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21编者按:本来以为牛年会很长,结果又到了扔掉整本挂历的时候。莫伤感~松鼠会辞旧迎新传统节目“科学圈圈坐”又登台亮相了!活动名为“圈圈坐”,除了想表达访谈顺次进行之意,还希望能传达出科学的传递精神。请听科学人来讲述他们的科学和八卦,牢骚科学事业的小小趣事,回顾科学事业之进展,展望更美好的未来。

回首去年(去年在这里),大家怀着张扬的心走上新路,如今令人叹为观止的美女denovo有了denovo2.0,木遥竟然飘忽地转战去了法国,DNA回归地球对面,而悲惨的桔子,同一篇paper的实验仍在补……

新年新气象,松鼠们决定扩张势力,把资深科研中人们请上圈圈的椅子,第一位推出的是芝加哥大学演化生物学系龙漫远老师。龙老师是一位儒雅而干练的学者,致力于研究新基因演化的分子机制,以及新基因如何在群体中稳定下来。他身在科研一线,心系科普,是松鼠会的老朋友,本身也是资深的写手。龙老师酷爱文学,尤对古典文学深有造诣,家里处处是书,以便“书不离手”。

至于后面坐圈圈的人,保密……


记者的话:深秋的夜晚,我在一片寒意中准备对龙漫远老师的采访。一个学界响当当的名字,一个素昧平生的教授,一个有些遥远的人物。我对着一堆写下的问题,开始担心生平第一次采访会变成怎样的言不投机。绷不住了,在MSN向桔子大喊大叫:“我好紧张啊!!”忙碌中的桔子面不改色地递来一颗定心丸。果然,电话那头的龙老师就像桔子描述的一样,平易得不能再好说话了。甚至抢了我的角色,率先提问:“我能为你们的活动提供什么样的帮助呢?”(桔子救命,圈圈坐的指导思想是什么来着……)来不及了,我只好“@#$%^&&*……”。“好的”。长吁一口气,一场和风细雨海阔天空的谈话就此展开……

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“精卫”传奇

安婆婆(下简称安):您是研究基因起源的,你们怎么决定一个基因是不是新基因呢?这好像是一个很模糊的概念……

龙漫远(下简称龙):不啊,一点也不模糊。比如有的基因人身上有,黑猩猩就没有。而人和黑猩猩的共同祖先是在500万年以前。也就是说,这个基因出现的时间不超过500万年,相比地球四十几亿年的寿命,这是很短暂的。那么这个基因可以说是很新的。这是非常明晰的概念。

:那您所发现的“精卫”基因和其他的新基因相比有什么特殊的地方呢?

:就特殊在它是第一个被发现的新基因。在这之前人们一直有个旧观念,认为基因都是很古老的,随着生命的初期形态一直演化到现在,而根本没有想过它们会在半途中冒出来。并不是说发现新基因是件技术上特困难的事,而是人们观念上压根没往那方面想。

:噢,那是什么促成您摆脱了这种旧思路呢?

:(笑)我有点像种瓜得豆——或者种豆得瓜?十几年前刚开始做研究生的时候,是在实验室里“玩数学游戏”。简单说说,上世纪有个叫木村资生的日本人提出了一个著名的“中性演化”理论来解释基因的进化,而我的工作就是针对果蝇的两个种中假基因的DNA突变,经过高度数学化的分析,来验证这个中性演化论。

可是我意外地发现,这些突变超过90%都发生在密码子的第三个位置上(小贴士:一个遗传密码子由三个核苷酸组成,第三个位点上的突变很多情况下不改变基因的功能)。这是什么意思呢?如果这是一个假基因,它是没有功能的,就不会受到自然选择的压力,那么突变应该随机地发生在各个位点。反过来看,现在90%的突变都集中在第三个位点,其他位点的突变都被淘汰了——也就是说,不影响功能的突变保留下来,影响功能的突变被淘汰——那这个基因应该是有功能并受到自然选择的!

