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本文作者: 任平 | 2022-08-03 10:36 |
“我父母都是化學(xué)家,在學(xué)校教了一輩子書。父親今年已經(jīng)90歲了,照片上還挺健康的。這些年的研究,我從一個計算機科學(xué)老師,慢慢成了生物化學(xué)老師,終歸是和父親越來越像了?!?/p>
7月17日7點50分,上海還沒出梅,溫度徘徊在35度,悶熱陰沉。
徐鷹透過舷窗看著機場入口處,因為24小時核酸報告折騰了自己兩個小時的安保還站在原地,但自己卻仿佛去了一趟魔幻現(xiàn)實主義世界。
他沒想到的是,自己研究了一輩子的生物學(xué),幾乎每天都和蛋白質(zhì)、核酸打交道,如今卻要被一份有時效性的核酸報告急得團團轉(zhuǎn)。
徐鷹坐在航班座位上,這是他在國內(nèi)隔離14天后,第一次放松下來看看外面的世界,“謝天謝地,現(xiàn)在沒人能再攔住我了?!?/p>
兩個半小時后,他將和父親一起在家鄉(xiāng)長春見面。
從1993年起,過去的30年里,徐鷹每年這個時候都會回國住上一個多月,期間主持生物信息學(xué)領(lǐng)域的研討會,開展青年學(xué)生的暑期課程。
但在2022年隔離期結(jié)束后,徐鷹的時間被壓縮到只剩下22天。相比于去年夏天“14+7+7”的隔離政策,徐鷹反倒覺得時間還有很多,有足夠時間開展今年的安排。
第二天,徐鷹發(fā)了一條朋友圈,把在上海隔離的半個月仔細(xì)整理出來,像是一篇紀(jì)實小記,最后一句話是“希望疫情能快點結(jié)束,大家都少遭點罪”。
配圖是他和父親站在長春的家中,藍(lán)天白云,天氣清爽。
梳理過去的工作,是徐鷹多年來一直保留的習(xí)慣。這個習(xí)慣也讓徐鷹做成很多開辟性的工作,比如在橡樹嶺國家實驗室和田納西大學(xué),共同建立美國最早的生物信息學(xué)博士點、創(chuàng)建佐治亞大學(xué)生物信息學(xué)研究所、發(fā)起國內(nèi)兩項生物信息學(xué)領(lǐng)域的國際研討會——IBW與ICSB。
去年,徐鷹當(dāng)選IEEE Fellow。在學(xué)術(shù)科技界,它被認(rèn)定為權(quán)威的榮譽和重要的職業(yè)成就,每年由同行專家在做出突出貢獻(xiàn)的會員中評選出,當(dāng)選人數(shù)不超過IEEE會員總?cè)藬?shù)的0.1%。
這是徐鷹繼2007年當(dāng)選AAAS Fellow(美國科學(xué)促進學(xué)會院士)后的又一個重要榮譽。
多年的研究和奔波,讓徐鷹親歷了生物信息學(xué)發(fā)展的三十年。很多人來了又走、走了又來,但徐鷹卻逐漸從一個計算學(xué)者,蛻變一個生物化學(xué)學(xué)者,始終透著一股不知疲倦的興奮。
1985年,25歲的徐鷹剛到美國,人類基因組計劃在美國被正式提出。
“生物信息學(xué)”在這一計劃的推動下,成為一門新學(xué)科,迅速吸引到從生物學(xué)、化學(xué)、物理,以及數(shù)學(xué)和計算機科學(xué)領(lǐng)域而來的年輕人。
徐鷹從未想過,有一天會與生物信息學(xué)結(jié)緣。
從本科到博士,徐鷹一直讀的是計算機系。1978年進入吉林大學(xué)計算機科學(xué)系(7年本碩課程),隨后進入了美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校,繼續(xù)攻讀博士學(xué)位。
其中一個重要的小插曲是,因為一直對數(shù)學(xué)感興趣,當(dāng)時徐鷹想要報考的是吉林大學(xué)數(shù)學(xué)系。但身為計算機學(xué)者的叔叔徐如鏡建議,“(學(xué)數(shù)學(xué))不如學(xué)計算機軟件”。
徐鷹連這個專業(yè)名稱都沒有聽說過。但聽到能用計算機研究數(shù)學(xué)問題,決定改報計算機科學(xué)系。他的父母是該校的化學(xué)系教授,在學(xué)什么這個問題上,他們秉持“放養(yǎng)”模式,從未干涉過兒子的個人選擇。
當(dāng)時,吉林大學(xué)計算機科學(xué)系剛剛建系第三年,是國內(nèi)最早從事人工智能研究的單位之一。
1976年,在王湘浩院士的帶動下,一批有著深厚數(shù)學(xué)背景的吉林大學(xué)教授,如管紀(jì)文、劉敘華、姜云飛等教授,紛紛從拓?fù)鋵W(xué)、數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)向了代數(shù)和計算機。
七八十年代,吉林大學(xué)的計算機學(xué)者群星璀璨,扛起了國內(nèi)人工智能研究的大旗,也為徐鷹等后輩們從事計算機研究,打下了極好的數(shù)學(xué)底子。
尤其是本科階段,徐鷹深受教過他一年半《離散數(shù)學(xué)》的劉敘華教授影響,第一次發(fā)現(xiàn)了“數(shù)學(xué)的美”。這也讓他堅定了,自己更擅長數(shù)學(xué)理論研究。
