从“聪明鼠”到“聪明人”.docx

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1、从“聪明鼠”到“聪明人” “对聪慧鼠、记忆密码的探讨，只是一个开端，我今后的主要探讨方向是推动类似人类基因组安排的国际大脑破译安排，因为它的实施将会对人类相识大脑、治疗脑疾病、生物产业、智能计算机与网络的开发等领域带来长远而深刻的影响。” “一般说来，科学探讨是一个漫长的过程。就似乎种一棵果树，须要多年的耕耘，才可能有收获。但也存在诸多风险，你很可能会颗粒无收。” 在本期环球科学的封面故事中，钱卓和同事们一道，经过长达8年的试验，最终能够精确地读懂小鼠的“心思”。破译了大脑的记忆密码，也就意味着我们可以通过仪器来监测他人的记忆和意识，具有人类思维方式的机器人也不再是幻想这一切，不但奠定了钱卓在

2、全球神经科学领域的领军地位，也拉开了一个激烈人心的智能时代的序幕。 2022年7月，钱卓接受记者采访时，表现出来的，是投身科学之初的那种执著，和面对名利时不同寻常的谦逊和风轻云淡尽管在这时，他在生物学领域的成就早已折服了世界。 聪慧鼠之父 11019年，一只名叫“杜奇”的小鼠成为科技界的明星。 杜奇生活在美国普林斯顿高校的分子生物学试验室中。让它超越自己的同胞、著名世界的，是它拥有同类小鼠无法比拟的智力：学东西学得更快，记忆维持得更长，对于新环境的适应实力更强。这就是让整个世界为之疯狂的“聪慧鼠”。 制造这只聪慧鼠的，就是当时在普林斯顿高校任教的钱卓。 据钱卓回忆，当时，他已经知道NMDA受体

3、是重要的记忆分子开关，但它由几个亚单位组成，探讨了这些亚单位的生理特征后，他认为NR2B可能是调整NMDA受体功能的关键分子。 为了证明自己的推想，钱卓和同事确定以老鼠为试验对象。 一般说来，探讨大脑中某个基因的功能时，科学家往往会敲除这个基因，看大脑的哪些功能因此出现缺陷，这样就可以确定这个基因的作用了。钱卓对此作了一个形象的比方：“就像你通过拆除汽车的轮子，拔掉点火器，或往发动机里灌水等，来推断汽车是如何工作的。” 但这种敲除基因的方法，存在一个缺陷：许多基因被敲除后，大脑功能几乎陷于瘫痪。探讨人员自然也就没有方法来确定哪些基因是最关键的。 正是看到了这个缺陷，钱卓确定反其道而行之不是敲除

4、基因，而是增加大脑中某个基因的功能，视察它对小鼠记忆力的影响。 将NR2B基因转入“杜奇”的大脑中，奇迹起先出现了：杜奇的记忆比以前活跃得多，也显得比自己的同类聪慧得多。其中有一个试验是这样的：给“杜奇”一个塑料盒子，其次天又给它另外一个塑料盒子，它知道这个盒子与脑子里记住的前一天的盒子不同，在盒子上嗅来嗅去。而一般的老鼠的反应很平淡，都以为就是前一天的那一个。 11019年9月2日，当钱卓在自然上发表自己的探讨成果时，整个科学界都沸腾了。因为它示意了这样一个奇妙的前景：“试验结果表明，利用基因改造这一生化手段增加哺乳动物的智力是可行的。”也就是说，人类可以通过改造基因变得更聪慧！ “聪慧鼠”

5、成为11019年世界十大科技成就之一，精明的普林斯顿高校马上为“聪慧鼠”申请了专利，并起先着手商业开发。 也正是从那一年起先，“聪慧鼠之父”钱卓成为生物科学界举足轻重的人物。 与大脑“结缘” 在生物学领域取得如此骄人成就的钱卓，最初进入这个领域，却是因为“无知和误会”。 钱卓坦率地告知记者，中学时的他，最喜爱的科目是数学，报考生物专业，完全是“无心插柳”：“高三时，我偶然看到一篇报道仿生学的文章，忽然就对它产生了爱好，由于当时无人指引，就在高考时选择了与之相近的生物学专业。直到大一学习植物分类学时，我才恍然意识到，所选的专业与我想象中的仿生学有很大差别，当时很有些失落。” 好在，这种失落并没有