从实验中可以测出,这个基因非常年轻,只有300万年。我意识到它是一个有功能的新基因,而不是大家以为的假基因。

那是我研究生的第二年。从那以后,我就从一个玩数学的,变成了一个实验狂。我昏天黑地的做实验来验证自己的猜想。学术界最初对这种离经叛道的说法并不承认,大家都还抱着基因都是非常古老的观念,一位名望很高的前辈生化学家还很愤怒地给“Science”写评论驳斥我发表在上面的结果。但是很可惜,这一次他的数学不够好,他算错了。

六七年后,更多的实验结果应证了我的发现,支持的学术论文陆续地出来,新基因的理论渐渐地被学界所接受。十年之后,它成了教科书中入门学生的第一课。

:哇,这么说来,岂不是博士课题做到一半,扔了,转投一个全新的无人涉足的东西,还是个违背主流的方向…… 您当初怎么就知道一定能成呢?太危险了……

:哈哈,因为我对我的逻辑和数学有自信。数学的好处,就在于它能为你的推理提供严密的证据。有了数学上的分析,我不光坚定了自己的方向,而且是越走越有自信。我从来不“推销”自己的理论,而是靠后续的更好的工作和证据来证明它的正确性。

:哈!说到数学,我们中国学生应该普遍有自信吧。

:中国学生确实可以学得很深,但是论知识面的宽度,美国学生更好。

有眼界的少数派

:我们国内对本科生的培养,从一开始就上很专的课程。我们学得很深,但是到头来会有不少东西用不上。说个好玩的美国人用来教育他们学生的话:Try  to know something of everything before you know everything of something. 什么都知道点,别只是局限在老师讲的事情里。眼界宽一点,找到了研究的方向,再去深入钻研。而我们似乎很强调后者,却忽略了前者,觉得蜻蜓点水一样地学是不好的事情。

:对啊对啊,如果我对一个东西只懂点皮毛,是不敢出去和人讨论的。不然一开口就被行家看出了破绽,说你这里错,那里也错……

:是咯,这是我们教育系统的另一个不足。中国礼仪之邦,把个人尊严看得很重,很爱面子。普遍的不允许犯错误,就导致了学生不敢犯错误,继而不敢提出反对意见——你去纠正老师的理论,顶撞他,将来找工作怎么办?而美国学生更敢于表达自己的意见。像我的课上,总会有不少美国学生来和我辩论。即使他错了也没关系,关键是要有这个意识去讲出来。

:那前提也得是有您这样的老师才行哪。如果大家都对表达意见的人不宽容——就像松鼠会的帖子时常遭遇跟贴指责……

:哈哈哈,我告诉你啊,被人骂其实不要紧的。他骂你说明他在看你的东西啊,有人看就说明传播出去了啊。骂你没关系,关键是要有自信,有信心自己说的东西是对的有价值的。这个对自己的准确评价才是重要的。我做“精卫”基因,体会到新的发现总是少数人先做出来的。少部分人在特定的环境,敢于当少数派,坚持自己的观点,才会有创新,社会才会进步。

提到异想天开和创新,再给你说个好玩的。

男性的末日?

:8年前,我的课题组发现了一件怪事:很多控制雄性生殖的基因在逐渐逃离性染色体。如果照此趋势,性染色体就慢慢变得不像性染色体,就是说今后的男人……

:就变得男女不分了!!

:哈哈,大家是这样猜想的——而且不仅是猜想,从数理统计的分析来看,这些基因的逃离速度是相当稳定的,没有变慢的倾向。那么男人失掉性染色体目前看来是必然会发生的,在几百万年之后。感兴趣的话可以看看我们2004年发在Science 上的文章。去年纽约时报的科学版记者专门就此撰文介绍,读者在跟贴中对男性的未来提出了各种有趣的猜想,比科幻还好玩。

:那那那……常染色体有没有可能向性染色体转化呢,作为一种补救?

