撰文 | 叶水送、陈晓雪、程莉、吕浩然

责编 | 李晓明

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每一个有梦想的人，都会心系未来。未来离我们有多远？如果让生命科学领域的学者来回答，大多数人的答案可能是“未来已来”，或者“未来正在发生”。

目前，生命科学领域正处于快速发展阶段，如同上世纪初欧洲的物理学一样。在那个天才出没、大师云集的时代，居里夫人，玻尔、爱因斯坦用他们的发现塑造了我们认识客观世界的思维。如今生命科学在基因组学、肿瘤免疫治疗、结构生物学等方面取得一系列突破成果。它们不仅改变了我们对生命的认识，同时也在实际应用中，为人类带来无限的福祉。

2017年1月14日，四位杰出的华人科学家在北京大学金光生命科学大楼举行了一场别开生面的生命科学学术报告会——“生命的礼赞”。他们分别为“未来科学大奖”获奖者、香港中文大学教授卢煜明、清华大学生命科学学院教授施一公、北京大学讲席教授邓兴旺、哈佛大学Mallinckrody讲席教授谢晓亮。

此次会议主持人、北京大学理学部主任、《知识分子》主编饶毅在致辞中表示，“此会由北京大学理学部与未来科学大奖科学委员会共同主办，我们今天很高兴请到四位杰出的华人科学家，说囊括了中国四十年来在生命科学方面出产的一半杰出科学家，恐怕也未尝不可？”

►会议主持人、北京大学教授饶毅

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饶毅介绍：

• Dennis Lo（卢煜明）教授出生于香港，在“日落之国”——英国的牛津大学接受本科和研究生教育，1997年回到香港，在中文大学工作。从1997年至今，他发明和改进了“无创性胎儿诊断”（NIPT）。我们知道，现代医疗对中国来说是舶来品，我们很少发明现代医疗技术，卢煜明罕见地发明了母血分析胎儿DNA的医学诊断技术，造福中国和全世界人民。他的贡献，是我们中国的自豪。

►香港中文大学医学院李嘉诚医学讲座教授卢煜明

香港中文大学医学院李嘉诚医学讲座教授卢煜明（Dennis Lo）专注于研究非侵入式产前检测技术多年，并因“基于孕妇外周血中存在胎儿DNA的发现在无创产前胎儿基因检查方面做出的开拓性贡献”获得首届未来科学大奖生命科学奖。

卢煜明的报告清晰、流畅，几无停顿，身后的PPT内容几乎与他融为一体。过去二十年里，他钻研非侵入式产前检测技术的历程也得到了清晰的呈现。

1980年代末，卢煜明在牛津大学基督堂学院学医。当他在各个科室实习时，他了解到检测一个胎儿是否健康，最常用的手段是羊膜穿刺术，而这可能会导致孕妇流产。“那时候我就在思考，为什么医生要做这么危险的事情？我们能不能把检测做得更安全呢？”肿瘤组织会向血浆中释放游离的DNA，这让他联想到：胎儿的DNA是否也会在孕妇的血液中检测到，通过检测孕妇的血液样本，也许能够发现进入母体循环的胎儿细胞，进而得到胎儿的DNA。

在此之前，卢煜明曾跟随牛津大学一位年轻的研究人员学会了聚合酶链反应技术（PCR）。他一直在思考如何应用这一技术。现在，他终于找到了PCR的用武之地——用PCR技术检测胎儿的DNA。但问题也来了，应该需要什么标记物呢？

“或许，我可以利用性别的特征。比如，妈妈怀了一个男孩，那男孩就会释放一些男性特征的细胞在妈妈体内，我就可以用PCR来检测了。”

之后，卢煜明在牛津大学的一个教授的实验室工作了几个月，并最终利用PCR检测到胎儿的细胞了。“量虽然非常少，但是至少能够检测到。”卢煜明说。1989年12月9日，顶级医学期刊《柳叶刀》杂志发表这一研究，当时卢煜明还是一个低年级的研究生。

