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他们既是夫妻,也是科学上密不可分的合作者

撰文 | 叶水送、张涛
责编 | 陈晓雪
 
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4月22日,对美国科学群体来说,是一个特殊的日子。这一天,全美科学家纷纷走出实验室,涌向街头:March for Science(为科学游行),科学领袖在街头发表公开演讲,呼吁更多的人尊重科学,并认识科学给我们生活带来的改变。加州大学旧金山分校(University of California San Francisco)卓越的华人生物学家叶公杼便是其中的一位。
 
今年2月1日,叶公杼和丈夫、亦是旧金山分校教授詹裕农(Yuh-Nung Jan)因为美国生物医学做出杰出的贡献而获得了Vilcek奖。Vilcek奖主要奖励那些为美国生物医学做出杰出贡献的移民科学家和艺术家。二人是首次获得这一荣誉的华人科学家。
 
“获得该奖项,我们感到非常荣幸,同时也对美国政府制定的移民政策深感焦虑”,叶公杼认为,美国之所以是全球最适合做科学的地方,很大程度上归结于其开放性,不同族裔的人群形成的科学群体,彼此相互交流。詹裕农也认为,移民对美国科学做出了杰出的贡献,如他们的博士论文指导老师马克斯·德尔布吕克(Max Delbrück)。
 
数十年前,他们只身从台湾前往美国求学。如今,他们在神经科学领域打开一片天地,培养了大量的神经生物学领域人才。
 
生于大陆,成长于台湾
 
叶公杼和詹裕农的父辈都曾生活在中国大陆。
 
1949年,对于很多中国知识分子来说,面临着一个艰难的抉择,胡适、张大千、傅斯年等一批知识分子领袖跟随国民党前往台湾,叶公杼和詹裕农的父母同当时这些赫赫有名的知识分子一样,选择去了台湾。
 
詹裕农1945年出生于上海。他的父亲詹腾荪来自江西一个富裕且思想开明的家庭,詹裕农的祖父曾甚至打算将詹腾荪送至美国攻读经济学。由于中日战争,他们被迫改变计划,詹腾荪只好在国立中正大学(现江西师范大学)完成学业,之后詹腾荪选择参军,成为国民党的一名军官。国共内战后期,他的父亲将全家带到台湾。叶公杼则出生于中国福州,父母都是会计出身。1949年,叶公杼也随父母一同来到台湾。
 
从台湾走向美国顶尖学府
 
在人生的早期阶段,叶公杼和詹裕农彼此独立,互不认识,双方的学习状况也迥然不同。
 
叶公杼从小在学习上表现得非常出色,受李政道、杨振宁以及吴健雄等人的影响,她自幼对科学感兴趣。她曾听到同学的哥哥说女生不能学物理,于是她决定大学就要学物理。
 
在詹裕农的成长记忆里,小时候只有母亲,他父亲是军人,聚少离多。詹裕农4岁半就进入小学念书。在学校时,他行为异于常人,整天沉迷于长篇小说,喜欢做白日梦,学习成绩只是勉强及格。后来,在生物老师、化学老师以及几位学术功底深厚同学的感染下,詹裕农才逐渐对科学产生兴趣。
 
詹裕农是台北建国中学的学生,与著名计算机科学家姚期智同班,叶公杼则在台北第一女子中学读书。这两所中学都是台湾当时最好的中学。
 
1963年,詹裕农进入国立台湾大学学习,攻读物理学专业。物理专业是国立台湾大学最好的专业,由此也汇集了一批天资聪慧的学生。叶公杼晚詹裕农一年进入该校,攻读同一专业。
 
1967年,詹裕农与叶公杼在一次徒步旅行中认识,随后叶公杼在詹裕农的穷追下,建立恋爱关系。
 
1968年,加州理工学院在国立台湾大学招收了3名学生,其中2名就是学习物理的叶公杼和詹裕农。彼时的加州理工大师云集,理查德·费曼(Richard Feynman)、默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)等均在此任教。但学习理论物理的他们,经常在宿舍听到攻读现代生物的学生讲述激动人心的生物学进展,这为他们日后转向生物学专业埋下了一颗萌发的种子。
 