讓徐鷹沒想到的是,數(shù)學(xué)和計算機背景的他會在來到美國的八年后,成為人類基因組計劃的親歷者,并在接下來的三十年里,一直扎根在生物信息學(xué)領(lǐng)域,成為一名(計算)生物化學(xué)學(xué)者。
1993年,是徐鷹在科羅拉多礦業(yè)學(xué)院任教的第二年。在這所工科見長的學(xué)校,他正苦惱自己的理論研究與學(xué)校有分歧,思考自己究竟擅長什么。
那段時間,徐鷹看到了橡樹嶺國家實驗室(下稱“橡樹嶺”)計算與數(shù)學(xué)部招人的消息。
憑借著數(shù)學(xué)背景,徐鷹順利進入該實驗室。
橡樹嶺,幾乎可以用“科研圣地”來形容。
這家成立于二戰(zhàn)期間的實驗室,曾參與到美國陸軍部研制原子彈計劃中,與新墨西哥州的一所實驗室共同制造出兩顆原子彈,其中投放到日本長崎的這顆,就是橡樹嶺所研制。
二戰(zhàn)結(jié)束后,原來橡樹嶺的管理部門——美國原子能委員會改名美國能源部,橡樹嶺的使命也變?yōu)槟茉囱芯俊?/p>
位于田納西州以西30公里處的克林頓小鎮(zhèn),坐落在山溝里
徐鷹參與的項目,正是當(dāng)時大火的“人類基因組計劃的測序工作”。
徐鷹回憶,實驗室想找一個做統(tǒng)計的人,幫著他們在DNA測序序列中尋找蛋白編碼基因,從而弄清楚每種基因制造的蛋白質(zhì)及其作用。
那時候,徐鷹從并沒有正經(jīng)學(xué)過統(tǒng)計,但在研究員Ed Uberbacher的指導(dǎo)下,開始第一次嘗試用統(tǒng)計方法寫程序。
這也是徐鷹第一次將計算機、數(shù)學(xué)、生物這三門學(xué)科聯(lián)系起來。
Ed Uberbacher
由于這一次的嘗試,徐鷹似乎找到了門路和感覺。
1993年到1995年期間,徐鷹所研發(fā)的計算機程序GRAIL,成為那個時代最好用的基因測序工具。直到2000年代中期,這一程序依舊是該領(lǐng)域的研究“標(biāo)配”,文章引用次數(shù)超1000篇。
此后,徐鷹在橡樹嶺的工作更加順利。
1995年,徐鷹有了獨立實驗室,開始獨立培養(yǎng)學(xué)生及博士后學(xué)者,也將基因組測序的工作逐漸交到學(xué)生手中。
1997年,徐鷹看到了新的機會——蛋白結(jié)構(gòu)折疊——一個編碼基因蛋白折疊成的三維形狀將決定這個蛋白的功能。他要研究的是使用生物統(tǒng)計及計算方法,預(yù)測出蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。
徐鷹覺得,這項工作會涉及到更多的數(shù)學(xué),也會涉及到一些物理,“或許可以做得很長久”。
1997年,徐鷹換到蛋白質(zhì)折疊的項目也從原來的數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)部,轉(zhuǎn)到了生命科學(xué)部擔(dān)任這一課題的組長,一點點從生物信息學(xué)的邊緣走向中心。
一年后,徐鷹和許東(現(xiàn)任密蘇里大學(xué)校董事會教授)第一次見面。
徐鷹說到,自己想找一個有生物物理背景的人,正好許東申請了橡樹嶺。
許東教授
1998年,許東從美國國家癌癥研究所讀完博士,拒絕了一個工資翻了幾倍的生物制藥公司。
當(dāng)時這個專業(yè)有多吃香?
據(jù)說,只要候選人會用特別簡單的BLAST工具(生物大分子序列比對搜索工具),就是最搶手的人才。
許東稱,1995年測序工作大火后,他看到一個制藥公司一口氣招了80多個生物信息學(xué)背景的人——全職。
“那真是一段泡沫期,很多人都挺動心,我當(dāng)時也想去工業(yè)界,后來還是放棄了,我更喜歡做學(xué)術(shù)?!?/p>
此后的三十年里,許東與徐鷹軌跡幾乎一致。如今他們都已卸任行政職務(wù),成為各自學(xué)校的董事會教授。
時間回到1998年。許東的加入,讓徐鷹的團隊多了生物物理學(xué)(Biophysics)的背景。
他們一起做了一個蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測程序Prospect,在蛋白三維結(jié)構(gòu)預(yù)測上反響不錯,二人也在生物信息學(xué)領(lǐng)域里小有名氣。
2001年,人類基因組測序的工作草圖完成,成為人類基因組計劃中的重大里程碑,徐鷹和許東就是其中功不可沒的兩個人。兩人共同獲得了R&D100獎——《R&D雜志》頒發(fā)給世界上每年度最重要的100項發(fā)明創(chuàng)造獎項。
當(dāng)時的李明(現(xiàn)任加拿大滑鐵盧大學(xué)計算機科學(xué)系教授),已經(jīng)是領(lǐng)域內(nèi)人盡皆知的“大學(xué)者”。
他和堵丁柱教授在1995年在中國創(chuàng)辦的COCOON會議(計算與組合學(xué)會議),如今已成為世界知名的理論計算機會議。