此后，卢煜明继续在非侵入式的产前检测的路上探索。正如很多人所知道的，他因为泡面激发灵感，在母体血浆和血清中提取到游离的胎儿DNA，在看哈利波特电影的过程中，找到了利用母体血液对整个胎儿基因组进行测序的思路。 如今，“无创产前胎儿基因检查（NIPT）”技术已得到广泛的应用，数千万孕妇都接受了这项检查。卢煜明这些年的努力，让产前检测变得更加安全，生命健康得到了保障。

（注：卢煜明演讲原题为“将基于血浆DNA的分子检测做到极致”。）

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饶毅介绍：

• 今天第二位演讲者是我们邻居清华大学的老朋友施一公教授。他在美国工作时就很突出，36岁成为正教授。我们特别高兴他回国后的研究终于超过了他在美国的研究，尤其是研究与老年痴呆有关的蛋白酶复合体以及RNA剪接复合体结构，加深了我们（对生命的）基本的理解。

►清华大学生命科学学院教授施一公

“结构决定功能”。施一公把这句话写在了报告的第一页。

从规模惊人的宇宙空间结构，到微观的细胞、分子等生命单元，施一公谈道，它们的结构在一起，构成了整个世界。结构的重要意义，不言而喻。

人类对于结构的探索取决于技术的革新和突破。施一公回顾，1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线，也由此获得了1901年第一届诺贝尔物理学奖。伦琴发现X射线近10年之后，另外一位科学家发现将X射线投射到晶体上，可以衍生出光斑。X射线晶体衍射学、电子密度图等技术由此得以发明，人类开始在微观尺度上观察到物质的结构。

施一公谈到，为了理解生命，我们可能尽量去理解微观尺度的结构，也就是生物蛋白分子、核酸分子、生物大分子、细胞器的结构。通过对生命过程中，主要生物大分子进行结构解析，我们也可在微观尺度上理解生命的本质。 

如今，结构生物学进展非常快，尤其得益于近年来才兴起的一项革命性技术冷冻电镜。施一公介绍说，通过冷冻电镜，未来我们会发现更多的、新的细胞器，也会发现很多新的检测手段等，它可以让我们在更小的尺度上重新观察世界。

“冷冻电镜让我们的观察尺度变得非常微小。现在很多生物系老师还没有意识到冷冻电镜革命意味着什么，它将会是生物学的革命。眼见为实，冷冻电镜带来的革命一定会很伟大。”施一公最后表示。

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饶毅介绍：

• 今天第三位演讲者邓兴旺，他出生于湖南农村，与一些其他农村来的孩子一样，他对植物生物学感兴趣。兴旺是我们北大生物系1978级的学生，作为北大儿子去美国很多年后，近年再作为女婿引进北大全职工作。他在伯克利念研究生的时候我们认识，因为伯克利的研究生与我们UCSF的研究生以及湾区另外一个不太好的学校研究生有学术聚会。他和一公一样，研究是做得又快又好。

►北京大学讲席教授邓兴旺

植物是让我们感受美好世界最重要的因素。大多数植物都是通过一颗种子萌发生长，每颗种子都不知道它在出生过程中会遇到什么困境，它必须拥有与生俱来的应对各种环境和条件的所有功能。

种子埋在土里，要自己决定什么时间发芽，选择在什么地方发芽。一旦决策要发芽，它就必须活下来，因为它仅有一次活下去的机会。

当种子做了发芽的决定后，种子埋的深度、土的硬度这些问题都要解决，幼苗才能长出来。任何一个问题解决不了种子就会死在土壤里面。当幼苗好不容易从黑暗的土里长出来时，光线突然增强，它还要马上反应过来，需要进行光合作用。

就在出土的那一刻，叶子的发育也必须不能过头也不能落后，需含一定量的叶绿素。其实做到这些很不容易，那么植物是怎么把握仅有一次的发芽过程呢？

“我们做了很多实验发现，一棵幼苗在土下面，有两个因素特别重要。一个是植物在往上长的过程中受到的机械压力，越硬的土壤压力越大；另外一个是光，土里有一点点光，离表面越近光越多。土壤的机械压力使得植物产生了乙烯生长激素，压力大乙烯多，压力少乙烯少。”邓兴旺表示。乙烯集合了一个转录因子，调控了诸多环节：控制叶绿体和植体发育。压力大，叶绿体发育自动减慢，同时会激活一类生物大分子，它们可抑制幼苗身长。减慢和发育变慢是同一个信号控制的，所以能够协调。