华丽的转身:由物理转向生物领域
 
1970年,一个机缘巧合的讲座,改变了他们的学习计划。加州理工学院物理系邀请了诺奖得主德尔布吕克来做一场讲座。他向这些物理专业的学生介绍了现代生物学以及酶学,并希望他们做一些生物研究,因为他自己就是一个活生生的典型,曾是丹麦著名物理学家尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)的学生,后转向生物学领域。
 
随后,詹裕农和叶公杼单独拜访了德尔布吕克。在德尔布吕克的建议下,他们先后来到其实验室学习。
 
1971年,越南战争刚刚打响,在数位亲朋好友的见证下,他们以一种非常简单的仪式,走入婚姻的殿堂。
 
德尔布吕克是詹裕农和叶公杼的博士论文指导老师,给予过他们莫大的影响。二人经常造访德尔布吕克的家,有时与老师一起郊野、读书。德尔布吕克告诉他们“不要追求时髦的科学”,要做前人未曾开创的领域。这句话如今已成为叶公杼和詹裕农以及他们的学生做科研的座右铭。
 
1973年的一天,他们读到西摩·本泽(Seymour Benzer)参与撰写的一篇论文:通过巧妙的方法可以将行为所对应的基因的位置找出来。他们对此深为着迷,于是以博士后身份申请加入本泽实验室。
 
本泽也是一位传奇人物。与德尔布吕克、弗朗西斯·克里克(Francis Crick)等人一样,是当时由物理学转向生物学的大军的一员。在分子生物学领域,本泽通过对噬菌体的研究证明了核酸是比基因更小的单位,并促进了后来遗传密码的发现。之后本泽以果蝇为模式生物,寻找控制行为的基因,这在当时很多科学家看来是“异想天开”。本泽的母亲曾私下对他的妻子说:如果本泽去检查果蝇的大脑,我们也需要检查一下他的脑子。然而本泽和学生们逐渐筛选到了调控节律、记忆、交配等行为的相关基因,并由此开创了神经遗传学(Neurogenetics)这一领域。
 
默契的合作者,开启神经科学一片天
 
本泽培养的学生,如今有很多已是神经科学领域的“大人物”。正是从本泽实验室的Shaker基因突变果蝇出发,詹裕农和叶公杼后来首先克隆了钾离子通道。
 
1979年,他们双双获得了加州大学旧金山分校(UCSF)的教职,并建立了自己的实验室。但当时这对夫妻搭档只有一个93平方米的“小作坊”,启动资金总共3万美金。
 
在一次活动中,这对夫妻展示了当时UCSF给出这个条件的原始文件,虽然当时其他学校给出了更好的条件,但因为可以和一批心仪的科学家成为同事,他们最终选择了UCSF。在UCSF那个不大的实验室里,詹裕农和叶公杼一起开创了他们纯粹而又精彩的科研生涯。
 
尽管共同进行研究,但夫妻二人保持了各自的独立性。叶公杼偏向于研究离子通道以及神经功能,而詹裕农则更偏向神经细胞的生成(Neurogenesis)。在他们女儿还小的时候,夫妻俩总是错开时间出去开会,叶公杼参加离子通道和功能的会议,詹裕农则参加神经细胞生成的会,总有一个人留在家照看孩子。
 
多年以来,他们做出了大量重要的发现,如最早克隆出了钾离子通道并持续性地对其调控,以及对神经功能的研究。他们也是神经细胞生成领域的领导者,发现了重要的调控神经生长和神经细胞分裂因子,并且对于神经细胞特殊形态的形成机制以及相应功能有着系统的研究和发现。许多听过他们学术报告的人,都有这样一种感觉,每当他们进入一个领域,就不会是浮光掠影。
 
除了论文的高产,他们的实验室多年来也培养了大量的科学家。这多少得益于他们自己导师的影响,无论是德尔布吕克还是本泽,皆是20世纪生物学的开创领域的人物。德尔布吕克曾告诉他们"Don't do fashionable science"(不要追求时髦的科学),而本泽则是鼓励“anything goes”(一切皆可尝试)的实验室文化。
 
