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孟安明:小小的斑马鱼成就大科研梦想

摘要 : 2007年新增中国科学院院士、清华大学优发国际与技术系教授孟安明为他的实验模式动物——斑马鱼专门准备了一个大大的房间,在这个充满了上千个海蓝色鱼缸的房间里,饲养着几万条斑马鱼,这种小鱼最长也不过有人的一个小拇指长,身上有着浅浅的斑斓的花纹。正是以这种小小的鱼类的胚胎发育过程为研究对象,孟安明带领科研团队揭示了多个新基因在脊椎动物胚胎的胚层
孟安明:小小的斑马鱼成就大科研梦想
2007年新增中国科学院院士、清华大学优发国际与技术系教授孟安明为他的实验模式动物——斑马鱼专门准备了一个大大的房间,在这个充满了上千个海蓝色鱼缸的房间里,饲养着几万条斑马鱼,这种小鱼最长也不过有人的一个小拇指长,身上有着浅浅的斑斓的花纹。正是以这种小小的鱼类的胚胎发育过程为研究对象,孟安明带领科研团队揭示了多个新基因在脊椎动物胚胎的胚层和组织器官形成中的功能和作用机理。 1998年,孟安明从美国回国,来到清华大学白手起家组建了国内第一家以斑马鱼为模式动物的发育生物学实验室。9年时光转瞬即逝,孟安明以出色的成果证明了中国学者在发育生物学方面的杰出研究能力。 科学研究需要极度的耐心和毅力 动物,当然也包括人类,都是由单细胞发育为多种组织、多个器官构成的个体,这个发育过程受到了基因的表达、信号的传导以及环境等多方面的影响,如果任何一个环节失常,都会导致胚胎的异常发育,造成畸形和缺陷。破解遗传基因在生命诞生和成长过程中的作用机理一直是人类的梦想,发育生物学就是这样一门探索生物体从精子和卵子的发生、受精、发育、生长直至衰老死亡的过程及其机理的学科,其需要遗传学、细胞生物学、分子生物学、生物化学等学科知识和技术的综合运用,富有挑战性,但同时也是近年来世界上生命科学最活跃和最激动人心的研究领域之一。 孟安明本科时学农学,在英国的博士阶段专攻的是分子遗传,到美国做访问学者时又对发育生物学产生了巨大的兴趣。他的这种多学科的背景无疑让他在发育生物学领域具有很多优势。 斑马鱼是一种约3-5厘米长的脊椎动物,它的许多基因及发育机制与人相似,一对斑马鱼每周可以配种产生上百枚胚胎,而且早期胚胎透明,都是在体外生长发育,通过显微镜,可以很好地观察到胚胎各个时期的发育过程,可操作性强,而且成本低。如果通过实验,就可以知道哪些基因在控制、影响斑马鱼的生长发育。 孟安明目前主要关注的是TGFβ、Wnt、FGF等信号通路中的介导因子和调节因子,了解它们对相关信号通路的作用机理,通过诱变、转基因等手段了解它们在胚胎发育的中胚层诱导、神经诱导、背腹分化等方面的功能,这可以为了解人类出生缺陷的分子机理提供借鉴数据。 与生物学的一些其他分支不同,由于斑马鱼的性成熟周期是3个月,每天像人一样昼夜作息节律,这使得相应的研究工作必须配合动物的生活规律;而且胚胎的发育是一个连续的过程,需要随时观察。 “搞我们这种研究急不得,需要耐心和毅力,偶尔还需要半夜2点以后观察胚胎的发育情况。”孟安明说。 孟安明领导的科研团队常常会做大量的细微到分子层面的实验,无论从实验难度还是从实验的量上面要求都很高。比如,要验证一种设想,需要设计多个实验方案,而每个实验方案都需要多次重复。 “搞科学研究的,要对一个问题孜孜不倦地探索答案,而不是遇难而下。”他说。 正是以这种锲而不舍、勇于探索的精神,孟安明带领实验室的学生以斑马鱼为模式动物,建立了活体胚胎中基因表达调控的研究体系,克隆并阐明了多个新基因在脊椎动物胚胎的胚层和组织器官形成中的功能和作用机理,特别是在TGFβ信号对胚胎发育的调控作用方面取得了一系列的研究成果。 2004年10月,孟安明与陈晔光教授带领科研团队在著名的《科学》杂志上发表了论文《斑马鱼Dpr2通过促进Nodal受体的降解抑制中胚层诱导作用》,阐述了在世界上首次发现的一种动物胚胎发育调控的新机理,为揭示人的出生缺陷之谜提供了新思路。 此外,孟安明作为通讯作者还在国际知名刊物《发育细胞》(Developmental Cell)、《欧洲分子生物学会杂志》(EMBO Journal)、《发育》(Development)、《发育生物学》(Developmental Biology)等发表论文30多篇,作为第一作者还在《美国科学院院刊》(PNAS)、《血液》(Blood)等高水平学术期刊发表多篇论文,这些论文得到了国际同行的诸多引用。 