“科学探索奖”得主王佳伟:草木间探索“无用之用”(上)

王佳伟身上有种同龄科研人罕见的“松弛感”。

他在中科院分子植物科学卓越创新中心的个人主页上,没放西装革履的证件照,只有穿着浅色棉质T恤的年轻面孔,右手托着下巴,冲屏幕前的你微笑。一束光斜斜打在脸上,你能立刻捕捉到他的“提纲”:两只星目、一粒虎牙。

他每天早上把孩子送到学校再上班,傍晚把孩子接回家里,自己也就下班了。他说:“科研归根结底还是靠想法。”而他研究的那些问题,看上去的确“很有想法”。

王佳伟关注的科学问题是植物的年龄。在实验室里,草本植物拟南芥从萌芽到种子成熟,只需要短短的8个星期。而在地球另一端的瑞典,世界上最长寿的欧洲云杉已经有9500岁,见证了人类文明发展史。

为什么有的物种朝生暮死,有的生灵天长地久?为什么年龄不可逆,不能返老还童?都说“岁月催人老”,可让我们老去的真是时间吗?

研究结果出来的时候,他开心得不得了:“原来答案这么简单,是我们想得太复杂了。”

方生方死:植物“永生”的秘密

王佳伟挺喜欢“科学探索奖”这个名字。因为“探索”两个字暗含着某种冒险精神。“大多数科学奖项,主要是认可一个人过去的工作。而这个奖似乎在鼓励大家做一些前所未有,甚至有些‘风险’的研究。”

在“科学探索奖”的终审答辩会上,王佳伟没有过多汇报过往成果,而是讲了讲自己在做什么工作,以及对未来研究方向的憧憬和创想。他讲得很投入,使得获奖后接受记者采访时,他说与300万元奖金比起来,这种跟其他科研同行畅所欲言、尽情交流的时刻更让他陶醉。

在这里,他再一次讲起自己“职业生涯里最好”的工作——植物年龄不可逆的研究。

王佳伟记不清有多少次,在实验室观察一株拟南芥从发芽、舒展到枯萎的过程——这是世界上第一种基因组被完整测序的植物,也是王佳伟最常用到的模式生物。拟南芥仅有8周的“浓缩”生命周期,让科学家能用最短的时间一窥天机。

此前的研究已经证明,包括植物在内的很多生物都有一个通用的年龄分子标记——miR156。miR156在幼苗中的含量很高,随着植物生长成熟,含量则会逐渐下降。如果过量表达miR156,会让植物停留在幼态,而降低miR156的活性,则会让植物早熟。

那么,miR156的含量变化依据的是什么?对这个问题的探索,很多人从一开始就绕了弯路。最初,大家想当然地认为,衰老是随着时间发展的。因为有太多因素受到时间的调控,问题不可避免变得复杂起来。

在王佳伟的预期里,他们会得到一个烦琐的机制链条:“时间”调控了A—A调控了B—B调控了C……X调控了miR156……海量的数据,无穷的可能性,一度让这个团队困顿不前。

直到在一次集体讨论中,有人灵光一现:这个过程会不会跟时间没有关系呢?这次,他们不再与时间较劲,而是直接把拟南芥放置在低温环境下,然后发现这株植物的生长停止了。换言之,它不再老化。

“这就是答案!”他们证明,miR156的含量与植物的绝对年龄(即绝对时间)无关,但会随着每一次细胞分裂而不可逆地下降。也就是说,生命不是随着时间流逝的,而是在一次次细胞分裂的过程中,走向不可避免的程序性衰老和死亡。

这个发现让王佳伟瞬间想到了惠子,就是那位喜欢和庄子斗嘴的古代哲学家。他在“历物十事”中有一句名言“日方中方睨,物方生方死”——太阳升至中天,也是西斜的开始;生命呱呱坠地一刻,就已经在走向死亡。

一粒种子、一颗受精卵,由细胞分裂、生长、发育、成熟、繁衍。但与此同时,细胞的每一次分裂也都在奏响通往死亡的序曲。

“大道至简。科学最美的时候,就是最简单的,也是与哲学最接近的。”王佳伟每次讲到这个研究,都会再一次被其中蕴含的美与悲哀所震撼。

既然生物是这样“方生方死”的,那为什么有些植物看起来能无休无止地活下去呢?世界上最长寿的那棵欧洲云杉已经9500岁了;北非加纳利群岛上的龙血树也有8000岁;美国加利福尼亚州的狐尾松寿命能达到4700岁……它们“苍老”到连年轮都无法注释,只有通过碳14方法才能测算出高寿几何;但它们又依然“年轻”,照旧在每一个春天里绽放新绿。

王佳伟团队继续追问这个问题,他们发现当春天到来时,很多树都会从靠近根部的地方滋生很多新生的枝条。这些枝条是“幼态化”的,也就是说,哪怕历经沧桑的千年古树,也能不断分蘖出如同初生婴儿般的幼枝。

“这在动物身上是不可想象的。”王佳伟说。他们推测,在那些长寿的植物身上,既有不断分裂的细胞,让它展现出春生夏长、秋落冬枯的节序;又有一些长期静止的细胞,让它们仿佛被岁月遗忘了一般,天长日久地活下去。

除此之外,植物还有其他让动物望尘莫及的“天赋”——有人曾在西藏林芝的百里桃林给一株桃树做了体检,发现这棵桃树活了400多年,体内却只有300多个突变——突变率极低。相比之下,人类只要活到四五十岁,基因突变就会大幅增加,随之带来癌变等种种风险。

这样看来,研究植物长生的秘密,似乎也有助于延长人类的寿命。

“理论上是这样的。”王佳伟说。研究植物的突变率为何如此之低,然后探索怎么降低人体的突变率——逻辑水到渠成。但他又说:“可我不愿意这么做。为什么要长生不老呢?地球可容纳不下这么多‘不老不死’的人类。”

“人嘛,活个差不多就行了。在有限的时间里,过得开心一些就好。”在这个问题上,王佳伟的科学观与人生观又合流了。(记者李晨阳 见习记者孟凌霄)

原标题:“科学探索奖”得主王佳伟:草木间探索“无用之用”(上)