近10年來，中國生命科學加速發展，涌現出一批改寫世界生命科學版圖的重要成果。在這一重要基礎研究領域，高水平研究型大學作為國家戰略科技力量的重要組成部分，如何發揮優勢，履行使命擔當？

科技日報記者和《清華大學學報》（自然科學版）近日開展聯合訪談，邀請結構生物學家、清華大學副校長王宏偉教授，微生物合成生物學家、清華大學合成與系統生物學中心主任陳國強教授，暢談清華大學作為高水平研究型大學，是如何在生命科學領域建立較高學術聲譽的。

主持人：朋友們大家好。觀察實際，觀照實踐，關注有科學意義的經濟社會話題，有經濟社會意義的科學話題。歡迎來到科技日報客戶端《觀實》頻道。本期權威對話由《觀實》頻道和《清華大學學報》（自然科學版）共同主辦。今天我們榮幸請到了結構生物學家、清華大學副校長王宏偉教授。

王宏偉：大家好，我是清華大學王宏偉。

主持人：微生物合成生物學家、清華大學合成與系統生物學中心主任陳國強教授。

陳國強：大家好，我是清華大學生命學院陳國強。

主持人：我是主持人王學武。

對話現場

在應用方面我們並不落后

主持人：2022年《科學》評選出的十大科學突破中，黑死病如何改變歐洲人基因的新見解、RSV疫苗取得突破進展等均來自與生物及醫藥領域相關的研究。去年諾貝爾生理學或醫學獎授予了“在已滅絕古人類基因組和人類進化方面的發現”，這對世界科技意味著什麼？

王宏偉：過去這些年，生命科學的發展非常迅速，也產生了一系列重要成果，生命科學的十大進展中很重要的一些項目，包括去年的諾貝爾生理學或醫學獎的發現，都是過去十幾年人類生命科學的一些重大的發現。這些發現對於人類理解生命和人類的起源，理解生命的基本的規律，都給了我們很多重要啟發。這些啟發一方面對於我們了解自然界、了解我們自身有很重要的啟示，另一方面，這些重要發現對指導我們開展相關生物技術、治療手段、醫藥手段的研發，會有非常重要的幫助。生命科學在過去幾十年時間裡突飛猛進，以前講“21世紀是生命科學的世紀”，作為生命科學領域的科學家，我們今天真實地體會到這一點。

主持人：2017年到2021年，每一年度中國科學十大進展都有與生命科學有關的研究成果入選。當前我國的生命科學在世界上處於什麼位置？

陳國強：客觀世界分成兩部分，一部分是有生命的，一部分是沒有生命的。如果沒有生命，客觀世界存在毫無意義。所以生命科學必須成為科學研究的一部分。另外，國家對生命科學的支持力度非常大，比如國家自然科學基金，生命科學與醫學的資金投入在整體投入中佔比較高，這也說明了國家對生命科學的重視。

在應用方面我們國家不落后，但是在基礎研究方面可能稍微落后一點。一些非常好的技術，比如CRISPR/Cas（基因編輯）、PCR（聚合酶鏈式反應）和TALEN（轉錄激活因子樣效應物核酸酶）等等，是在對基礎研究有非常好的理解的情況下轉化成可以運用的技術。在基礎研究方面，從學術論文發表等指標看，中國目前應該是全球第二名。

主持人：王校長，您從國外回來以后，主持建造了世界上最大的冷凍電鏡平台之一。平台現在發展情況如何？

王宏偉：是的，我先在美國做博士后，又在耶魯大學做教師，在美國待了10年。2011年從美國回到清華，一個很重要的契機就是國家當時要建設國家蛋白質設施。

其中清華要建設以冷凍電鏡為主的結構生物學的一個設施。那時候冷凍電鏡技術還沒有像今天這樣火熱，國家做出決定要大力投資冷凍電鏡，這對我來說非常有吸引力。能夠親身參與這樣一個設施的建設，可能是一輩子隻有一次的機會，當時就下決心回來參與冷凍電鏡平台的建設。