1997年,他曾運用信息距離理論以及自然語言理解,開發(fā)出新一代的搜索引擎,論文成果也在世界頂級會議KDD-07上發(fā)表。
李明教授
機緣巧合之下,李明與徐鷹、許東兩位成了好朋友,還拉著兩人到自己公司Bioinformatics Solutions Inc(BSI)擔(dān)任技術(shù)顧問。
被業(yè)界譽為“AI預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)全球第一人”的許錦波,那時候還在滑鐵盧大學(xué),跟著李明念博士。
經(jīng)由李明的介紹,許錦波也參與到蛋白三維結(jié)構(gòu)預(yù)測項目中。后來,徐鷹和許東將所有的源代碼交給了李明和許錦波。在此基礎(chǔ)上,許錦波也將這一程序發(fā)展得更好,打造出端到端模型及計算程序 Raptor。
許錦波教授
時間來到21世紀(jì)。2002年年底,已經(jīng)在橡樹嶺待了十年的徐鷹萌生出新的想法,動心再回學(xué)校。
一則橡樹嶺改為能源研究后,80%的經(jīng)費都來自美國能源部。盡管不用愁錢的問題,但是研究方向成為了能源。
另外,從尋找蛋白編碼基因到蛋白結(jié)構(gòu)折疊,徐鷹也發(fā)現(xiàn),自己對生物學(xué)具有極大的興趣。
“或許,我不用再為別人做計算工具,完全可以用別人的工具,解決自己關(guān)心的生物學(xué)問題?!?/p>
2003年4月14日,人類基因組計劃的測序工作全部完成,徐鷹的這一想法也更加堅定。
徐鷹和許東一同離開橡樹嶺,分別去了佐治亞大學(xué)和密蘇里大學(xué),一個成為學(xué)校首個生物信息所所長,一個成為最年輕的系主任。
2003年,李明也計劃換個環(huán)境。因為不喜歡美國教學(xué)系統(tǒng)的條框束縛,他正準(zhǔn)備離開加利福尼亞大學(xué)圣塔芭芭拉分校(UCSB,離洛杉磯1.5小時車程,號稱全美最美大學(xué))。
李明從朋友那里輾轉(zhuǎn)聽說了徐鷹的消息,主動聯(lián)系后者。他表示,只要徐鷹想去UCSB,他就給系里寫推薦信,接替自己的位置。
多年后徐鷹回憶,那時候,生物信息學(xué)領(lǐng)域中的華人學(xué)者會有一種“抱團”意識:不管是自己的“老大哥”李明、和自己“同窗”六年的許東,還是后輩許錦波,大家時不時聚在一塊,互相扶持,一起鉆研學(xué)科里的新問題。
不過,徐鷹并沒有去UCSB。
當(dāng)時,還有兩所學(xué)校向徐鷹拋來了橄欖枝。
一所是紐約州立大學(xué)石溪分校(位于長島),核物理學(xué)家、諾貝爾物理獎獲得者楊振寧,曾在該校執(zhí)教37年。
另一所就是徐鷹最終的決定——佐治亞大學(xué)。
徐鷹是東北人,東北人疼媳婦也是全國出名。當(dāng)時,徐鷹的夫人在考察了三所學(xué)校后覺得,長島和圣塔芭芭拉兩地的生活費用太高,最后選擇了位于雅典市的佐治亞大學(xué)。
就這樣,徐鷹開始了在佐治亞大學(xué)的教學(xué)之路。
2000年初,生物信息學(xué)科紅極一時。佐利亞大學(xué)的一批教授向?qū)W校聯(lián)合提議,希望學(xué)校建立一個生物信息研究所。
囿于沒有合適的所長人選,這件事一直拖了兩年。
2002年年底,佐治亞大學(xué)的一位華人學(xué)者汪必成(現(xiàn)任生物化學(xué)與分子生物學(xué)系教授),聽聞了徐鷹回歸學(xué)校的想法,主動聯(lián)系徐鷹到佐治亞大學(xué)做了一場報告。
報告結(jié)束后,兩個人一起吃晚飯。推杯換盞中,汪必成提了一句,“這兩年我們一直在物色一個生物信息研究所的所長,你有沒有興趣?”
見徐鷹還在猶豫,汪又稱,“我們可以幫你拿到佐治亞州的科學(xué)協(xié)會(Georgia Research Alliance, GRA)著名學(xué)者講習(xí)教授 (Eminent Scholar Chair)的位置,GRA是一個以招收世界級杰出學(xué)者的州政府項目?!?/p>
這份“就職禮”特別貴重。
具體來說,就是佐治亞州政府每年拿出3000萬美元的啟動資金,幫助州里的6所主要的公立大學(xué)面向全世界招生。美國《時代周刊》還為此做過報道。
徐鷹聽聞,汪當(dāng)初就是以這種形式,被從匹斯堡大學(xué)引入佐治亞大學(xué)。
2002年左右,佐治亞州里共有大概有三、四十個杰出學(xué)者,那些人起碼都比徐鷹大20歲。徐鷹才40出頭,自覺這份新工作“誠惶誠恐”。
汪多次對徐鷹表示,他是最合適的人選,并保證徐鷹來了可以挑一個自己最喜歡的系。
汪也建議,徐鷹選擇治亞大學(xué)里最強的系--生物化學(xué)與分子生物學(xué)系(生化系)。隨后,在徐鷹訪問期間,當(dāng)時生化系的系主任David Puett教授趕來,與徐鷹見了面,鼓勵他申請生化系。
David Puett教授
徐鷹回憶,“在佐治亞大學(xué),對我影響最大的一個人,就是David教授?!?/p>
