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如何开发利用青年科学家的创新力量

随着全球科学走向对大自然以及生命运作方式的激动人心的新认识,今天的科学学生和青年科学家应该从狭窄的学科和孤立的研究中扩展开来,用新的方式面对挑战并在新发现上进行合作,这是《科学》杂志主编Bruce Alberts在中国科学院的演讲中指出的。

Alberts在中国科学院的位于北京的生物物理研究所对该所人员和大学生发表了一场演讲,他敦促中国和美国的政府支持更有效的科学教育的方式,并为青年科学家提供研究机会。他还敦促科学学生和青年科学家要有远大志向:在确定重要的研究问题方面具有创造力。离开已经很拥挤的研究领域。还要勇于冒险。

“去追寻难解之谜,”他说。“如果我们不理解一些看上去很基本的东西……当你弄清它的时候,你确实将会学到一些很重要的东西。”

他说,这样的工作的成果可能对科学和社会都会起到改造作用。“科学的爆炸性增长的根本原因在于,与10单位的知识相比,100单位的知识能以100种以上的方式结合起来。我们拥有的知识越多,我们能产生的知识也就越多——那就是科学进步的方式。”

从1993年到2005年,Alberts担任了美国科学院的两届院长,他在2008年成为了《科学》杂志的主编。他因为在生物化学和分子生物学领域、特别是他对于让染色体得以复制的蛋白质复合体方面的广泛研究而广为人知。他自从1966年起在普林斯顿大学担任了10年的教职,之后他到了加州大学旧金山分校生物化学和生物物理系,后来成为该系的系主任。

Alberts长久以来致力于改善科学教育,他把许多时间投入到了科学教育项目中。他是《细胞分子生物学》的原稿作者之一,这是一本著名的教科书,它的第五版于2007年出版。他的另一本教科书《细胞生物学精要》(2009)把这个主题介绍给了更广泛的读者。

他对于科学教育、跨学科研究以及国际科学合作的热忱明显贯穿了9月3日他在生物物理所的演讲。

Alberts回顾了他自己在博士生阶段对于DNA复制的研究遇到的挑战和挫折,以及他在决定他今后的所有研究都要涉及到在实质上促进科学和认识的问题之前所学到的艰难的经验教训。这些经验明显促成了他对于一系列问题的看法,包括从青年科学家的最佳心态到21世纪实验室的最佳结构。

Alberts说,科学——以及人类——看上去处于关于生命如何运作的激动人心的见解的前沿。对人类基因组的研究已经取得了迅速的进展,在数年时间里,个人化医学将让个人的、基于基因的疗法成为可能,而这些疗法在一代人之前还是让人无法想象的。

他告诉听众说,其他一些见解可能来自对火星的探索。已经去世的弗朗西斯·克里克——他与詹姆斯·沃森发现了DNA的双螺旋结构——提出了一个假说,即地球上的生命可能来自于火星上的生命种子,在很久很久以前的火星,生命所面对的气候可能远远比地球上的气候更加适宜。如今,Alberts说,用研究检验这个假说变得越来越可行。

“我对于前往火星并在火星地面上进行挖掘从而发现那里有什么感到非常激动,”他说。“我不想把人送上火星——我认为那是浪费金钱。但是我确实想—— 如今我们知道火星上有水,有许多水——在火星表面上钻探,并把样品带回来,从而加以研究——例如,那里是否有一个RNA的世界。”

“我希望我能活得足够长,从而看到我们是否能发现确实很有趣的一些东西。”

但是Alberts说,为了实现对于生命的全面认识,我们要理解地球上普通细胞的运作——而还有很多需要学的。

“我们如今知道了生命的化学极为复杂——它是迄今为止最精密复杂的化学,”他说。“生命的许多最有趣的特性来源于所谓的涌现特性——来自非常复杂的化学反应的网络的特性,仅仅从少数单个部分的细节无法破译出它们的后果。”

他说,“蛋白质机器”——为每个细胞的生命提供必需品的分子机器——代表了未来研究的一个富饶的领域。而对于在细胞中相互作用的分子的盘点调查以及这些分子结构方面的进展可能驱动着未来的进步。

他说,即便考虑到了近年来令人吃惊的发现,“很可能要用本世纪大多数的时间才能真正理解细胞和生物体如何运作。”

这项事业——Alberts称之为“发现的旅行”——需要精神和勇气专注于这项工作的科学家以及大学和政府中的理解如何形成和支持创新风气的决策者。

他说,数学、物理、化学和其他领域在实现新的生物学见解方面将起到至关重要的作用,这是必然的。广泛阅读、广泛学习和广泛地结成人际网络的学生为他们自己提供了发现对细胞运作方式的突破性认识的机会,而一位专家倒未必有这种机会。

就像他们在过去年代的同行先驱者一样,今天的青年科学家将不得不面对风险。Alberts承认,失败的可能性是固有的,但是这种结果应该被视为一个学习的机会,而不是被视为挫折。而这就意味着一种反抗学术惯常之压力的意愿。

“你仍然能找到许多领域,没有人在这些领域做过需要做的研究,”他说。“因此,需要很多的思考和行动才能做到不是简单地遵循你自己所受训练的惯性道路。”

这就是决策者介入的地方。Alberts提出,美国和中国都需要下大力气支持青年科学家的工作,并让两国和全世界的创新风气更加浓厚。

这种举措应该从早期儿童教育抓起,并延续到大学和研究生学习。“我们需要让学生感觉到生命的奇妙,”他说。“在美国,我担心……科学教育过于受到侧重事实-关键词的考试的驱动。我们没有做到把科学是什么教给青年人,并让他们参与到积极的科学学习中来。”

随着学生成长并发展成青年科学家,他们应该寻求在高度互动的实验室组成的网络中学习和工作,这每一个实验室都由大概十几人组成,由一个有成就的科学家领导。

“这些实验室应该是集群的,而且被一种合作的文化所包围,在这种文化中,技术和设备是自由共享的。我们的奖励体制必须改变,从而强有力地支持承担风险和原创性,”他继续说道。

“我们必须把项目和建筑设计成鼓励人和观念的随机碰撞。你可以从实验室的构造中看出哪些是成果丰富的实验室。在美国的一些实验室,你早晨来上班,走到你的地盘,然后你不走出去,‘直到一天结束’,而你不会遇到任何人——这样的实验室不会成为成果丰富的实验室。你需要让人们能够始终遇到对方。

在Alberts看来,同样的模式可以延伸到全世界——来自中国和美国以及每个大陆的科学家应该能够始终“遇到对方”。这将是在全球尺度上的异花授粉,不同的观点和方法驱动着科学的进步,并极大地造福人类。

解开细胞生物学和细胞化学之谜的工作带来了使用这种模式的绝好机会。“为了拓展我们的知识的前沿,我们希望许多有才华的人在合作的环境中工作,”他说。“等待着青年人的是一个伟大的冒险,一个伟大的机会。如果我们可以合作确定对于理解生物学确实很重要的一些项目——中美两国可以在这些项目上共同合作 ——那么就太美妙了。”

其他一些项目和领域也可能从国际科学合作中获益。他还说,这可能带来更重要的收益:“通过建立全世界科学家的一个更紧密地联系,我们既可以促进科学,又可以更加稳固国际和平与友好。”

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Bruce Alberts现在为加利福利亚大学生物化学与生物物理学教授,担任Science杂志的主编。Bruce Alberts教授多年的科学研究对人们理解DNA复制和细胞分裂方面做出了重要的贡献,其所编撰的《细胞分子生物学》被许多大学作为细胞生物学的标准课本。

source:美国科学促进会Eurekalert!中文

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