分享

学者访谈(15)| 沈帅祺:人间何所以,观风与月舒

 海纳溪流 2023-08-25 发布于河南
“新时代的学者”访谈计划


作为目前活跃在我国学术圈的一大群体,学者们大多接受过良好的教育,一心治学、胸怀天下;然而,近几年来,由于高校评价机制等的制约,他们的生存环境引发媒体和社会各界的持续关注。

为了展现身处实现中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局中,学者所思、所想、所为的群像,我们启动了“新时代的学者”访谈计划,记录下他们的时代声音。本期嘉宾是浙江大学生物学博士沈帅祺女士。


图片

沈帅祺,浙江万里学院生物工程专业硕士,浙江大学生物学博士。参与发表论文4篇,获得专利2项,主持省级项目2项。

总有人间一两风,填我十万八千梦。

这缕千里快哉风吹过江南,在二十余载的光阴中,一点点吹出沈帅祺的浩然气,将果敢、毅力、勇气、智慧装进眼睛,仰头挥手,大踏步朝着学术信仰一路奔去。

晚风从不会让奋力攀登学术之路的人感到孤独。理想是自由,肩上是风,风上是闪烁的星和温润的月。在“人间何所以,观风与月舒”的信念照耀下,沈帅祺在学术与兴趣间找到了完美平衡。她会为了研究罗氏沼虾的性别调控问题,顶着38℃的高温连续给几千只虾注射,也会为了学习家装知识、了解旧物改造,翻遍抖音和小红书;她会为了研究细胞内血红素转运的重要机制,连续泡在实验室十余个钟头,也会在项目完结后携伴出游,将世间的美好收入囊中……

人的一生,谁不是在挑灯看路。当精力无法顾及所有的时候,沈帅祺说,只要人生的光能照亮某个角落就已足够。

向阳而生,吸收每一座城市养分

沈帅祺个性洒脱,对学术研究有一种沉浸式的执着,但同时她又追求着精神自由,以独有的松弛感在人间风月与绘画艺术中沉迷漫步。这种性格的养成与她所生活的城市息息相关。

乌镇的成长经历,使得沈帅祺乐于享受生活中的每一次“慢节奏”。在这座充满着古朴韵味的城市中,她总能感受到一种恍惚的惊喜,充满浓浓历史感的多样建筑,将人拉入到另一个时空,每一把椅子,每一个角落,都洋溢着古老童话世界的味道。在沈帅祺小时候,乌镇远不如现在出名,在这里生活的几乎全是本地人。“每当晨曦微露,东方露出点点绯红,早起的人们开始打破寂静,在穿云而下的阳光中开启一天的生活:错落不一的巷子内布满了盛开的花朵,四下皆是吴侬软语的谈笑,穿戴整齐的阿公阿嬷靠在藤椅上悠闲地晒着阳光;水波荡漾的河间,摇橹人将时光留在方寸船舱里;岸边孩童的笑闹声穿透拂柳,回荡在岸边的青石板路;到了傍晚,伴着落日的橘,家家户户的炊烟袅袅升起,菜入油锅的嗞啦声、两旁商铺的吆喝声交织成人间烟火气……”

本科和硕士研究生阶段,沈帅祺去往宁波生活。作为东部沿海的港口城市,宁波的建筑风格更为兼容,既有现代化的摩天大楼,又保留着充满江南水乡韵味的传统街巷,雅致清幽中透着时尚摩登。在与国外的频繁交流中,当地人的思维方式变得更为开放,在潜移默化中,沈帅祺开始尝试突破自我,不再拘泥于眼前的一小方天地,也不再让条条框框限制自己的想象空间,因为“万事万物有无数种可能,多观察、多思考,总能挖掘出无限潜能。”

考上博士后,沈帅祺移居杭州。这是一个张与弛、快与慢完美结合的城市,就像湖滨路的两侧,一面是步行街人潮涌动的繁华,一面是西湖边的静怡与坦然。作为“快节奏”的超级城市,这里一天的工作时间被无限拉长,晚上10点的地铁上依旧挤满人潮,电子商务聚集之处更是灯火通明至天亮。搭乘着四通八达的城市路网,感受着城市跳动的蓬勃能量,沈帅祺泡在实验室的时间变成了朝九晚九。“在杭州,我的工作效率也于不知不觉中提高,以往一个星期的实验量,如今只需三天时间便能全部完成。”杭州还是“慢节奏”的人间天堂,这里有串联山水人文的城市绿道,还有西湖、灵隐寺、千岛湖等众多美景,在物华天宝间,品陆游品过的茶,走苏东坡走过的桥,读白居易写下的诗……如今,沈帅祺已经适应了杭州的快与慢,在忙碌之余会见缝插针地做自己喜欢的事。“不管是在APP上追剧,在小红书上看家装,还是周末爬山、看展,假期前往外地旅行,都是我吸收'养分’的一种方式。旅行中,我很享受广州荔湾区与CBD'新老交替’,仿若时空转换的魔幻风格对比,也惊讶于青岛地铁站居然没有空调这件事。伴随着行万里路,我开始以更多元的眼光看待世界、理解世界、包容世界。”

