颠覆你的世界观,影响一批青年人,这个人厉害了!

2017-10-01  星辉斑斓...

施一公,

他是中国科学院院士,清华大学副校长,

曾是美国普林斯顿大学分子生物学系最年轻的终身教授。

施一公主要研究肿瘤发生和细胞凋亡的分子进程,

为开发新型抗癌药和预防老年痴呆做出了突出贡献。

他在专注科研的同时,还深怀育人之心,

发起并筹建民办大学。

施一公对科学、艺术有其独到的见解,

还有代表着一代人的大学梦。

著名结构生物学家施一公做客《世纪大讲堂》,

颠覆你的世界观,

带你重新认知宇宙与生命,

向你阐述他的“大学梦”。

1
施一公和他的“大学梦”

我今年50岁,是个坎儿,我今年我对我自己说,是该做一件大事的时候了,而人生只为一件大事来,我希望自己能够在自己以下的时光里面用十年、二十年投入的精力,和我许许多多的同道一起,能够打造出在中国这块大地上打造出一个世界一流的民办的研究型大学。

——施一公

从河南小镇走来,清华大学的本科四年,到出国深造,再到成为清华大学的教授,从小到现在,施一公从来没有离开过大学校园,教育对他而言是非常真切的,“它既是我的经历,也是我生命的全部。”看到过美国大学的辉煌、美国科技的先进,也感受过中国的发展、中国现在发展的需求,他的梦想是教育兴国。而从回到清华大学的第一天,他就为这一目标努力。

6年前,施一公和同事讨论中国的科技教育时,提出了创办一所研究型民办大学的想法,大家听了很受触动,思考如何创办一所研究型民办大学,为国家将来的科技发展、科技安全做更多的事情。经过几年的酝酿,他牵头创办了中国第一所以博士生培养为起点的研究型民办大学——西湖大学。“小而精、高起点、聚焦科学技术”,施一公用了这几个关键词来形容这所研究型民办大学。他表示,经过过去两年4批的招聘,已经有26位一流科学家迁居西湖大学,水平世界一流。今年,首批20名博士研究生即将入学。

Q:常说眼见为实,真的是实吗?

人类用电磁波的所有波段感知整个宇宙,看到的不过是区区4%的物质存在形式,剩下的96%都看不到。

Q:人是空的,空到什么程度呢?

如果说把一个人所有的物质真正压缩到一起的话,会小于一粒小米,可能小米的万分之一都不到。

Q:为什么说科学是人类进步的源泉?

教育使科学推动人类进步。

Q:中国高等教育的未来发展?

以公立大学为主,民办大学和公立大学交相呼应。

出发点:

1

小而精

只有小才能做得精致,希望用八到十年的时间使西湖大学达到加州理工的规模,加州理工是钱学森的母校。截至现在,加州理工的教授,副教授,助理教授,加在一起不足三百人,但是它是世界一流大学,一顶一的大学,它的科研平均实力可以排到美国第一,人不在多,而在精。

2

高起点

希望这个大学做成科技型的大学,一开始不招本科生,因为培养本科学生挺复杂,它需要有一个庞大的体系,从行政支撑到后勤服务直到课程设计,而对于施一公来讲,长项是做研究。一批普普通通的国内大学毕业生到他的实验室来做博士研究生,五年之后保证他们一定是世界上这个领域一顶一的青年科学家。

有限学科

有所取舍,聚焦科学技术。在一开始只设三个学科,也就是三个学院:理学院,工学院和生命科学学院,在这样的设置下,西湖大学可以很快地脱颖而出。

我每天早晨起来,想到我们在参与创办西湖大学,都觉得是不可思议的一件事情。我小时候在河南省驻马店长大,从来没有想象过自己会成为科学家,从来没有想象过自己会成为一个大学的创办人之一,这个大时代给了我们机会,我特别感谢这个大时代。我觉得中国在历史上从来没有这样的机会,我其实很感激,感激有这样的境遇能够去干一番事业。这件事情其实是一代人、一个民族共同来做才能够做好的事情,这是一代人的“大学梦”。

施一公心怀育人之心,是因为他多年在科研一线工作,对生物科学乃至整个宇宙生命科学都有其独到的见地。

2
极致之美:天体物理与生命科学

在这个世界上有两类科学研究是具有极致之美的。一类是天体物理,一类是生命科学。天体物理是研究大尺度宇宙空间的规律,而生命科学是研究微观尺度生命的构成与由来。从宏观到微观,两者联系非常地紧密。