從1969年開始,David就開始了在新陳代謝和內(nèi)分泌學(xué)等領(lǐng)域的研究,是一位具有物理和生物化學(xué)背景的學(xué)者,而他本人也極具紳士氣質(zhì)。
從他那里,徐鷹不僅學(xué)到了傳統(tǒng)的腫瘤生物學(xué)研究方法,自己豪爽、健談的心態(tài)也變得更謙和。
也許是徐鷹連獲五年“橡樹林國家實驗室重要成就獎”,也許是見了一面后發(fā)現(xiàn)徐鷹特別敢想,這位老教授看到了徐鷹身上更多的可能。
Just You! ”(就你了)
轉(zhuǎn)眼要到新年,徐鷹終于答應(yīng)下來。
很快,徐鷹拿到了佐治亞大學(xué)的正式聘書:校董事會教授、佐治亞科學(xué)協(xié)會著名學(xué)者講習(xí)教授,佐治亞大學(xué)生物信息研究所首任所長,以及一份他當(dāng)時覺得高的邪乎的工資。
徐鷹講起來這件事,有些感慨:“從零開始建設(shè)一個研究所,會有很多的工作要做,但這件事本身就是一件很榮耀的事?!?/p>
新官上任,情況真如徐鷹所料,只有一個光禿禿的生物信息研究所,緊接著就是招老師、建博士點、招學(xué)生,什么都是從零開始。
佐治亞大學(xué)的科研副校長只給了徐鷹4個教職名額。徐鷹想擴大師資,就想了一招——和其他系合招老師。
不管學(xué)校里有沒有人知道這個新成立的研究所,徐鷹逛遍了學(xué)校,把所有與生物信息相關(guān)的系都拜訪了下來。
他與其他系主任約定:研究所出一半工資,系里面出一半工資,合作招聘老師。
用這個辦法,徐鷹的研究所一口氣招了8位老師。
萬里長征終于邁出了第一步,徐鷹還想建一個生物信息學(xué)的博士點。
不過,這件事有點麻煩。
學(xué)校要成立一個新的博士點,首先要爭取已經(jīng)設(shè)了博士點的相關(guān)系的同意,保證不會搶他們的生源。
其次是到州里,拿到Board of Regents(董事會)的批準(zhǔn),保證不會從州里其他學(xué)校的博士點搶生源。
這層審批相當(dāng)于進入了國內(nèi)的省級高等教育局那里蓋章。
徐鷹一共拜訪了本校的32位系主任。每到一個系就講,為什么建生物信息博士點是雙贏的事情、為什么我們不會搶你們的生源,為什么只會擴大我們共同的生源。
最后,32個系主任都同意了,學(xué)校層面就算是批了。徐鷹趁熱打鐵,又去了佐治亞州唯一有生物信息博士點的另一所學(xué)校佐治亞理工學(xué)院。
很巧,徐鷹和佐治亞理工學(xué)院生物信息中心主任是朋友。一頓飯后,那位主任表示,“沒有問題,我完全支持你。”
從進入佐治亞大學(xué)到招到8位老師,成功設(shè)立博士點,徐鷹用了不到一年。在不斷的奔走中,徐鷹也接觸到很多志同道合的人。
徐鷹稱,當(dāng)時微生物系的系主任幫著他寫申請材料,跑各種機構(gòu),“他們也愿意看著新機構(gòu)變大?!?/p>
隨著系里和其他學(xué)校里越來越多的人支持,2005年的春天,佐治亞大學(xué)生物信息研究所招到了第一批博士生,17個人。
這個成績在佐治亞大學(xué)里還有點小轟動。
作為研究所的所長,科研副校長給徐鷹漲了工資。
徐鷹覺得,自己擔(dān)任所長本可以拿到一份相當(dāng)于一個月工資的補貼,于是他跟科研副校長說:我的工資已很高了,這份補貼我就不拿了。
同時,他還把入職佐治亞大學(xué)后的第一次漲工資的份額,全部捐給了系里的幾個秘書。
徐鷹想起二十年前的那段時光,他說,“那時候不是特別自信,總覺得我怎么有這么好的位置,別弄錯了。”
但他至今對自己曾產(chǎn)生的推動力感到欣慰。
徐鷹還做了一個工作,首創(chuàng)了實驗室系列講座的傳統(tǒng)。
一般來說,學(xué)校里會以系的名義舉辦各種系列講座,但徐鷹來了之后,每周都會從外面請一些學(xué)者到自己的實驗室。開始請的是本校不同系的人,漸漸的是學(xué)校附近的人,一兩年后又變成了車程4小時范圍內(nèi)的人。
徐鷹稱,每次請來的人都是他和學(xué)生“精挑細(xì)選”過的。
如果某一段時間他們需要對腫瘤代謝系統(tǒng)有個了解,就一起查文獻(xiàn),看看哪些人最厲害,再從中篩選出4個小時車程圈的人。
用這樣的方式,徐鷹帶著學(xué)生一起,啃下一門又一門的新學(xué)科。徐鷹也年輕過,他知道年輕人需要參與感、存在感。
他還喜歡徒步,每逢周末能一口氣走12公里,平時就去其他系的辦公室“溜達(dá)”。
當(dāng)時,時任佐治亞大學(xué)物理系主任的Bernd Schuttler教授,就是徐鷹主動搭訕來的好友。
徐鷹聽聞他做了多年天體物理方面的計算,走進他的辦公室,上來就問,“你能給什么東西建模?”
Bernd看著這個剛?cè)肼毦鸵ㄔO(shè)生信所的中國人,回了一句,“只要能動的東西,我就能建?!?/p>
在佐治亞大學(xué)的日子里,他們從此相識,成為了長期合作者,也在多年后一同來到中國講學(xué)。
Bernd Schuttler教授
徐鷹愛social的個性也曾鬧出過笑話。
初到佐治亞的那年,徐鷹走進了化學(xué)系主任Bob的辦公室,很隨便地問:“Bob,你這小黑板上的分子式是什么?”
