后来从事生物学研究却有很多必然。
由于父母都是语文教师,所以从小就受到一些文学的熏陶。初中和高中期间我的语文成绩一直是所有功课中最好的。然而,上世纪七十年代末是重理轻文的年代,我接受得一直是“学好数理化,走遍天下都不怕” 的影响。因此,在78年底文登一中开始分文理班时,我义无反顾地选择了理科。我的语文老师曾因我放弃走文学之路而惋惜。至于理科学什么专业,将来干什么,当时都一无所知。
我的打算是从数理化里面选一门,总归不会太坏吧。紧张忙碌的高考生活,居然使每餐4分钱菜金的伙食变得如此美味。当时的高考理科要考语文、数学、物理、化学、政治五门课。高考结束之后回家大睡了几天,终于从长时间的劳累中恢复了过来。
不久,高考成绩下来了,阴差阳错,我的成绩除了语文就是物理较好。读文科是没戏了,报志愿时便集中在与物理有关的专业上。第一志愿选择了青岛海洋学院的海洋物理专业,至于这个专业是学什么的根本不知道。很不幸,或者应该说很幸运,海洋学院没有录取我。录取通知单上写的是我没有报考的学校和专业 — 山东师范学院(现在的山东师范大学)生物系。
高中时学校没有生物学课,所以当时对生物学差不多是一无所知。我当时感觉很懵,不知道将来能干什么。
翻箱倒柜,终于从爸爸的书堆里找到了小时候看过的唯一一本与生物学有关的书。书名好像是米丘林遗传育种学翻译 的小册子,主要是讲如何做嫁接,如何将西红柿和土豆接在一起,使其上边结西红柿,下边长土豆。仔细看过之后,兴趣便来了,色彩缤纷的花花草草也历历在目了。童年的很多时光是在昆嵛山脚下的一个小村子里度过的,春天的迎山红,夏天的黄花菜和百合,秋天的各种瓜果一下子从记忆深处浮现出来了。我当时的想法是学生物学应该是跟花草打交道,总不会太差。
后来学过遗传学,才发现米丘林遗传学的很多观点,特别是南种北调的获得性遗传学的观点,实际上是站不住脚的。但不管怎么说,这是我看过的第一本与生物学有关系的书籍。
数周之后,我搭上了去济南的火车。我的生物学学习生涯就在偶然之中开始了,可后来却居然爱上它了。
记得当时有个文革电影,里面有一流行词叫“先结婚后恋爱”,生物学对我来说,基本上也是如此。先进门槛,再培养兴趣。然而我们班有的同学到大学毕业也没有找到对生物学的兴趣,因此改了方向,或走了从政之路。
回头看来,从高中到大学,实际上是人生中选择兴趣的第一个重要转折点。生物学、数学、艺术、法律、工程和哲学,是完全不同的领域。错误的选择可能会使一个在某方面非常有潜力的人失去成功的机会。比如有些人生来形象思维好,适合从事美术、设计或建筑等方面的工作,相反,那些逻辑思维能力强的人,适合学法律、哲学或生物学。人的潜力虽可通过后天培养,但不可否认是有相当多的部分是由遗传因素决定的。
2. 决定作博士
对我来说,决定读博士是一个艰难的过程,花费了相当长的时间。因为一直没有想好,是否要一辈子搞学问,以及要搞什么学问。这是每一个想读博士的人首先要问自己的两个问题。毕竟这个决定将影响你一生所从事的职业。
从1970年1月入小学开始到1987年9月研究生毕业,经历了连续17年半的漫长学习过程。当拿到中科院上海植生所的硕士学位时,我已感觉疲惫不堪。虽然当时导师许智宏先生曾说服我继续攻读博士学位,但是我知道我做不到。我需要休息一下,喘喘气,思考思考自己究竟想做什么。当时我已经对未来有些茫然了,尽管对科学已经有了一点感觉,并且在《试验生物学报》上发表了两篇文章,但苦恼也随之而来。最烦心的事情莫过于发现做科学的无休止性。在没有做科研之前我觉得自己懂得很多,但是当我花了几年心血去研究它时,却发现我不懂的问题非但没有减少,反而更多了,这使我痛苦不堪。
最后我还是回到了我的母校山东师大,开始了我的助教生涯。从给本科生带遗传学试验开始,到后来教遗传学课,我发现自己还是比较喜欢教书的。面对学生我可以把我所学到的知识,把我对科学的理解传授给他们。兴趣来的时候,还可以在教堂里尽情地发挥一番,那种感觉还是挺惬意的。
在短短两年的教书生涯里,我最大的改变是在众人面前说话不再胆怯了。这点改变对我以后的发展是一个很大的帮助。但是,让我不能接受的问题也来了,我从小就对人的形象不敏感,很多人在我看来长得都很像,所以我很难把学生区分开,更不用说准确叫出他们的名字了。这对做老师的人来说,是一件挺不可忍受的事情,成了我跟学生交流的一个障碍。
在山师工作期间,同时也在做一些棉花体细胞胚发生的研究工作,并很快取得了一些进展。完成了一篇《植物学报》的论文,还写了两篇生物工程方面的综述文章。用许先生的话说,我的手很灵,观察也很仔细,比较适合搞研究。