:当然,当然。所有性染色体都是常染色体演化过来的呀。比如人性染色体上的某些基因,在鸡那里就作为更古老的前身出现在常染色体上。我们尽可以猜想,在雄性染色体失掉性染色体的基因之后,别的常染色体又开始演化成新的性染色体。那会是一种什么结果?

你知道秀丽新杆线虫么?它们绝大多数都是雌雄同体,自己的精子和自己的卵子结合生下小线虫。从进化上来说,它们跑在了人前面,是一种性染色体经历了更悠久变异的物种,具有和我们完全不同的性别模式。

:这真是越研究越复杂啦!

提问比解答还重要

:您在自己网页上的 General Research Interest 中提出了几个大方向上的问题。比如“产生新基因的分子机制是什么?”“新基因是怎样在群体中传播并稳定下来的?”“年轻的基因接下来将如何演化?”等等。可是您刚才说的,好像并没有完满地回答这些问题,反而使整个图景变得更复杂了。

:是的,科学研究者总是在解决一个问题的过程中发现更多的问题。科学就是这样发展的,这是好事情。困惑越来越多,在解决它们的途中,我们对自然的了解也就越来越多。而且伴随着人类视野的改变,许多非自然科学范畴的观念也将受到影响,得到更新。

举个例子,哈佛大学的爱德华·威尔逊(Edward O. Wilson)就曾提出人性的某些方面可能是有生物学基础的。这个结论可能改变传统的社会学的研究方法。像人们原来认为同性恋是教育方式不当造成的,但近年的生物学研究发现这有可能是遗传基因突变的结果。那么社会学中对同性恋问题的处理,就需要另加考虑了。

还有个例子是语言学上的。我们讲话,主谓宾结构,这种约定俗成的语序通常认为是后天社会活动中习得的。可是最近英国有人发现,语序方式也可能是基因控制的。他们找到了一个家族,许多成员的一个叫做FOXP2的基因发生了突变,伴随着这些成员说话时语序的紊乱。

:真有意思。嗯,解决问题的过程是很有趣,可是您觉得有希望看到自己提出的那些大问题都得到解决么?反正我是觉得自己目前感兴趣的问题,虽然非常非常想知道答案,但有生之年应该是没戏了。一想到就很沮丧。

:哦?我不觉得看不到答案是一种遗憾啊,不能解决的问题才给人希望。或许你可以听听我的建议哦。

我们人类智慧的进化,是一个从愚昧到理性的过程。我们的大脑容量在进化中不断增加,因为我们从来没有停止过思考,理性有无限的发展空间。什么时候问题都有答案了,这种思考就停止了,才是真的遗憾呢。知道人类的智慧不会止于自己的有生之年,而是会继续延伸,不是一种希望么?

况且,寻找问题的答案还不是最重要的事情呢。青年学生在开始接触一个领域的时候,都是奔着答案而去的。导师是提问者,做学生的努力去回答。可是要成为一个出色的研究者,发现问题比解决问题更重要,找到问题才是关键。还是那个哈佛的威尔逊,他跟学生聊天,说我告诉你们在学术界出名的三个方法。第一,发明一种新技术,比如PCR,然后大家都来使用,你就出名了;第二,发现一个新物种,你也出名了;第三,我不说了,对你们而言太难了。哈,故意卖个关子,他这第三个方法就是“找到一个新问题,然后解决它”。爱因斯坦也曾经说过类似的话,提出问题可能比解决问题更有挑战性。

:(呆愣好几秒)很有道理……我回去要好好想一下。

:好学生不会轻易同意别人的观点哦,你也可以提出不同意见嘛!

后记:事先约定的一个小时真是转瞬即逝。最后我还很八卦地追问龙老师会不会分些时间写科普,木有料到老师仰天大笑三声:“我已经给上海的科学画报纪念达尔文的系列写过开场白,讨论为甚么‘进化’在许多情况下是一个错误的翻译。你八得不够及时哟。”在他眼中,科学和科普是紧密联系的,没有理由轻视传播的作用。他还鼓励自己的学生去写作,鼓励松鼠们坚持写下去。“有别的问题再打电话给我!”好的龙老师,等我有不同意见了,再打电话给你!