Bob以一種“見鬼了”的眼光看著徐鷹:你不是做蛋白結(jié)構(gòu)計算的嗎?這是20個氨基酸呀。
好在那時還年輕、反應(yīng)快,徐鷹趕緊找補,“哦,對做數(shù)學(xué)的人來講,每個氨基酸就是一個特定的幾何結(jié)構(gòu),而不必關(guān)心其化學(xué)結(jié)構(gòu)。”
徐鷹自認(rèn)為自己的學(xué)問很少,對生物信息學(xué)的研究有一個漫長的“學(xué)徒”過程。
“我從來沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過生物學(xué)方面的東西,所以都是需要什么,就去學(xué)什么?!?/p>
在橡樹嶺時,徐鷹也從同事那里“偷學(xué)”了不少東西。
徐鷹提到,當(dāng)時橡樹嶺中有一位人稱“行走的微生物百科全書”的同事,名叫Loren Hauser。
徐鷹對微生物特別感興趣,總是中午拉著他一起在會議室吃飯,每天吃飯前都準(zhǔn)備幾個問題,一邊吃飯一邊閑聊?;揪涂磕撬?、五年時間,徐鷹就把微生物基因組進化理論“偷”來了。
Loren Hauser
徐鷹講起這段故事來眉色飛舞,“他并不知道我有意識地在學(xué)習(xí)這個東西。所以你看,偷藝,也是一種學(xué)習(xí)方法。”
而憑借這股伶俐,徐鷹還順利把一位同事“拐”進了佐治亞大學(xué)。
這位同事就是Victor Olman博士,兩人從1995年就在一起工作,直到2013年Victor退休,共事了18年。
徐鷹稱,Victor是標(biāo)準(zhǔn)的俄國數(shù)學(xué)家,師從蘇聯(lián)科學(xué)院院士,堅信要從統(tǒng)計學(xué)的角度看生物問題。
Victor有一個“交友標(biāo)準(zhǔn)”,每見到一個新同事就出一個數(shù)學(xué)問題,“如果沒解答出來,那么以后他就對你的就興趣不大了?!?/p>
意料之中,徐鷹通過了他的考試,并在2003年一起去了佐治亞大學(xué)。
在多年的交往中,Victor一直告訴徐鷹要“be accurate”(要準(zhǔn)確)。
徐鷹也一直保持著這點科研要求,不斷告誡自己和學(xué)生,要把生物學(xué)中很粗糙的東西,打磨成最底層的、最準(zhǔn)確的東西。
Victor Olman
徐鷹回憶,到了佐治亞大學(xué),自己的學(xué)科背景,從求學(xué)時的數(shù)學(xué)和計算,橡樹嶺期間的進化理論、基因組學(xué),進一步豐富到生物代謝、系統(tǒng)生物學(xué)以及計算化學(xué)等學(xué)科。
至2011年徐鷹卸任時,該研究所的博士點穩(wěn)定在50多名博士生的水平,生物信息學(xué)學(xué)科當(dāng)年進入全美前25名。
徐鷹卸任那年,生化系主任David對徐鷹說,“在你來之前,從未有物理系、數(shù)學(xué)系的人與生化系的人合作?,F(xiàn)在這些系及統(tǒng)計系、計算機系的人,因為生物信息研究所的建立,已有了多項與生化系的老師的合作?!?/p>
現(xiàn)在來看,徐鷹連續(xù)八年擔(dān)任生物信息研究所的首任所長,靠的不只是善于鉆研的勁頭。他真正稀缺性的,是他不需要顧慮什么。
他沒有想過要建立自己的帝國,也從未建立自己的安全地帶,而是不斷思考通過研究所來促進生命科學(xué)與數(shù)理科學(xué)、化學(xué)及工程的互動,推動生物信息這一新型的交叉科學(xué)在校園中迅速成長。
徐鷹的輕松,也來源于此。
在擔(dān)任所長的這段時間,由于長期建立起來的合作關(guān)系,徐鷹繼續(xù)參與并推動在橡樹嶺的系統(tǒng)生物學(xué)工作,每年大概跑三四次,組織、指導(dǎo)項目推進。
其中微生物碳循環(huán)的項目,就是在2003年后正式著手。
簡單來說,就是通過植物或海藻的光合作用,將空氣中的CO2以纖維素或其它的碳鏈的形式高效地回收到地上,以減小空氣中的溫室效應(yīng)。
此前從Loren Hauser那里“偷學(xué)”來的微生物系統(tǒng)生物學(xué)的知識,被全部派上了用場。
他使用讀博士時學(xué)到的組合數(shù)學(xué)及算法,來給海藻的代謝網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)學(xué)模型,分析預(yù)測應(yīng)如何通過基因工程來改變海藻的基因組,以提高其固碳的效率。
徐鷹在這個項目上一直做到2008年。
接下來的五年,他繼續(xù)與橡樹嶺的同事們合作,研究碳循環(huán)的另一面:如何將通過光合作用存儲在植物中的纖維素高效地轉(zhuǎn)化為能量。
這一工作的目的是對能實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的微生物做基因生工程,大幅度地提高它們能量轉(zhuǎn)化的效率。而指導(dǎo)這類基因工程的信息來自對這些微生物的代謝系統(tǒng)做數(shù)學(xué)建模、分析。
10年間,他與合作者在這一領(lǐng)域發(fā)表了100余篇學(xué)術(shù)文章、兩部專著。
現(xiàn)在來看,微生物碳循環(huán)的研究意義十分重要,尤其是2020年9月中國明確提出雙碳目標(biāo)后,能源與環(huán)境問題,已經(jīng)成為一大全球性問題。
這十年的社會議題研究,顯然也讓徐鷹習(xí)慣了用計算方法去解決實際的生物學(xué)問題。
2012年后,由于ImageNet的出現(xiàn),生物信息學(xué)領(lǐng)域迎來了深度學(xué)習(xí)時代,開始迭代出更好用的計算工具,但那時候徐鷹的興趣,早已轉(zhuǎn)向了更底層的生物問題。
這一轉(zhuǎn)變過程,也早在徐鷹加入佐治亞大學(xué)時埋下了注腳——腫瘤生物學(xué)。
此時的徐鷹到了知天命的年齡。在中國的“知天命”思想中,這一解釋是人不再是聽天由命,而是謀事在人。
攻克癌癥腫瘤,這一傳統(tǒng)認(rèn)知上“無藥可治”的疾病,就是徐鷹給自己提出的新命題。
他卸任所長,又全身心撲到了學(xué)術(shù)上。
但那一刻,徐鷹覺得自己被各種質(zhì)疑聲音“打敗”了。
過去50年,學(xué)界對腫瘤的基本觀點是:基因突變是腫瘤發(fā)病的根本原因。
但這一框架并未給腫瘤的治療帶來突破性的進展,比如目前每10萬人的腫瘤死亡率與50年前相比僅有略高于10% 的進步。
同時,這一框架還不能解釋一些很基本的腫瘤學(xué)問題。
比如,為什么有些器官很容易患癌,而相鄰的器官則極少患癌,如大腸與小腸?