1989年,正好有一个机会,人事部专家司向新家坡国立大学派遣电脑和生物工程方面的研究人员,许先生推荐了我。在半年讲师团锻炼之后,1990年2月,我乘上了去新加坡的航班,到国大建成不久的细胞与分子生物学研究所(IMCB)蔡南海教授(Nam-Hai Chua)的实验室工作。蔡先生是新加坡籍的华人学者,是我见过的最聪明的学者之一,在近代植物分子生物学的很多领域都做出了突出贡献,有很大的影响力。平时大家习惯上称他为Nam,他除了在洛克菲勒大学有自己的实验室以外,还远程指导新加坡实验室的工作。跟Nam作研究,有苦有乐(后面会详细介绍)。
在这里,跟许先生更像同事关系,当时他已经是上海植生所的所长,每年在IMCB工作2-4个月。应该说真正走近我的这位师长就是从这个时候开始的。每天午餐时或晚饭后,我们经常有机会一起聊天,从他那里学到了很多做人、做学问的技巧。他那种柔中有刚的性格造就了他的人格魅力,正是这种魅力,使他能够成为中国科学院副院长和北大校长。这是后话。
当时和我一起共事的还有我非常钦佩的中国农科院生物工程中心的贾士荣教授。贾先生同我在1985年第一次见到时没有太多区别,是一位很慈善的学者。另外还有来自马来西亚的潘永忠先生(Eng-Chong Pua)和来自印度的阿涅尔(Anil Kush)博士。
每个礼拜五下午,许、贾、潘、阿和我五个人会一起去职员俱乐部(Faculty Club)。我们是那里的常客。几个忘年之交,一边喝啤酒,一边聊天。跟他们几个前辈在一起,我学到了很多东西,也明白了做科学中的不少有趣和无聊的事情。当然发发牢骚,讲讲老板的“坏话”也是乐趣的一部分。这个难忘习惯一直持续了三年。后来才知道喜欢泡酒吧是科学家的特点,在那里大家一边喝酒,一边聊天(没有人劝酒),互相启发,很多重要的思路就是在酒吧里诞生的。后来去剑桥时还特意去了杰姆斯-沃特森(发现双螺旋的两个人之一)自传中提到的那个叫“鹰(The Eagle)”的酒吧,一个很平常的英国人开的,连音乐都没有的酒吧。
在新加坡开始的一年半做得很辛苦,前后做了两个题目,一个是油棕的组织培养,另一个是火鹤花的快速繁殖。两个项目都挺没劲的,基本上没有找到苗头。做实验选材是很关键的,没有好的材料系统,很难做出好的结果。当然选什么实验材料与知识的大环境有关。这期间的唯一收获是抽空跟我的同事米兰(Mee-Len Chye, 一位不大会讲中文的华裔女博士,现在港大)和阿涅尔学了一些植物分子生物学的技术。这些技术为我第三个课题的开展打下了基础。
有一天,Nam找到我,说我们应该搞合子胚培养。为换这个方向,我跟他在电梯里吵了一架。当时日本Osaka实验室pin突变体的工作刚刚发表,证明了pin突变体的表型是由于生长素的极性运输被阻断引起的。其论文中最有趣的结果是发现可以利用生长素运输阻断剂处理植物,从而模拟突变表型。Nam让我研究一下在合子胚的形态发生过程中是否有生长素的参与。要做这样的实验,首先需要一个体外的胚胎培养系统,特别是将形态发生之前的原胚取出来,在体外培养。胚胎培养在当时主要是一种育种辅助手段,用来挽救远缘杂交育种过程中出现的胚胎发育失败,这些胚胎由于没有合适的胚乳环境,多数在发育到心型胚或鱼雷胚时期开始败育。
在国际上胚胎培养能够达到的最小记录是由莽聂耳1976年创造的。他通过设计双层培养基成功地培养了直径50微米的晚期球形胚。但是对我来说这是远远不够的,因为在这一时期胚胎的基本形态结构已经建立了。我们必须要从30微米以下的原胚开始(8-16细胞)培养,否则研究激素运输的工作就没法开展。我认为想把1/33毫米的胚胎在显微镜下找到,并在体外培养成活,简直是天方夜谭的事情。后来证明Nam是对的。
争论归争论,我还是接手了这个项目,而且很认真地做了。我查了很多资料。其中瑞斯马等人在1952年所做的工作对我的启示最大。他们发现早期的植物胚胎生长在一个非常高的渗透压环境里,这一结果促使我想到设计高渗透压的培养基。另外一个重要因素是发现谷氨酰胺对早期胚的发育是必要的。经过半年多的试验,一个非常漂亮的合子原胚体外培养系统便建立起来了(刘春明等,Plant J. 1993)。
利用这个系统,我研究了生长素极性运输在器官形态发生中的作用。我发现了一个后来看来是很重要的现象 — 植物通过生长素的运输极性来控制叶器官的发生位置 (刘春明等,Plant Cell 1993)。
这样到我三年合同到期时,我开始对做研究产生了兴趣,同时也有了做博士的欲望。这一个决定经历了六年的时间,也许对有些人来说是一个挺大的时间浪费,但对我来说是完全值得的。对于我,没有任何其他职业能够像做科学这样自由地追踪自己的好奇心,通过自己的思索和研究找到问题的答案。对植物的好奇,使我有了永远做不完的问题。
没有这个过程,我想即使我选择去做博士了,也可能会半途而废的。