在國家大力支持下，在清華大學這個非常好的平台以及學校整體架構的支持下，我有機會去組織隊伍建設相關設施，僅用兩三年時間就建成了當時世界上最大的冷凍電鏡平台。今天這個設施仍然在世界上具有非常大的影響力，無論是儀器設備水平，還是我們科研團隊的體量和質量，還有科研成果的產出方面，在世界上都處於領先的水平。經過十幾年發展，清華大學乃至我國冷凍電鏡的整體實力，在國際上都有非常大的話語權。

我一直在做冷凍電鏡的方法學開發及相關應用，以這個設施為依托，也一直在致力於解決一系列相關技術瓶頸。即使今天冷凍電鏡技術已經作為結構生物學的一個主要研究手段，但仍然面臨很多技術難點，其中有一項叫做冷凍電鏡的樣品制備。過去十來年時間裡，我的實驗室一直在開發相關新技術和手段。比如與北京大學分子工程與化學學院彭海林教授團隊合作，利用石墨烯對冷凍電鏡樣品進行更有效地制備。這也體現了我們中國今天的科學研究不只是單個課題組自己在做研究，而是要更廣泛地開展交叉合作，與其他學科、其他單位的科學家合作，圍繞一個共同目標攻關，從而更有效地做出科學發現。

主持人：王校長，您這個電鏡平台有什麼樣的系列成果嗎？

王宏偉：過去十來年裡，依托這個平台做出了一系列重要發現。比如施一公教授團隊首次在世界上解析了真核生物剪接體的高分辨率結構，對於理解這個復雜分子機器的工作機理有重大啟示。今天利用這些發現，就可以更有針對性地開展藥物研發，可能會產生很多新藥。再比如顏寧教授團隊解析了神經系統裡離子通道的一些相關結構，隋森芳院士團隊解析植物光合作用相關的一些重要復合體的結構。這幾個例子多次獲得過年度中國科學或生命科學十大進展。

對話主持人王學武

很多重要發現來自多學科多團隊合作

主持人：高水平研究型大學在生命科學研究中具有什麼優勢？

王宏偉：今天的生命科學已經進入到多學科交叉、多團隊合作階段，很多重要科學發現來自團隊合作。高水平研究型大學尤其是綜合性大學，對整合多個學科形成密切合作，多角度探索科學問題，加快科學發現步伐，有很重要的促進作用，尤其在大平台設施建設上，能夠為交叉科學研究提供綜合科研平台。

主持人：冷凍電鏡平台作為大科學裝置，有沒有機制更好地保証平台共享？

王宏偉：這個科學裝置是國家蛋白質設施的一部分，它的其中一個目標就是全社會共享，乃至面向國際科學界開放。學校專門成立了校級平台，有包括工程師、技術員、研究人員在內的幾十位科研人員，保証平台的高水平運轉。如果沒有平台支撐，過去幾年中生命科學的一些重要發現可能就沒有辦法做出來。

主持人：團隊協作與學科交叉是什麼樣的關系？

陳國強：我從事的合成生物學是一個交叉學科。改造一個微生物對我而言很容易，但放大成一個很大的系統進行細胞培養對我來說難度很大，而在化工系，這個問題就很容易解決。生命科學裡面有一個DNA生物信息學，這些信息反而是自動化系做得非常好，依靠高速計算的設施以及算法，能更好解決挖掘微生物DNA功能以及調控的問題，這是清華多學科背景融合帶來的益處。

主持人：學科融合是科學發展的大趨勢，如何管理好交叉學科？

王宏偉：學科發展不停地演進，管理范式也要隨著學科變化而改變。從學校層面來說，一是要從科研經費上給予支持，培育相關項目﹔二是從評價體制方面，鼓勵交叉學科要有新的評價體系，針對交叉學科設計相關評定手段。比如合成生物學，既有化工系團隊也有生命學院團隊參加，就需要在學校層面上有一些設計，確保從交叉項目裡培養出來的學生得到認可。

清華大學副校長王宏偉

好的基礎研究才能走向產學研結合

主持人：陳教授，我們關注到您專注可降解生物材料研發有三十六七年了，最近在解決白色污染問題上又取得了重大突破，您的研究也是從基礎科學開始的，最后又怎麼走向產學研結合呢？

陳國強：研究成果從實驗室到工業應用，是一個漫長復雜的過程。小反應器沒有工業上常見的染菌過程，而大反應器很難保証每一處都是密閉的。放大過程中培養合成生物學改造的微生物，系統做得越大，整個體系因染菌而崩潰的風險就越大。