為什么有些人的腫瘤有抗藥性,而其他體質(zhì)、年齡、性別同樣的患者的腫瘤則沒有抗藥性?
為什么有些患者的腫瘤很快就轉(zhuǎn)移,而其他有同樣腫瘤的患者健康地活了幾十年?
徐鷹的目標(biāo),就是依據(jù)腫瘤大數(shù)據(jù),研發(fā)一個新的腫瘤演化理論。
他本以為研發(fā)新的腫瘤理論,可能會有5年的低產(chǎn)或無產(chǎn)期,但逐漸發(fā)現(xiàn),自己過于樂觀了。
一方面,新理論的研發(fā),需要全面擴充他的知識。除了他已很熟悉的分子及細(xì)胞生物學(xué),遺傳學(xué)、進化生物學(xué)、及生物化學(xué),他還需要系統(tǒng)地了解免疫學(xué)、神經(jīng)學(xué)、組織修復(fù)理論、及發(fā)育學(xué)等知識。
另一方面,但更難的問題是,他需要不斷回答來自各個方面的質(zhì)疑及打擊,包括科學(xué)雜志的審稿人、編輯、基金會的評審人及官員,特別是一生從事腫瘤突變研究的學(xué)者。
終于,經(jīng)過了此后十年的不懈努力,徐鷹及團隊逐漸建立一個全新的癌癥發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移的演化理論。
其核心思想是長期慢性發(fā)炎及局部的鐵積累,將導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)持續(xù)的酸堿不平衡、這將進一步地導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的代謝方式發(fā)生根本的改變,稱之為代謝重編程。這其中的有些改變,將推動細(xì)胞的持續(xù)增殖、分裂,另一些改變將推動細(xì)胞的轉(zhuǎn)移等。
徐鷹說,“過去十年的路走得非常艱苦,說什么難聽話都聽到了。”
他至今都記得一個場景。
2018年,自己的4個博士生同時從實驗室辭職?!八麄冇X得這個東西做起來很難,而且文獻(xiàn)上的觀點和徐老師的觀點經(jīng)常都是反過來的?!?/p>
當(dāng)徐鷹試圖從一個全新的角度來考慮腫瘤演化,不僅受到了很多學(xué)者的懷疑,也受到了整個社會的質(zhì)疑。如果出現(xiàn)新的腫瘤演化理論,那么以往的教科書上關(guān)于腫瘤觀點、邏輯分析、甚至一些經(jīng)典的工作,可能都是錯的。
這自然導(dǎo)致徐鷹的科研經(jīng)費下降。他的研究團隊也從2012年的三十多個人,逐漸流失到現(xiàn)在的七、八個人。
他的父親徐如人,做了一輩子化學(xué)研究,也對徐鷹說,“你研究腫瘤,不把相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式都寫出來,我也不相信你?!?/p>
這是徐鷹,以及生物信息學(xué)領(lǐng)域都要面對的現(xiàn)實。
而他的選擇是,走到生物學(xué)的中心,站在里面做研究。
從事腫瘤生物學(xué)研究前,他一直被視為計算機圈子的人,擅長研發(fā)更多更好用的計算工具。
此后,徐鷹幾乎所有的研究課題都圍繞生物學(xué)中最底層的問題,要比傳統(tǒng)的生物學(xué)者更能觸及到化學(xué)及物理水平的研究。
在生物信息學(xué)的圈子,他是一個極其標(biāo)志性的存在。也幾乎只有他一個人,轉(zhuǎn)型得如此徹底。
徐鷹自稱,“在生物信息學(xué)里,自己現(xiàn)在的工作,90%歸屬于生物學(xué),只有剩下的10%才是計算的范疇。”
好在最近幾年,徐鷹團隊真正有了突破性的進展。他的團隊完成了一系列的腫瘤驅(qū)動力及機理的文章,并在主流雜志上發(fā)表出來。
此外,徐鷹的最新成果已發(fā)表論文,是他和吉林大學(xué)、以及中日聯(lián)誼醫(yī)院腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)中心的共同研究,《Cancer is a survival process under persistent microenvironmental and cellular stresses》。
該模型系統(tǒng)地描述了原發(fā)性腫瘤發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移的推動力及主要機理,建立了一個癌癥發(fā)生、發(fā)展模型。
與傳統(tǒng)觀念的最主要差別是,腫瘤細(xì)胞所做的事兒,都是為了它們自身的生存,是不得不的行為,而基因突變是幫助他們生存的手段,而并非如傳統(tǒng)學(xué)說所認(rèn)為的,是腫瘤發(fā)生的原因。
目前,這一癌癥發(fā)展模型已在小鼠肝癌上得到驗證。
癌癥發(fā)展框架
在回國的路上,徐鷹和父親聊天,他的癌癥發(fā)展機理也終于獲得了父親的認(rèn)可。
徐鷹說,“在情感上,我們是父子,在做研究上,我們則是兩個獨立的靈魂?!?/p>
這位父親是中國科學(xué)院院士,并將三名學(xué)生也培養(yǎng)為院士。父親的這次表態(tài),很大程度上也代表了其他學(xué)科對他的認(rèn)可。
1993年,與橡樹林工作同步進行的,是徐鷹與國內(nèi)高校進行交流的愿望。
作為土生土長的東北人,徐鷹非常希望向國內(nèi)高校、尤其是東北地區(qū)的高校介紹國外相關(guān)學(xué)科的進展。