6、持续太久。钱卓很快便振作起来，起先有意识拓宽自己的爱好。当时，他旁听了电子学和英语快班的课程。在同学眼中，这是“不务正业”的表现。但钱卓有自己的想法：“上这些旁听课没有任何压力，不用参与考试，学到的东西却不少。”而他对自己这段求学生涯的总结也很有意思：“虽然总体成果算不上出类拔萃，但感爱好的几门课却学得很不错。” 后来的事实证明，这些凭爱好学到的学问，对钱卓的探讨很有帮助。 也正是在这段时间，钱卓起先对脑科学产生爱好。“大二时，班上组织同学参观著周绍慈教授和翁恩琪教授的试验室，就是在这里，我第一次听到脑细胞放电时产生的噼噼啪啪的声音，使我一下子对探究大脑的奇妙产生了剧烈的爱好。”此时，周、翁两

7、位教授正在组织电生理爱好小组，钱卓得知后，马上加入。两位老教授学识渊博，是我国闻名的神经学家，在他们的言传身教下，钱卓进步明显，对大脑的爱好也日益高涨。 11014年，钱卓从华东师范高校毕业，到华东理工高校任教。但他对脑科学的爱好，并未因为工作繁忙而有任何衰减。反而，他以一种旁观者的眼光，来谛视整个中国的脑科学探讨。当时，中国的生物技术还未起步，不管是试验条件，还是科研思路，与欧美发达国家相比，都有很大的差距。 上个世纪80年头，改革开放后第一次出国潮在学问分子中兴起，一大批有志青年纷纷走出国门，去发达国家接受先进科学理念的洗礼。钱卓也作出了一个重大确定：赴美留学，学业有成后，回国为国家培育更

8、多、更优秀的科研人才。 这个确定，成为了他学术人生的转折点。 求学美国 11016年，钱卓告辞亲友，只身赴美，去实现自己的“脑科学之梦”。 刚踏上美国的土地，钱卓就面临一个两难选择。那时，生物化学是热门学科，也是基础学科，许多探讨都要用到生物化学学问。钱卓既想学生化，又舍不得放弃脑科学，“鱼和熊掌”怎样才能兼得？一个人的出现帮他解决了这道难题。莱斯特德鲁斯教授时任明尼苏达高校生物化学系的系主任，同时又是出名的神经学家。于是，钱卓奔赴明尼苏达高校，师从德鲁斯。 虽然出名师指引，钱卓在美国的第一步还是走得极其艰难。 口语实力差是中国留学生的通病。钱卓也不例外。直到今日，回忆起那段日子，他还不胜感慨

9、：“初到美国的3个月，每天上课都像在听天书。印象最深的是第一次上生化课，老师在开讲时提到一个单词hemoglobin，听起来特别耳熟，但就是想不起来什么意思，等我最终想到的时候，课也结束了。”当时，许多留学生因为无法解决语言难题，不得不放弃学业。但钱卓性格坚毅，对于自己想做的，从不轻易放弃。经过努力，他最终突破了语言关。 经过5年奋斗，11010年，钱卓最终顺当拿到博士学位，父母亲朋都很为他兴奋。但这时的钱卓，留意力完全被一个问题所吸引：学习与记忆过程是如何形成的？这个看似简洁的问题，却是脑科学界最大的谜团之一，多数科学家皓首穷经，也未能取得突破。单凭钱卓自身的力气，自然很难找到问题的答案。于

10、是，他把目光转向哥伦比亚高校，毅然投奔到坎德尔教授门下做博士后探讨。坎德尔教授是20世纪最精彩的神经生物学家之一，在记忆探讨领域有过突出贡献。能与这样的大师级科学家合作探讨，特别有利于拓展自己的视野和提升科研实力。 很快，钱卓起先在学术界崭露头角。在哥伦比亚高校的3年半里，他在小鼠身上发觉了不少受到大脑活动调控的基因。对于钱卓的发觉，坎德尔不吝赞美之词，称为“very beautiful science”。此外，他还首次应用差异筛选技术，克隆了一系列依靠于大脑活性的即早基因，如Arc基因和tPA基因等。 头顶明尼苏达高校博士和哥伦比亚高校博士后的光环，钱卓要找一份赚钱多的工作，应当是轻而易举的

