2024.07.16 内容来源:华大集团BGI
2021年10月,华大集团汪建、徐讯、刘姗姗跟随“奋斗者”号下潜至地球“第四极”马里亚纳海沟,在“挑战者深渊”最深区域进行科考作业。
除此之外,华大人两次登顶珠穆朗玛峰,数次奔赴地球“第三极”青藏高原,还完成了南极、北极科考,联合国内外跨学科团队在科学的无尽前沿探索……
犯其至难,而图其至远。四极贯穿科研的背后,是华大人不畏艰险、勇攀高峰精神的体现。本期内容,华大生命科学研究院院长徐讯讲述科研攀登背后的故事。
我们要做前人想过但没做过的事情
问:这次珠峰计划,整个科研目标和登山目标的拟定过程中,为什么要盯住要创造几项世界纪录?
徐讯:在历届珠峰科考当中,还有人类已有的记录当中,很多数据是缺乏的。在这么高海拔的地方,不管是人体的生理指标、生化指标,还是心理指标,很多数据是缺失的。与其说我们要创造几项纪录,不如说这些东西是前人有想过但没有做过的事情,我们把这些事情做到了,其实我们的初衷就是要补全这些数据。
另外一个层次的攀登珠峰
问:“登峰精神”在华大科研工作中,有着怎样的体现?
徐讯:对于华大来讲,我们做高原适应性的研究,包括解决人类基因组难题、解决疾病难题、探索生物多样性中的科学问题等一系列研究过程当中,其实都是在寻找和发现科学上的新知识,就像登山一样,一次一次地挑战极限,挑战人类认知的边界,拓展我们的视野。所以也是另一个层次的攀登珠峰。
把全世界主要的水稻品种都数字化了
问:在您的科研道路上,攀登过多少座像这样的山峰?
徐讯:其实每一次重大科学成果的突破都是翻过了一座“珠峰”。我刚加入华大时,做的第一个项目是水稻基因组的重测序。在这之前,华大花了很大的精力,把水稻基因组的完整图给“组装”出来了。但是水稻不同个体之间差异非常大,不同品种有自己特有的突变,所以我们接着做的是把水稻不同品种的基因组差别找出来,通过比较野生稻和栽培稻的基因组,寻找人工驯化的痕迹。
这个项目当时是非常有挑战性的,要把实际的农业情况和基因组的情况结合到一起,而且之前没有人做过如此大规模的数据整合分析。但是完成这个项目之后,我们发现,这个问题已经不再是问题了。当你站在山顶的时候,你会发现这个山顶已经是你脚下的平地,不再成为你的挑战了。
所以下一个“高峰”——我们想着能不能把全世界所有水稻的种质资源都摸底排清楚,不再是做几个品种的分析,于是我们后来又做了3000种水稻品种的重测序,把全世界主要的水稻品种都数字化了,中间涉及到大量的数据分析和科研问题。
每一次上顶刊封面,都意味着一次重大突破
问:登上是水稻这座“山峰”之后,还做了什么?
徐讯:水稻相对来说是比较简单的一个物种,我们后面还做了一些更复杂的物种,比如玉米、土豆等。我们就像爬第一座高峰一样,后面也是一座一座的高峰不断往上爬。所以你看到华大的文章墙上有那么多的封面文章,其实这相当于是我们在山顶留下的“合影”。因为每一次能够上封面,都意味着人类科学上的一次重大突破。这就是华大攀登者的精神,永远不会止步于一座高峰,永远会不断地发起挑战,向更高的高峰去冲刺。
国际时空组学计划:希望号召领域内科学家一起攀登的一座科学珠峰
问:最近在爬的一座“高峰”是什么?
徐讯:我们从简单基因组到复杂基因组,从个体基因组到群体基因组,再到疾病基因组,到现在已经不满足于仅仅关注从DNA到表型的中心法则的内容,而是更关注在中心法则的基础上,整个基因组是如何随着时间和空间变化的,最后编译出不同的生命现象过程。这是我们到今天为止还没有认识清楚的疆域,可以说是另外一座高峰。所以,国际上不少科学家和华大共同发起了时空组学计划,希望号召领域内的科学家一起来攀登这座科学的珠峰。
为什么生命能够适应如此广阔的环境?