孟安明与陈晔光教授合作的科研成果“调控动物胚胎中胚层形成的一种新机理”,被评选为2004年度中国高校十大科技进展。由于他在发育生物学方面杰出的成就,2007年,他被授予“何梁何利基金科学与技术进步奖”。 此外,在畜禽分子遗传育种领域,孟安明最早将DNA指纹技术引入我国,以其预测杂种优势和寻找蛋重的分子标记都取得了好的成果,作为骨干完成的成果获得过国家科技进步二等奖和北京市科技进步一等奖。 培养学生的诀窍是 要经常和学生在一起 从每天早上8点多工作到晚上11点以后,没有节假日,孟安明几乎天天如此。他说,既然要求博士生经常在实验室做研究,自己就要做出表率,一方面是自己的工作确实需要,另外一方面让学生想找就能够找得到他。 孟安明说,培养学生的诀窍无他,关键是要常常和他们在一起。 “尽管很累,但是会对他们的成长很有帮助。”孟安明说。 在实验室定期举行的组会上,孟安明常常和学生们一起研讨别人已经发表的论文,有意识启发学生从已经发表的科研成果中找出不足,鼓励他们建立起自己判断问题、发现问题、解决问题的能力。他还认为,教会学生用批判的眼光去看待问题是培养学生科研素质的一个关键。 他给学生常常说的话是“不怕做不了,就怕想不到”,如果要验证一个科学的设想,如果能够想到的10种验证方案可以实现3种,就要去做3种,以验证这个设想的正确性。 “只采用一种方案去验证,然后把结果拿去草草发表论文,这样的行为我是不赞成的。”孟安明说。 除了学术研究,孟安明对于学生的为人处世也要求严格。 “他们还都是孩子,跟我的小孩差不多大小,该批评就要批评,有毛病就一定要纠正,要有耐性,科学工作者不只要会做研究,还要会做人。”孟安明说。 在他指导的博士生中,已毕业的赵珏和张丽霞分别获得2004年、2005年清华大学优秀博士论文一等奖,张丽霞的博士论文入选2007年全国百篇优秀博士论文。 除了培养博士生之外,孟安明常年担任生物系本科生专业选修课《发育生物学》的主讲教师、也讲授《分子生物学》和《发育生物学进展》等研究生课程。以《发育生物学》来说,这是一门更新发展速度非常快的学科,孟安明给学生选用的英文课本3~4年就要改版一次,为了讲好课堂上的45分钟,孟安明往往要在课前花几个小时查阅大量的文献和资料,他讲授的《发育生物学》已经成为生物系最受欢迎的专业课程之一。 “我素来认为,干一行要爱一行,我既然是老师,就要对得起学生,就要尽力把我的课教好,把学生培养好。”孟安明说。 科学家要有长远的眼光和宽广的胸怀 孟安明认为,做基础研究的目的,就是认识自然,破解基本的生命现象,从而为人类服务,这是科学家的责任。 “从根本想不到怎么应用的基础研究,到可以直接为人类服务的成熟技术,这中间还有很长的一段路要走。所以说基础研究是一个长期的添砖加瓦的过程。我们做科研要有更加开阔、更加长远的眼光,不能够急功近利,否则就难以完成科学家基本的使命。” 对于已经取得了成果,孟安明说:“生命科学未知的领域有很多,我只是做了我想做的一点点,而且我一个人也是难以取得任何成绩的,已取得的成绩都是靠我的同事、我的学生等大家共同的努力去完成的。研究胚胎发育的工作我做到退休也做不完,仍然有很多的东西值得我去探索。” 孟安明认为,生命科学的探索工程浩大,单凭一己之力是难以攻克一些难题的,所以合作是一种必然。孟安明说,“我们实验室的工作能够开展到今天并且有一定的成就,其他实验室给予的合作与帮助是功不可没的;我们的工作有相当的一部分也是在别人已经积累起的成果的基础之上进行的。” 孟安明认为,科学家要有大度的胸怀和开阔的眼光,尽个人所能推动科学的车轮前行。 孟安明,生于1963年,清华大学优发国际与技术系教授、博士生导师、教育部“长江学者奖励计划”特聘教授。1983年7月获西南农业大学学士学位;1990年11月获英国诺丁汉大学博士学位;1996年3月至1998年8月,在美国佐治亚医学院分子医学与遗传学研究所做访问研究;1998年9月入选清华大学“百名人才引进计划”。曾获国家科技进步二等奖、北京市科技进步一等奖、香港求是基金会“杰出青年学者奖”、国家杰出青年科学基金、教育部跨世纪人才基金、教育部高校“优秀青年教师奖”、教育部“优秀青年骨干教师”、霍英东青年教师基金等。2007年当选为中国科学院院士。 作者:网友 点击:
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