整个的宇宙起源于宇宙大爆炸,我们叫Big Bang。整个宇宙在137.5亿年之前是起源于一个叫mathematical point的数学奇点,这个极小的点通过极强大的电磁振荡大爆炸产生出,现在这样庞大的物质世界。

而太阳系里面开始出现生命是35亿年之前,整个生命的产生来自于同一个原始细胞,所以无论是你我,还是周围的任何一种动物,任何一种植物,有着共同的祖先,一个原始细胞,它的本质就是进化论。很难相信人类和树竟来自同一个祖先,但这就是科学。

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宇宙:宏观的浩瀚之美

如果把整个的宇宙历史缩略成一个月,那么太阳系存在了10天,恐龙统治地球长达8小时,而人类还是很微不足道的,直立行走不过区区一分钟,而人类文明的出现不够一秒钟。人类所有的过去、现在和将来,在整个宇宙历史长河中都是微不足道的。

这张照片是2010年3月欧洲空间组织第一次向全世界发布宇宙全景图。我们整个太阳系和银河系是在从左到右中间这条白线上,据说中间有一个小点是我们的银河系。

据科学家推测,在930亿光年的宇宙里面大约有2000亿个银河系大小的星系。而在每个银河系里面大约有2000亿个太阳系存在。地球的质量在整个太阳系中只占百万分之三。如果地球突然之间消失了,从绕日轨道拿开,太阳系不受任何影响。

Eye of the God(上帝之眼)。这只眼睛瞳孔是一颗正在湮灭的恒星。取决于恒星的质量,它可能变成一个黑洞。

为什么太阳恒星会变成黑洞?黑洞是什么呢?黑洞是一个数学奇点,它没有大小,只是一个极小极小的一个点,但是这个点具有极其大的质量,这非常地不可思议,但宇宙太空中有太多这样不可思议的现象。

1968年12月24号圣诞前夜,美国发射的阿波罗8号飞船掠过远地点,在地球的另外一侧美国的宇航员叫Bill Anders,突发奇想,拿起相机给地球照相,地球在远月点,冉冉升起。这张照片叫Earth rise,地出。

地球冉冉升起,这也是人类第一次远离地球到远地点的月球另外一侧看自己的星球。我们总是对过去的事情,对历史感兴趣,也想预测将来。而引力波的检测让我们看到了所有。

大约在13亿年之前,在宇宙的深空有两个黑洞,一个黑洞是太阳质量的35倍,另外一个黑洞是太阳质量的31倍,互相环绕,随着互相吸引,万有引力在逐渐地靠近,最后互相碰撞,极其巨大的爆炸,爆炸之后剩下一个黑洞,它的质量少了3.5倍的太阳系质量,变成了能量,以引力波的形式在宇宙空间的这个小点上向四面八方传播。经过13亿年之后,以光速到达地球表面,在美国境内从西北到东南,间距3000公里的两个检测点,7毫秒通过,人类不仅看到了,听到了,检测到了,而且可以推测出在宇宙空间的哪一个角落发生过这样一次事件。

4
细胞与蛋白:微观的细致之美

这幅夏威夷海滩其实完全是用活着的大肠杆菌画出来的。

大肠杆菌里面有一种绿色荧光蛋白的突变体在里面表达蛋白。不同类别在激发光的作用下会呈现出不同的荧光,这图像是大肠杆菌的艺术,也是现代科学的结晶。

我们可以用这些绿色荧光蛋白来标记细胞、神经元,也可以在培养皿上写出钱永健实验室。因为对绿色荧光蛋白应用的发现,钱永健先生获得了2008年的诺贝尔化学奖。

绿色荧光蛋白既告诉大家人类多么有创造性,更告诉大家人类的创造性多么受限制。其实这是人类已知的第一个非外缘性有机发光分子,也就是它的发光集团,不是外缘性的,而是来自内缘氨基酸。这样的分子在地球上比比皆是。但是人类的创造能力、创新能力是很有限的。不知道怎么去发现第二个,第三个。

离开细胞和蛋白微观世界,进入原子、电子超微观世界,也是一种不可思议的美丽。

这个黄沙实际上是高度纯化的蛋白质,在沉淀剂作用下沉淀出来的图景。实际上这个照片的尺度非常小,从左到右不过区区一毫米。

其实科学家的工作室,科学家的实验室,同时也是艺术家创造的天堂。

一点一点离开宇宙太空宏观的美,进入细胞内,进到原子和电子的世界。而在原子分子水平上用结构办法来理解、诠释、解释生命的科学,叫做结构生物学。

结构生物学是一个非常重要的学科。它肩负两个重任,一个是探索和理解生命现象的本质。另外一个是理解的生命的本质,看到了物质世界最后的构成,从而根据它结构的特点来设计药物,造福人类。