问:这次珠峰行动除了超声、脑电的数据,背后还隐含着对极端环境下的科研探索,对物种演化、生命起源的研究。我们的多维组学数据,包括对第三极的地质环境、生物痕迹的寻找和生命起源有关吗?
徐讯:在地球上有很多极端环境,比如说深海、南极、北极、珠峰,也就是所谓的“四极”。以前不少人认为在“四极”的很多地方是没有生命的,比如说海拔6000米以上被称为是“生命禁区”,但实际上我们通过多次科考已经发现,上面不仅有生命,而且是有很多不同的生命生活在所谓的“禁区”当中。为什么生命能够适应这样的环境?如果能够研究清楚,我们会对“生命适应性”这个概念有更深层次的理解。
未来,随着环境的变化,随着人类疆域的拓展,生命能不能适应比四极更加极端的环境?反过来讲,生命能够适应如此极端的环境,又和生命的起源有着密切的关系。目前科学界认为生命起源于早期极端的地球环境。我们探索极端环境当中生命的存在,也和研究生命的起源和生命的演化是有密切关系的。所以,“四极”给我们提供了一个非常好的观测窗口,能够去研究生命的起源和适应性。
整个海底世界的生物是“欣欣向荣”的
问:能不能讲一讲两三年前您和汪建老师一起下潜到马里亚纳海沟的目的究竟是什么?探究深渊的生命现象,它是不是又一座生命科学的高峰?
徐讯:深渊其实对人类来讲,是一个非常神奇的地方。之前人类其实多次下过深渊,但是从来没有办法在深渊进行常规的科考和采样,直到中国的载人潜器“奋斗者号”和“勇士号”研发出来。我们出海坐的“奋斗者号”能够到海底1万米,这是我国第一个能够到1万米进行科考采样的深渊载人潜器,这也是目前唯一一次在马里亚纳海沟进行的采样。
通过采上来的样本,我们不仅发现了在海底1万米有大量的微生物存在,而且具有非常多的生物多样性,反映着整个海底世界的生物是“欣欣向荣”的,同时还有很多宏生物,包括像海星、海参,还有一些鱼类、钩虾的存在。这些样本我们都进行了大量的采集,并且都进行了基因组的测序和数字化。
每往前走一步,你都看到不同的风景
问:是什么样的底气,让华大人敢于挑战生命起源这样最基本也是最难的课题?
徐讯:其实所有从事生命科学研究的人,做的工作或多或少都是在回答这些终极问题。它更像是一座大家不断往上爬的珠峰,只不过当你翻过了一座山,以为已经回答了某个问题之后,你发现山顶还在前面。
对于华大人来讲,我们进入了这个领域,就必然面临着这样的问题。但是我们也不会因为山太高了就退缩。只要往前走一步,哪怕只是一小步,都是不断地在靠近山峰。在登山过程中,我想应该也是鼓励自己只要不断往前就行,每往前走一步,都能看到不同的风景,都是离山顶更近了一步。
所以面对这样重大的难题,像生命起源、意识起源、生命是什么等,我们都是不断地在一小步一小步往前挪,也许速度会很慢,但是人类的步伐整体是在不断往前的。我们始终相信,我们终究会走到珠峰峰顶,也许不是我们自己到达,但是人类的科学认知最终能到那里。
科研是有用的,最终会变成人类前进的动力
问:在科研的道路上面,最吸引您的究竟是什么?
徐讯:科研给我带来的最大吸引力是,第一,它是有用的,你做的所有的工作最终都会变成人类前进的动力。第二,你永远可以看到新的风景、新的突破,这是科研非常让人着迷的地方,永远可以求新。
华大一方面有大目标,另一方面是立足脚下
问:有条件上,没条件创造条件也得上,是这种劲儿是吧?
徐讯:我刚加入的时候,华大刚从北京“举家”南迁搬到深圳,那个时候一穷二白,真的是啥都没有。但是在那种时候,大家讨论的还是怎么为国争光,还是怎么攀登科学的珠峰。
华大的这些科研工作者都是以“科研民工”自诩,我觉得这是一个非常好的心态。首先我们做的事情就是得踏踏实实的,一砖一瓦垒起来,不是说我有一个奇思妙想,这个事情就搞定了。科研工作跟登珠峰一样,得一步一个脚印,是一砖一瓦最后才能把科学大楼盖起来,所以还是要脚踏实地。华大一方面有大目标,另一方面我们还是立足脚下,立足于实实在在的每一步。