在他们实验室的网站上,有一个专门统计实验室成员情况的表格,读者会惊讶于他们广泛分布于那些世界一流的大学和研究所中,其中不乏我们比较熟悉的一些华人科学家的名字,如骆利群、饶毅等。2006年和2016年,他们实验室做了两场有意思的研讨会,参会的演讲者都是他们曾经的学生,济济一堂,简直就是神经科学前沿论坛。
 
既是夫妻,也是戮力同心的合作者
 
在生活中,叶公杼和詹裕农是志同道合的夫妻,在科研上,他们也是戮力同心的合作者。在詹裕农看来,妻子更加耐心,会把一个科学问题的方方面面系统地解释清楚,而他则比较冒险,常常会有疯狂的想法,偶尔会成功,便是重要的发现,两人正好互补。在叶公杼看来,作为一个Team,他们刚开始总会争论,但能逐渐找到最科学的办法。
 
这么多年以来,他们总是彼此陪伴,一起去加州理工学院读物理学博士,中途一同转入生物系,一起创办实验室,一起成为霍华德·休斯医学研究所( HHMI )的研究员,一起成为美国科学院院士。如今儿女皆已长大,他们开始有机会一起参加学术会议和旅游。他们一直想去珠峰大本营,这个愿望也在近年实现了。
 
詹氏实验室成员王彬博士对《知识分子》表示,“我觉得他们成功地培养一个高度合作、友好同时又有挑战性的实验室氛围,这激发了每个人的潜力以及对科学的投入钻研。两位老师是眼光长远而脚踏实地、认真细致的学者。他们会一起参加各自组的组会,给予的建议和评价都非常有帮助,他们也对实验室的大方向掌握得很好,这对实验室能一直发表重要的发现很重要。他们对科研热情仍然和年轻时一样高,周末也经常到实验室工作。”
 
现代科学发展历程中,伟大的合作者们
 
在现代科学漫长的探索中,除了像詹裕农和叶公杼这样携手共进的神经生物学家外,最有名的夫妻档莫过于居里家族: 玛丽·居里(Marie Curie)和皮埃尔·居里(Pierre Curie),还有他们的女儿女婿伊雷娜·约里奥-居里(Irène Joliot-Curie)与弗里德里克·约里奥-居里(Frederic Joliot-Curie)。
 
在近现代科学的萌芽初期,也诞生了一对令人惊艳的夫妇:安托万·拉瓦锡(Antoine Lavoisier)和他的妻子玛丽艳·皮尔丽特(Marie Anne Pierrette)。拉瓦锡因发现氧气的燃烧原理,以及氧对动植物呼吸的重要作用,而被誉为“近代化学之父”。精通英语、拉丁语以及法语的皮尔丽特为拉瓦锡翻译相关著作,并能绘制一手好画,帮助其理解相关概念和公式,从中也起到了很重要的作用。
 
除此之外,在科学领域,还有其他形式的伟大合作。这里面最有名的合作可能是詹姆斯·沃森(James Watson)和克里克,他们仅通过两年的合作,即发现人类科学史上最伟大的发现之一——DNA双螺旋结构。师生之间的传承与合作,也诞生了许多诺奖以及诺奖级的发现,例如端粒酶功能的发现,是基于伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth Blackburn)和她的学生卡罗尔·格雷德(Carol Greider)的合作。
 
正如西班牙伟大的思想家奥特加·伊·加塞特(Jose Ortega y Gasset)曾说“科学需要合作,这是因为知识在彼此的合作中重新被发现。”
 
主要参考资料
1. Prashant Naira, Jan Vilcek. Profile of Lily and Yuh Nung Jan, winners of the 2017 Vilcek Prize in Biomedical Science. PNAS.2017.
2. http://physio.ucsf.edu/Jan/Autobiography.html#oflo
3. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/themes/other/nobel-prize-awarded-couples/
4. https://www.bbvaopenmind.com/en/science-done-by-couples/
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