最近15年時間我們從基礎研究做起，用不易染菌的嗜鹽菌為底盤，發展了“下一代工業生物技術”，從而解決了生物工業技術放大的問題。這是不斷從基礎研究走向應用，又從應用返回基礎研究的反復過程。未來產學研結合要與工業界多接觸，工業界的題目跟實驗室不同，實驗室更多從機制方面去研究現象，工業上是遇到問題再回頭去尋找基礎的答案。

主持人：產學研結合涉及機制、團隊、方向等的選擇，生命科學學院是以什麼樣的機制推進的？

陳國強：對應用基礎研究而言，隻有基礎沒有應用是不完整的，所以我們就會不斷努力適應產業環境。比如我們通過基礎研究結合應用研究的方法，不斷降低生物降解材料的制造成本，以解決白色污染問題，現在已經進入產業化階段。學校、學院對轉化很支持，科研人員比較有自由度去做自己喜歡的事。

主持人：生命科學學院採用什麼樣的選題機制？

王宏偉：生命科學是一個基礎科學，所以大部分選題最初是由好奇心驅動的一些自由探索的選題。但好奇心驅動的選題並不意味著沒有參照系，還是要與人類對於生命科學前沿的一些困惑以及經濟社會需求密切相關。像CRISPR/Cas、PCR等技術，最初被發現時並沒有直接與經濟和社會、生物技術產生聯系，而是科學家的一種自由探索。但科學家后續繼續耕耘、探索，最后產生了很多重要的生物技術。

現在清華的生命科學研究，也是這樣一個基本模式，大家開展自由探索，一旦做出第一個發現，在此基礎上就會去思考它能對社會、為人類帶來什麼貢獻，這時候就會很自然地開始一些有組織的科研。實際上是把科學家共同的興趣和愛好集中到一起，共同攻關，解決社會、國家面臨的重要問題。

主持人：可不可以這麼理解，開始是基礎研究，慢慢轉向應用基礎研究。高水平研究型大學該怎麼引導這一過程？

王宏偉：對於初期自由探索要給予時間、經費等科研條件的穩定支持。比如在清華大學生命科學和基礎醫學領域，會給年輕教師5到6年相對穩定的支持。這裡面有容錯機制，我們不要求年輕科學家很快就取得明確的成果，而是希望他們在探索過程中逐漸明確自己最感興趣、最有可能突破的方向，到第5年、第6年的時候，就有可能取得重要成果。這時候他自己就會有很多新想法，會與其他團隊、其他科學家共同推進，形成一些響應社會需求的新方向。

在自己擅長的領域內積極發聲

主持人：科學家怎樣才能更好融入新型舉國體制，響應國家和社會需求？

陳國強：國家的大科學項目提供了好的融入機會，比如國家投入了很多資金來發展合成生物學領域，所以在未來一段時間內，合成生物學，特別是在產業方面會有大的飛躍。所以國家給我們提供的大科學戰略、大科學集團作戰，確實是一個很好的機會。

主持人：習近平總書記強調，要堅持“四個面向”，堅持目標導向和自由探索“兩條腿走路”。怎樣協調二者之間的關系？

王宏偉：好奇心是所有科研人員最原始的動力。最初不一定有特別明確的目標，經過一段時間學習、工作，証明了自己的科研能力，掌握了一定科研技能后，會更有自信去開展有意義的科學研究，這時候問題就變成了“我的研究問題來自於哪裡”。當國家、社會提出問題，自己又有能力解決問題時，就會願意去做。很多科學家，恰恰是成長到一定年齡、科研能力達到一定水平、社會閱歷到達一定程度的時候，回應社會需求的意識會更強。一旦自己的實驗進展到一定程度，我們就會去想，我的科研能力和科研方向如何去解決一些重大問題。

陳老師做可降解生物塑料，后來意識到可降解生物塑料對經濟社會發展的重大影響。我做冷凍電鏡技術，也在試圖去解決怎樣能更好、更有效率地支持新藥研發創制。個人的自覺性也是來自於對社會和國家需求的響應。