至于幼苗在出土的过程，怎么知道快出土了，怎样感知离地表还有多远？一系列实验表明，这主要与光的变化密切相关。通过对光强度的反馈调节，幼苗就进入光和作用的生理状态了。

发芽出土的过程，对农业来讲非常重要。发芽太快太早是个大问题，比如水稻、小麦、玉米要是还没收获就发芽了，就卖不出去了，种子第二年也不能用。当然，在该发芽的时候，不发萌芽也会对农业生产造成损失。

（注：邓兴旺演讲原题为“种子萌发与幼苗出土：从黑暗走向光明的征程中的生死决断”。）

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饶毅介绍：

• 今天的几位演讲者共同特点是比我年轻，虽然第四位谢晓亮与我同年，但看上去比我年轻很多。与我儿子一样，他的父亲也是北大教授，他上的也是北大附小、附中。这样家庭出身很容易带来困惑，不知道做什么好，在做了多年化学之后，终于觉醒全部转向生物，而且在哈佛工作多年后，决定将全时回比较好的北大工作。

►哈佛大学Mallinckrody讲席教授谢晓亮

谢晓亮的报告从“现代遗传学之父”孟德尔的修道院之旅开始，娓娓道来。

2016年，谢晓亮参观了捷克斯洛伐克，瞻仰到了孟德尔当年的修道院以及他的豌豆田。尽管二人的研究领域，看起来差异很大，但孟德尔揭示了一个普遍的遗传规律：基因决定生物的性状，这一规则同样适合人类。

一个人的体细胞有46条染色体，2万多个基因， 目前已发现有4000多种孟德尔遗传疾病与基因的缺陷有关，而这些疾病就是谢晓亮关注的对象。

早在学生时代，谢晓亮喜欢玩仪器，独立工作以后做了一个仪器，可观测单个酶分子的化学反应。该研究发表在国际著名学术期刊Science杂志上，并让他在哈佛获得教职，后来该技术被用来做单个DNA的测序。虽然现今的基因测序技术如日中天，但现在还没有一个测序仪可把人体细胞46条染色体每个从头读到尾，我们仍需要依靠单细胞的全基因组扩增技术。

为什么要做单细胞基因测序呢？谢晓亮解释道，这是因为我们的基因组不断地变化，以前这种变化难以检测，如今仅在一个单细胞中，我们即可能检测出其中的基因点突变、拷贝数变化、结构变化等方面的信息，如果将其应用于临床实践，其重要性不言而喻。其中最完美的体现是应用于人工辅助生殖方面。众所周知，1978年，世界上首例试管婴儿诞生，32年后，该技术的发明者英国爱丁堡大学科学家Robert Edwards获得了诺贝尔生理学或医学奖。但是如果我们事先知道父母双方或一方有遗传病的话，他们获得健康的婴儿并非易事，此时单细胞测序技术就派上用场了。2014年9月，世界首例经MALBAC基因组扩增高通量测序进行单基因遗传病筛查的试管婴儿在北京大学第三医院诞生。该项研究入选“2014年度中国科学十大进展”。

目前，谢晓亮将该技术进行升级，做到对受精卵的无创分析。即通过培养受精卵的培养液中的DNA，来检测细胞的异常。“通过该技术，目前在7个婴儿里面，有6个已安全出生，我们最后希望它的成功率越来越高。”谢晓亮表示。在癌症的早期检测方面，单细胞测序同样也能发挥重要的作用。

谢晓亮最后总结道，如果我们在单分子、单细胞水平上研究生命，总会有另一番风景和解决方案，它既能改变生命的命运，同样也能在倡导精准医学的今天，发挥更大的价值和作用。

►现场听讲观众