以艾滋病病毒,艾滋病抗病毒药为例。如果现在一个两岁的儿童得了艾滋病,他只要正常服药,可以健康的活到他的DNA赋予他的正常生命。因为过去30年间人类自然科学,尤其是生命科学研究的突破,使艾滋病变成一个可控的慢性病。

所有的艾滋病在侵染宿主细胞以后,要合成一个长链蛋白,但这个长链蛋白只有被它自己的蛋白酶切了一刀以后,才能够变成四个不同的蛋白,促使艾滋病病毒合理的组装成熟,最后从下面的宿主细胞里出来去侵染新的宿主细胞,引起发病。

大约在30年之前,当人类解析了水解酶的蛋白结构后,我们意识到艾滋病水解酶空间内有一个口袋,我们设计了一个药物小分子把口袋填满,阻断蛋白的水解酶切割。所以最后艾滋病病毒虽然可以再侵染,但是它无法复制,无法从这个细胞里出来去侵染其他的细胞。

结构生物学就是了解事情的本原,生命的根本、本质,最后让人的生命变得更加美好。当我们人类有一天能把我们细胞里的每一个蛋白看的清清楚楚的时候,我们一定可以征服所有的疾病。

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科学与艺术的结合:基础研究改善健康

人类从出生开始就接受来自各个方面生命的挑战。不断地受各种疾病的折磨,有三大类疾病对每一个人,每一个家庭都有所牵动。

一是心血管疾病,仅仅在中国每年就有300万人死于心血管疾病。二是癌症,每年也有将近300万人死于癌症,还有就是神经退行性疾病,代表就是阿尔茨海默综合症,也叫老年痴呆症。尽管死亡人数只占1%,但是过程非常痛苦,在中国85岁以上老人发病率是50%,而这样的病我们目前没有任何药可以治。

这三种疾病目前的研究分别已经走到了什么程度?第一个是心血管疾病。 LDL受体的发现是历史上一个大事件,完全是基础研究。当时没有人意识到它有多大的作用,但是很快LDL受体它的发现以及下游LDL降解合成通路的发现,引起了人类整个在心血管疾病领域的一次革命,到现在为止,我们的中老年人经常会服用他汀类药,而他汀类药就是为降胆固醇,降LDL。有一些药物是非常管用的,比如说在2011年过期的像阿托伐他汀,也叫立普妥,这个药在专利到期前一年,全世界的销售额达到165亿美元,是个非常好的降脂药。

但是有时候也很疑惑,为什么有的人从来不吃他汀类的药,而且天天大鱼大肉,去体检的时候胆固醇还很低,LDL也低,其实胆固醇高低不同不仅与生活方式有关,还与遗传基因有关。

第二个是癌症的免疫疗法。上面这张照片来自于2015年8月20号卡特总统的一次记者新闻招待会,他告诉大家说得了癌症,而且已经是晚期,除了他肺上有千千万万个癌细胞之外,脑子里面也有四个癌症的肿块出现。按照当时的医学预测是非常不理想的。而在短短的三个半月以后,卡特总统再一次举行记者招待会,喜笑颜开。他说我不仅脑子里的四个肿瘤已经消失了,肺上的肿瘤也已经完全消失了,到了2016年的春天,卡特总统已经不再服用任何抗癌药,也就是完全被治愈。尽管我们并不能完全了解卡特总统的疗法,但其中有一个就是免疫疗法,用了一个抗体。

对于癌症来讲,现代基础研究的出现,已经让我们看到了新的曙光。相信随着今后生命科学基础研究的不断进展,我们会有更多、更新的好办法来治疗像癌症这样的顽疾。

第三种就是神经退行性疾病。目前全球就有4400万名阿尔茨海默综合症患者,绝大部分是老年人。而随着我们人均寿命的提高,患病人数会越来越多,现在每三秒钟就会多一个神经退行性疾病的患者,预计到2050年在世界上会有1.3亿人得这个病。

左侧是健康人的大脑,右侧是阿尔茨海默综合症患者的大脑,残缺不齐。生活不能自理,甚至认不出自己的亲人是谁,生活质量非常地低。尽管我们知道阿尔茨海默综合症有多严重有多厉害,但非常遗憾,到现在为止,我们甚至不知道发病原因,只有我们继续义无反顾的用基础研究的这个武器去研究,就像我们征服艾滋病和癌症一样,终有一天,相信人类一定也可以征服阿尔茨海默综合症。

更多精彩内容敬请关注今晚17:20凤凰卫视中文台《世纪大讲堂》。

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