他回到吉林大學(xué)的計算機系,和當(dāng)時的系主任自薦做場報告,講講生物信息學(xué)。溝通了多次,系主任才松口:“好,你做吧?!?/p>
“他也沒認(rèn)真,但我真做了?!?/p>
結(jié)果到了做報告的日子,只有徐鷹一個人去了,碰了一鼻子灰。
因為沒有人重視這次報告,自然就沒有人當(dāng)報告的主持人。更棘手的問題是,到了做報告的教室,徐鷹才發(fā)現(xiàn)門都沒開。
正好徐鷹的大學(xué)同學(xué)周春光畢業(yè)后留校,做了計算機系的副系主任,趕來做主持人救場。
徐鷹這樣回憶那段時光:如果當(dāng)時自己沒有決定繼續(xù)做下去,也就沒有了此后在國內(nèi)所做的各種交流會。
徐鷹從來沒有埋怨過這一點,他的抗打擊性比較強。
看到當(dāng)時計算機系對自己的興趣不是很大,他又參與到化學(xué)系里。就這樣,徐鷹一邊在化學(xué)系里合作一些項目,一邊在計算機系里做些報告,同時幫他們帶帶研究生。
時間就這樣一年一年過著,徐鷹依舊每年暑期回到國內(nèi)。
再往后,當(dāng)徐鷹在橡樹嶺與生物信息學(xué)結(jié)緣,并佐治亞建立起一個研究所,以及在腫瘤研究上開疆破土?xí)r,大洋彼岸的中國生物信息學(xué),卻發(fā)生了一場變故。
談起那段歷史,現(xiàn)如今很多吉大人最感同身受。
85年,管紀(jì)文因為一些不順心的事情,負(fù)氣出走,去了英國的大學(xué)。93年,吉大計算機系和數(shù)學(xué)系創(chuàng)始人,王湘浩病逝。95年剛剛評上院士的劉敘華教授,在講壇突發(fā)腦溢血,巨星隕落……
從此,吉大計算機系慢慢地下滑,少了王湘浩這個主心骨,人才一個個流失。
老一輩學(xué)者,鞠九濱、金成值、周長林、劉大有、孫吉貴、周春光,也終歸是要退休。
在2000年來臨之際,吉大給自己留下了一個問題:再過十年,吉大計算機系會何去何從?
徐鷹的父親此時已經(jīng)在吉大生活了48年,這時候,他在吉大講學(xué)和辦公時,經(jīng)常會在暑假帶著兒子徐鷹同行。所見皆父親輩的人,徐鷹沒多說什么,只是照例每年夏天飛回來,繼續(xù)在吉大做一些項目和講學(xué)。
那時候,徐鷹40歲,正值壯年。
2001年,經(jīng)院系調(diào)整,吉林大學(xué)的計算機科學(xué)系與另三個單位,合并為吉林大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院。此前大學(xué)同學(xué)周春光也做了副院長,幫徐鷹申請到了長江學(xué)者,徐鷹多多少少有了一個名頭。
來和徐鷹走動的人更多。徐鷹也能和更多的單位做合作,為吉大補充一些國內(nèi)院校的交流。這時候就有北京大學(xué)生物信息中心,天津大學(xué)生物信息中心等。
而徐鷹真正對國內(nèi)的生物信息學(xué)推波助瀾,2002年無疑是最濃墨重彩的一年。
從1993年到2002年,這十年里,徐鷹在橡樹嶺的基因研究,以及在國內(nèi)的學(xué)科建設(shè),讓徐鷹對研究有了一層新的思考:要將研究延續(xù)到學(xué)校中,以每代人最飽滿的狀態(tài)做學(xué)術(shù)。
這時候的徐鷹在思考兩個問題,自己要去哪所學(xué)校任職,國內(nèi)的生物信息學(xué)科如何發(fā)展。
就在這時,國內(nèi)好友傳來了一個消息。
2002年,中科院數(shù)學(xué)所的陸汝鈐院士聯(lián)系到徐鷹,說現(xiàn)在有十萬塊錢,能不能用這筆錢幫我們請一些國外的生物信息學(xué)者來國內(nèi)講學(xué)。
陸汝鈐院士
徐鷹索性就從國內(nèi)和國外各請了十個人,有國內(nèi)的陳潤生院士、張春霆院士、郝柏林院士、清華大學(xué)的孫之榮教授、中國第一個長江學(xué)者,當(dāng)時北京大學(xué)力學(xué)中心的佘振蘇,以及當(dāng)時加州大學(xué)河畔分校的姜濤、哈佛大學(xué)的劉小樂,伊利諾伊大學(xué)大學(xué)的梁杰,等等。
陳潤生、張春霆、郝柏林、孫之榮、佘振蘇
第一屆會議定在了2003年年底,因為非典推后了幾個月。正好當(dāng)時陸汝鈐院士在復(fù)旦大學(xué)兼職,首屆會議也就定在了上海。當(dāng)時參會的主要都來自上海附近的學(xué)者,大概有90個人。
這次會議下來,大家都有點意猶未盡。孫之榮教授見狀提議,“就把它辦成一個系列會議吧,第二年由清華主辦?!?/p>
系列會議的名字也當(dāng)即確定下來,——“國際生物信息學(xué)研討會,英文為IBW(International Bioinformatics Workshop)。
佘振蘇、徐鷹(中)、孫之榮討論下一屆會議
到了第三屆IBW,徐鷹決定成立一個常務(wù)委員會,由他、北大的魏麗萍、哈佛的劉小樂,上海的李亦學(xué)四人組成,徐鷹任委員會主任。每年的8月初,該會議都會在各個高校輪流主辦。
首屆IBW會議,徐鷹坐在前排中間,帶著墨鏡
當(dāng)時徐鷹還提議,除了老師們互相交流還不行,還要培養(yǎng)學(xué)生。
他和首屆會議的主持人趙偉(澳門大學(xué)第八任校長,現(xiàn)任中國科學(xué)院深圳理工大學(xué)副校長)提議,有沒有可能在每年的會議開始之前,讓這些回國的教授輪流給學(xué)生講個5天。
這一提議也被大家廣泛采納,并確定為“永遠(yuǎn)免費”。
趙偉校長