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  1. 此denovo是刚译了海因莱因THE MAN WHO SOLD THE MOON 和Methuselah's Children的那位在新加坡的D姐吗? 啊。。。。。。

    • 我要显摆,我要显摆……我采过龙老师,还和他一起吃过饭。

  2. 看到松鼠会的新年新气象,真开心!
    新的一年里,祝福你么!

    更多的创意,更多的成就!

  3. 龙老师真是我的知己呀,他说的很多话正是我现在的感受。

  4. 以前一直觉得研究自然科学的人很古板很严肃,但松鼠会把这个观点颠覆的连渣儿都不剩了。

  5. 「可是我意外地发现,这些突变超过90%都发生在密码子的第三个位置上(小贴士:一个遗传密码子由三个核苷酸组成,第三个位点上的突变很多情况下不改变基因的功能)。这是什么意思呢?如果这是一个假基因,它是没有功能的,就不会受到自然选择的压力,那么突变应该随机地发生在各个位点。反过来看,现在90%的突变都集中在第三个位点,其他位点的突变都被淘汰了——也就是说,不影响功能的突变保留下来,影响功能的突变被淘汰——那这个基因应该是有功能并受到自然选择的!
    从实验中可以测出,这个基因非常年轻,只有300万年。我意识到它是一个有功能的新基因,而不是大家以为的假基因。」

    抱歉看了幾次,始終不明這一段.是否發現突變原來多發生在第三點,所以本以為沒有功能的假基因其實有功能?

    • 同感,看了几次没明白,想的答案也如楼主所说。请哪位专家解释一下,如何发现的新基因。谢谢!

    • 意思是不是这样的呢(我也不太确定):密码子的第三个碱基发生改变时,通常它对应的氨基酸仍保持不变(就是多个密码子对应一个氨基酸,而这多个密码子通常都是第一,二碱基是保守的,变化在第三碱基上),这样蛋白质的结构便不会变化,其功能也就不会变化了.而假基因是指基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的DNA序列,也就是说假基因虽然看上去很像基因,但实际是不具有功能的,这样,它不具有功能便不会受到自然选择的筛选,打个比方,就像你既没有对社会做出贡献,又没对社会造成危害,那么你吃白饭社会也是不会让你消失的,而由于社会任由你自生自灭,不会管你,那么不管你是发生了什么变化,只要你还是既不好也不坏,对社会没有影响,你还是可以存活下来的.
      同样的道理,普通的基因如果在密码子第一,二位的碱基发生变化,通常其编码的氨基酸也会发生变化,如果氨基酸性质差异太大的话,甚至会导致蛋白质结构发生改变,从而使功能变化,这样基因有可能变好或者变坏,但多数情况是会变坏的,这样自然便会淘汰掉它,这就是为什么现存的几乎都只是在第三个碱基发生变异.而假基因则不同,由于它不编码蛋白,即使第一,二位发生变异,也没什么影响,变化的只是它自己,对生物体并不造成什么危害,自然选择没办法淘汰掉它.
      而文中如果那个基因是假基因,那么现存的就应该有发生第一或者二位发生变异的情况存在,由于随机的关系,前两位发生变异的频率应该与第三位差别不大,但龙老师发现那个基因变化的大多数情况都是在第三位,这就说明发生在第一,二位的情况被淘汰掉了,唯一的解释就是这个基因是有功能的,它编码了蛋白,密码子前两位碱基的变异导致了蛋白功能发生变化,这样才会表现出来,才会被自然选择发现并淘汰掉,所以龙老师认为这是具有功能的基因,并不是什么功能都没有的假基因.
      以上是我个人理解,也不知道对不对.
      PS:我好像快爱上龙老师了,楼主可以把龙老师的联系方法给我吗?不胜感激.
      他在北大的主页我打不开.

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