孟安明透过斑马鱼探索生命奥秘

文/明月

孟安明透过斑马鱼探索生命奥秘

文/明月

在这个放满上千个海蓝色鱼缸的房间里，饲养着几万条斑马鱼。这种鱼最长也不过人的一个小拇指长，身上有着浅浅的斑斓花纹。

正是以这种小小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，孟安明从美国回到祖国，在清华大学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。10多年时光转瞬即逝，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。

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。这个发育过程受到基因表达、信号传导以及环境等多方面的影响，如果任何一个环节失常，都会导致胚胎发育异常，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。

孟安明大学时学的是农学，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兴趣。他的这种多学科背景，无疑是发育生物学研究的优势。

斑马鱼是一种3-5厘米长的脊椎动物，许多基因及发育机制与人相似，早期胚胎透明，在体外发育生长，观测方便。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，为了解相关的人类出生缺陷的分子机理提供借鉴数据。

与生物学的其他分支不同，由于斑马鱼的性成熟周期是三个月，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，偶尔还需要半夜两点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实验，无论从实验难度还是从实验的量上，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，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，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。他与同事合作的研究成果“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”。2007年，他获得了“何梁何利科学与技术进步奖”。在畜禽分子遗传育种领域，他最早将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杰出成果，作为骨干完成人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。

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》（DevelopmentalBiology）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。

在祖国的土地上，你同样可以获得重大的科研成果。

孟安明很忙，五一也没休息，时间对他来说似乎永远不够用。和他讲话时不我待只争朝夕的感觉特别强烈。

正是这些精神让他获得突出成就。

2000年获得香港求是科技基金“杰出青年学者”奖，并入选教育部“跨世纪人才资助计划”，2001年受聘为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，并获得教育部第二届高等学校优秀青年教师教学科研奖等等。2007年当选为中国科学院院士，2008年被评为发展中国家科学院院士。

“要想使基础领域自主创新的步伐走得更快些，当前要解决的一个很重要的问题应该是科研经费问题。”就如何加快自主创新步法，孟安明谈到了自己的看法：“国家领导人在不同的场合多次提到了要加强基础研究，但是我认为，我国对基础研究的支持力度还不够大，许多科研人员因没有足够的研究经费而不能开展高水平的研究。坦率地说，我国仅有很少数的实验室有足够的科研经费。如果有更多的实验室、更多的科研人员有条件从事各学科的前沿研究，我想，我们国家取得的重大创新成果会多得多。另一方面，目前的绝大多数基金项目的资助强度很低，一个实验室不得不从多个渠道申请项目，科研人员每年在项目申请、汇报等方面要花费很多时间和精力，研究方向也难以集中。”孟安明还建议，国家可考虑设立一项专门的基础研究计划，遴选最优秀的实验室，给予5年一期、并可以延续、滚动的资助，资助强度可以满足实验室的正常运转所需，同时限制进入该计划的实验室申请国家的其他任何科研项目。

对于科研评价体系，孟安明也有自己的想法。他认为，由于基础研究周期长，很难在短期内出成果，像他的这项“调控动物胚胎中胚层形成的一种新机理”研究就历时4年多之久，所以，“国家在基础研究领域的评价体系应该有所创新，切不可急功近利，否则就会影响自主创新。”

孟安明还对学科的交叉合作“情有独钟”，他认为，他负责的发育生物学实验室和陈晔光教授负责的分子细胞生物学实验室的合作在《斑马鱼Dpr2通过促进Nodal受体的降解抑制中胚层诱导作用》上的合作就是一个成功的范例。其实，从自身来说，孟安明1987年～1990年在英国诺丁汉大学学习，获得的是遗传学博士学位。1992年到1996年在北京农业大学搞的也是遗传学研究。只是1996～1998年在美国佐治亚医学院做访问学者时，他转行到了发育生物学领域。此次转行获得极大成功，他在那里发表了一些极具创新性的科研成果，而后回到清华大学。从这里看来，孟安明本身就是一个学科交叉的“个体”。“遗传学方面的知识对我后来的发育生物学研究也起到了非常大的作用。”

谈及“海归”学者在国家的自主创新中所发挥的作用时，孟安明认为，虽然不排除有的留学人员回来后，往往有意识、无意识地模仿国外已有的先进技术，失去了自主创新的勇气和积极性。但是对于大部分“海归”来说，留学经历对于自己的创新还是大有裨益的，只要他能够灵活运用自己的已有知识结构和不断学习。“孟老师把在佐治亚医学院的研究体系移植了过来。不过在那里主要搞的转基因研究，而现在主要精力却是放在了机理研究上。”黄慧哲说。

“我在该项研究的搭档陈晔光也是‘海归’。”孟安明加重了语气。据孟安明介绍，陈晔光1988年~1990年，就读于美国Fordham大学，获细胞生物学硕士学位。1991年~1996年，就读于美国爱因斯坦医学院，获博士学位，后来相继在Howard休斯医学研究做博士后研究和在美国加州大学Riverside分校任助理教授，2000年来到清华大学生物科学与技术系，现同样是教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，兼任生物膜与膜生物工程国家重点实验室副主任等。现同样是教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，兼任生物膜与膜生物工程国家重点实验室副主任等。

“我们获得这项成果的一个社会意义，就是告诉广大留学人员，在祖国的土地上，你同样可以获得重大的科研成果。”孟安明说。

长远的眼光和宽广的胸怀

对于已经取得的成果，孟安明只是说：“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、我的学生共同努力去完成的。”

当孟安明在清华建立了第一个以斑马鱼为模式动物的发育生物学实验室之后，现在全国类似的实验室已经发展到20多个。对于这方面的研究在中国已经从“星星之火”有了“可以燎原”的趋势，一些在国外学有所成的中国学者，看到发育生物学在中国的快速发展势头，回国谋求发展的人逐渐多了起来。这不能不说是孟安明在科研取得出色成绩之外一个不可忽视的“社会效应”。

而对于不同科研机构之间的合作、沟通与交流，孟安明显现了一个纯粹的科研工作者的胸襟。他认为，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。而合作的方式可以多种多样，比如可以派学生去某个实验室参与研究，也可以让别的实验室的研究人员到自己实验室来。“如果有学者在看到我的论文之后，索要实验当中的一些数据和材料，不管有多忙我都会找时间给他发过去。”孟安明说，“因为我们实验室的工作能够开展到今天并且有了一定成就，其他实验室给予的合作与帮助是功不可没的；我们的工作有相当一部分也是在别人已经积累起的成果基础之上进行的。”他认为，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。

在承担生物系教学、科研方面繁重的任务之外，孟安明还任清华大学生物系副主任、系学术委员会主任、清华大学学术委员会委员、中国动物学会副理事长，《遗传学报》、《遗传》杂志副主编，《动物学报》、《动物学杂志》编委会委员等。自然，这些兼职会占用孟安明不少时间，对此他却说：“为了保证有足够的科研时间，有的事情能够推掉我就推掉，但是有些时候是需要为广大的科研工作者服务的，这个时候我就得尽自己的义务——科学家应该为国家的科学发展做一些公益性服务。”