到了2010年,這個暑假課程開始由中國計算機學(xué)會的“龍星”計劃支持,至今聽課學(xué)員已有一萬名人。今年的網(wǎng)絡(luò)授課中,第一天有8800 多人參加,第二天有11000 多人。
“這在過去是不可想象的,這么專深的領(lǐng)域都有這么多人參加?!毙禚椃Q,學(xué)生對這個課程非常感興趣。線下召開時,報名人數(shù)總是超過授課教室的容納量。
幾年前,會議在西安的第四軍醫(yī)大學(xué)舉辦,主會場坐滿了400個人,一些報名晚了的學(xué)生就主動提議,“我們可以坐在樓道里”。那次會議臨時開了第二個會場,在樓上的一個階梯教室里,又坐了200多號人。
一直到2013年,徐鷹連續(xù)主持了前11屆會議,年年給學(xué)生講課。
IBW會議也吸引到了更多的生物信息學(xué)專家,以及類似Genome Biology 、Genomics、Proteomics and Bioinformatics等全球優(yōu)秀的生物信息學(xué)期刊編輯。
徐鷹回憶,到了2011年,IBW會議已經(jīng)發(fā)展得非常成熟,他就和吉林大學(xué)的梁艷春教授創(chuàng)辦了另一個會議—— 腫瘤系統(tǒng)生物學(xué)國際研討會(ICSB,The International Workshop on Cancer Systems Biology)。
梁艷春教授
徐鷹剛剛卸任佐治亞大學(xué)的生物信息研究所所長,一心一意撲到了腫瘤生物學(xué)研究上,在國內(nèi)的推動工作也有了更多精力。
會議依舊早年的IBW會議的形式。
每年的7月底,在ICSB會議召開前,徐鷹他們都會邀請10名國內(nèi)及10名海外相關(guān)領(lǐng)域的華人學(xué)者和醫(yī)生。
吉大也在多年的交流中,建立起與國內(nèi)高校的長期學(xué)科合作,培養(yǎng)起一批新的人才團隊。
目前,吉大生物信息學(xué)的學(xué)者中,大都是徐鷹過去在吉大帶過的學(xué)生,其中不少人都曾經(jīng)到過他在美國實驗室,接受過一段時間的訓(xùn)練。
陸汝鈐院士、郝柏林院士、北京301醫(yī)院的顧瑛院士,都對徐鷹的組織領(lǐng)導(dǎo)能力和培養(yǎng)人才的熱情大加贊賞。
天津大學(xué)生物信息中心的張春霆院士,早在90年代與徐鷹合作過。他這樣評價徐鷹的工作,“中國三、四十歲的青年學(xué)者,基本上都從這個會里走出來過。作為IBW、ICSB,以及龍星計劃的主要發(fā)起人,這些系列會議對于促進我國生物信息學(xué)的發(fā)展,特別是對培養(yǎng)年輕一代生物信息學(xué)工作者起到了重要的、不可替代的作用。”
所有的誤解、遺憾與重新崛起,因為徐鷹的不放棄而有了最好的結(jié)局。
現(xiàn)在,徐鷹還要每周工作70個小時,與一個年輕人的工作強度相當(dāng)。
一年半前,他已經(jīng)開始了在老年癡呆方面的研究。
他認(rèn)為,在疾病的研究上,老年癡呆將是人類最后一個要攻克的疾病?!耙坏┕タ肆诉@個疾病,那么人體內(nèi)部的奧秘,我們就都掌握了?!?/p>
邁入六十歲,徐鷹已經(jīng)歷了一個甲子。
他說,“我這一輩子一開始做基因預(yù)測,后來做蛋白結(jié)構(gòu)的計算、微生物、腫瘤,我相信一生里最后的科學(xué)研究,就會落在老年癡呆上?!?/p>
說完這句話,徐鷹爽快地吃了一個果脯,吐出一個果核兒。
他對我們說,“你們要做(回看生物信息學(xué)激蕩三十年)的文章。我從1993年做起,生物信息學(xué)的30年,我才參與了29年?!?/p>
這么多年,徐鷹變換了多個研究項目,去年還開了一門生物化學(xué)課程,是為全校打算考醫(yī)學(xué)院,獸醫(yī)學(xué)院、藥學(xué)院等專業(yè)的本科生提供的服務(wù)型課程。
作為一位從未修過“生物化學(xué)”,“有機化學(xué)”,甚至“大學(xué)基本化學(xué)”的人來說,有些難度,但也樂在其中。
“和這些最年輕的學(xué)生相處,亂哄哄的,氣氛要比和一群同齡人坐在一起好得多?!?/p>
徐鷹的世界里,沒有那么多條條框框,如果有,只有一個:不能停在過去,要始終站在舞臺中央。
徐鷹喜歡徒步,記錄餐食,發(fā)朋友圈,空閑的時間還愛吃點兒小零食。
他聽別人講話時,上身保持不動,只將視線抬高,穿過咖色鏡片的上方看向你。這樣能節(jié)省好多時間,既能禮貌聽別人講話,也能迅速收回視線繼續(xù)工作。
只有他講得興奮時,整個人才會頻繁用胳膊、手指、下巴示意,配合自己說的話。這是一項他多年總結(jié)出來的“案頭體操運動”。
還有,在國外生活了37年,他的東北味兒,一點沒變。
作者注:1993年,中國參與人類基因組計劃,生物信息學(xué)科迎來大爆發(fā)。
在近三十年的時間里,一大批生物、化學(xué)、物理、計算等專業(yè)的學(xué)者,前仆后繼加入到學(xué)科的產(chǎn)研建設(shè),那是一個靈感迸發(fā)、情誼綿長的年代,也是一個走出質(zhì)疑、迷茫的年代。
目前,雷峰網(wǎng)(公眾號:雷峰網(wǎng))啟動《生物信息學(xué)的三十年往事》專題,將陸續(xù)推出徐鷹、潘毅、周耀旗、許東、唐建等新老學(xué)者的人物故事,記錄光輝歲月,以照后人之路。
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