11、事情。但钱卓再一次作出让人们大跌眼镜的选择。 这时的钱卓依旧醉心于学术，困扰他的问题变成：“那些基因的表达为什么会受到外界刺激的影响？这些基因对大脑活动和动物行为又有什么影响？” 要回答这两个问题，就须要深层次的分子生物学学问。而此时的钱卓，尽管在神经科学领域取得了肯定成就，但对分子生物技术领域的造诣却不足。意识到这一缺陷将是科研道路上的拦路虎，钱卓马上就作出了再做一次博士后探讨的确定。 这一次，钱卓的目的地是麻省理工学院，闻名生物学家利川根进成为他学术生涯中的第3位导师。利川根进是分子生物学领域的泰斗，曾在11017年获得诺贝尔生理学或医学奖。在求学生涯中，能连续接受两位获得诺贝尔奖的大师的

12、训诲，是特别罕见的。从某种意义上说，也体现了生物学界对钱卓的确定。至今，钱卓仍旧感谢这两位导师对他的帮助：“在两位诺贝尔奖得主的试验室学习，不仅在科研上让我受益匪浅，同时使我对美国大型试验室的运作有了许多直观的了解。” 假如说，此前的十几年是在积蓄能量，那么在麻省理工学院的3年半，钱卓对记忆的探讨渐渐步入正轨。 Cre/loxP系统是一种对转入基因进行组织特异性、定点操作的基因重组系统，一般用于对细菌等微生物的探讨。钱卓却将这个系统用在小鼠身上，胜利抑制了NMDA受体的活性。由此产生的小鼠表现出明显的记忆缺损，证明白NMDA受体在记忆形成过程中的关键作用，也为后来的探讨奠定了坚实的基础。 不久

13、，这一重大发觉便发表在闻名的学术杂志细胞上。看到论文后，坎德尔教授马上赐予高度评价：“这真是一流的探讨工作。”钱卓不拘泥于传统的创新精神在这次探讨中体现得淋漓尽致。一位同事这样说道：“在生物学的其他探讨领域，运用Cre/loxP系统的人不在少数，但钱卓却是第一个将这一系统用于神经生物学的科学家。”而由他开创的Cre/loxP介导的条件性基因敲除技术，更是被世界上的很多试验室所采纳。对于一个生物学家来说，自己独创的方法能得到同行的广泛认可，肯定是一个巨大的荣誉。 19101年，闻名的普林斯顿高校为了加强科研力气，向年轻有为的钱卓伸出橄榄枝，请他加盟该校分子生物学系，并为他组建单独的试验室。在那里

14、，钱卓用了不到3年的时间，就研制出“聪慧鼠”。 新的起点 2001年，钱卓接受华东师范高校的邀请，回到阔别16年的母校。当年10月，在相关单位的帮助下，钱卓为母校组建了脑功能基因组学探讨所，并担当了多个探讨项目。 十几年来，钱卓始终处于科学的最前沿，在辉煌成就的背后，少不了艰辛与挫折，但他总是坦然面对：“一般来说，科学探讨是一个漫长的过程，就似乎种一颗果树，须要多年的耕耘，才可能有所收获，但也存在各种风险，可能会颗粒无收。当然，当你自己最观赏的论文被好杂志拒绝接收的时候，可以说是最苦痛的。不过十几年来，我已经习惯了。” “聪慧鼠”、“记忆密码”足以使钱卓载入科学的史册，但在他看来，这只是一个开

15、端，因为在他心中已经有了一个更加雄伟的探讨安排：类似“人类基因组安排”的国际“大脑破译安排”。 最终，当记者请他对国内的科学探讨提点建议时，他满怀感受地说：“美国的科研体制能宽容探究中的失败，我也希望我们国家在大力提倡科研创新的时候，尽量避开急功近利的评判标准，以及片面地追求自然、科学、SCI论文等表象指标，这样可能有悖与真正的科学精神，甚至会导致一些学术上的不端行为，从而影响国家和学校的整体声誉。因此，我们国家应当尽快地建立一种稳定有效的、真正能激励创新的科研体制。” 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页