清華大學合成與系統生物學中心主任陳國強教授

經得住磨煉才能成大器

主持人：陳教授，您怎樣理解科學家精神，或者說您怎麼看待坐“冷板凳”？

陳國強：首先就是對自己做的事情有激情、有興趣，然后不管遇到什麼失敗都願意去克服、往前走。我覺得這是我認為的科學精神。因為科學，特別是生命科學，絕大部分時間是失敗的，隻有經過很多很多失敗以后，才會成功。這個需要靠時間累積，還有很多煎熬。也許有些人煎熬不住，但我覺得堅持可能是科學家精神的一點吧。

主持人：科研要甘於坐“冷板凳”，你們如何跟年輕人溝通？

陳國強：年輕人希望盡快成長、有回報，但創新難免失敗，隻有不懈堅持才能成功。很多同學經過多次失敗后會害怕，或者不願意再從事科研工作，就要經常鼓勵他。比如在發展“下一代工業生物技術”的時候，有一名研究生試圖對嗜鹽菌進行基因工程化操作，努力了四年一直失敗。后來我勸她，再堅持一把，也許曙光就在面前。隨后兩個月，我們獲得了一個新的質粒載體，前面所有問題迎刃而解。就好像一直都在撞“牆”，突然間牆出現了一個洞，然后過去了。撞了5年的“牆”，這個學生也不容易。所以我覺得能夠經得住這種磨煉的人，將來必成大器。

主持人：陳教授，科研生涯中你撞過“牆”嗎？

陳國強：一直撞“牆”。不斷地撞“牆”不斷撞過去。

主持人：王校長，科學家的時間很重要，你作為管理者如何保証科研時間？

王宏偉：我們都是科學家，科研活動是我們最願意做的事情，也是最擅長做的事情。也回應一下“冷板凳”這件事情，科學家做科研不是為了物質利益，也不是為了名譽或者榮譽，如果只是為這個的話，“冷板凳”是坐不住的。科學家做科研最主要的就是激情，喜歡做科研、喜歡做探索。從這個意義上來說，我現在做管理，精力和時間就會受到影響，但我願意做管理者，是為了讓更多科研人員願意去坐“冷板凳”，而且讓大家能夠坐得下去。同時也能讓大家更好地組織起來爭取更多資源，更好地推動相關工作，這是科研管理工作的價值所在。另一方面，我自己是個科研人員，一直以來的興趣和愛好就是做科研。不管多麼忙碌，總是盡力擠出時間去干這件事情。雖然現在整體的科研時間受到一定影響，但是現在還是要擠出時間去做。

主持人：王校長說過一句話，一個人最重要的問題是問問自己內心深處真正熱愛的是什麼。兩位科學家跟年輕的科研人員分別說兩句話吧。

王宏偉：堅持自己當初進入科研領域的初心，勇於探索、不怕挫折，未來一定是非常光明的。

陳國強：隻要堅持一直往前走，沒有繞不過去的陷阱。

嘉賓介紹

王宏偉，結構生物學家。清華大學生命科學學院教授、博士生導師，清華大學副校長，清華大學生命學科校級平台主任，清華-北大生命科學聯合中心主任，北京生物結構前沿研究中心執行主任，中國生物物理學會副理事長，中國生物物理學會冷凍電子顯微學分會長。主要從事冷凍電鏡方法學的開發與應用，應用冷凍電子顯微學研究生物大分子復合體的結構與分子機理。在Cell，Nature，Science，Nature Methods，JACS等期刊發表SCI論文120余篇。

陳國強，微生物合成生物學家。清華大學生命科學學院教授、博士生導師，清華大學合成與系統生物學研究中心主任。在國際學術期刊上共發表微生物技術和生物材料相關論文350多篇，擔任《生物工程學報》《Biotechnology Advances》 《Microbial Cell Factories》等國際國內學術期刊副主編。長期從事“生物合成PHA材料及其下一代工業生物技術”的研究，所開發技術已在數家公司用於大規模生產微生物塑料聚羥基脂肪酸酯PHA。

主持人介紹

王學武，科技日報社研究部主任。出版有《鄉讀手記》《孝親三部曲》（《親疼》《親緣》《親享》）。《鄉讀手記》入選國家新聞出版署《2020年農家書屋重點出版物推薦目錄》。

（策劃：王學武  文字編輯：王爍 倪麟 劉若涵 制作：中國科技網）

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