生物技术:揭开生命微观世界的神秘面纱

从小到大,沈帅祺的思维方式一直更偏向理科,她不擅长背诵,而是喜欢以数据、资源、逻辑推理去看待世界并解决问题。在学习中,她总是试图从根本或原理上推导公式及反应的底层逻辑。比如元素周期律,为什么同周期族序数增大半径会变小?因为核的吸电子能力变大了。为什么第七主族比如氯容易得一个电子?因为它得到一个电子能形成八电子稳定结构。“当了解事物结构以后,就会学得很轻松,因为可以从结构上分析一个反应,理解其原理,从而清楚其反应机制。”

高考结束后,沈帅祺进入浙江万里学院生物技术专业就读。刚入学时,她以为这个专业学习的知识就是高中所讲的生物、生理知识的延伸,但在后来的学习中发现,这其实是一门探索生命的专业——它在细胞生物学、遗传学、微生物学、分子生物学等生物科学的理论基础上产生,通过各种各样的实验技术,使人们在细胞和亚细胞的分子水平上直接操纵生命,改变生物的遗传形态,甚至定向地创造新的生命形式。生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程四大领域,常见的克隆、基因重组技术、生物疫苗培育等皆隶属于此。

在本科阶段学习的各门课程中,沈帅祺最喜欢细胞生物学。“通过这门课程,可以揭开生命微观世界的神秘面纱,了解到很多用肉眼看不到的生命活动,十分新奇有趣。”作为生命基本单位的细胞,同时也构成身体的最小组成部分,因为它们各司其职、协同工作,生物才能维持正常的生命活动。细胞内部还存在着各类细胞器,它们就像是细胞的器官一样,有着各自的功能和特点,负责着不同的任务。而细胞生物学,就是研究细胞和细胞器的各种功能和相互作用的一门科学。比如细胞的两大类别原核细胞和真核细胞:前者没有真正的细胞核和除核糖体以外的的细胞器,只有一个包含DNA和蛋白质的核糖体,主要包括了细菌和古细菌,是地球上最早出现的生命形式,也是最能适应各种环境的生命形式;后者拥有包裹着DNA的细胞核,还有许多不同功能的细胞器,主要包括了动物、植物、真菌和原生生物等多种多样的生命形式。“对于原核细胞和真核细胞之间的联系,有个非常有趣的'内共生学说’。线粒体负责为我们提供能量,叶绿体负责为植物进行光合作用。线粒体和叶绿体的DNA结构与真核细胞核中的DNA结构不同,与原核细胞相似。真核细胞核的DNA是被蛋白质包围的,但线粒体和叶绿体的DNA与其他原核细胞相似,DNA呈环状。线粒体的祖先——原线粒体,是一种革兰氏阴性菌,内共生学说认为原线粒体被原始真核细胞吞噬,与宿主细胞间形成互利的共生关系,原始真核细胞利用这种细菌(原线粒体)充分供给能量,而原线粒体从宿主细胞获得更多的原料。”

此外,各类实验也让沈帅祺倍感趣味。比如植物的组织培养,便是在无菌条件下,将诸如芽、茎尖、根尖等植物器官或组织切下一部分,经消毒处理后露出原生质体,再将其插入盛有培养基的玻璃器皿中,观察其在适合的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下,进行细胞分裂,产生各种器官和组织,进而发育成一棵完整植株的过程。“班里的同学一起做实验,一排排盛有植株的器皿摆放出来,还是很震撼的。这个实验的周期大约为两个星期,透过玻璃,可以直观观察植物愈伤组织从无到有的一个过程。但失败案例也有很多,比如因培养基受到污染而长菌,过度消毒造成植株死亡等。我所培养的那株植物虽然生长得不够强壮,但好在还活着,让我顺利完成了那个实验。”
图片

沈帅祺享受着杭州的“快与慢”,很好地平衡了科研工作和生活

本科生导师制:助力学生个性化发展

沈帅祺所在的学校,生物技术专业采取“本科生导师制”——学院选择了具有博士学位、具备一定科研能力的教师为本科生导师,采用自愿和双向选择的方法,为大二学生分配导师。从选择完毕到毕业前,导师要根据学生个性化发展需求,帮助其制定学涯规划,吸纳学生参加导师的科研、学术和其他实践活动,并指导学生本科阶段的所有实验以及毕业实验。

“本科阶段,我特别幸运跟随到一位好导师,后来他也成为我的硕士生导师。”在导师的带领下,沈帅祺在大二时就得以进入实验室,接触到正儿八经的生物技术实验。更重要的是,在那里沈帅祺有自己的任务,享受着充分的主导权,而并非以助手的身份协助硕士研究生进行实验。沈帅祺第一次独立完成的是一个PCR实验——其全称为Polymerase Chain Reaction,即聚合酶链反应,是以DNA半保留复制机制为基础,发展出的体外酶促合成、扩增特定核酸片段的一种方法。“何为半保留复制机制?我们可以将DNA想象为一个模板,其中有两个链条和大量的基础元件。研究人员可以通过调控温度控制DNA链条的打开与关闭:温度升高时,其中一个链条保持不动,另一个链条则会打开,与其他元件匹配后,在原本基础上再额外形成一个新的链条,生成从一到一百万的不断复制;温度降低时,链条关闭,停止复制。”当然,PCR的成功取决于一系列因素,其中,较为关键的是模板DNA、DNA聚合酶、引物、脱氧核苷三磷酸dNTP、镁离子Mg2 、缓冲液。“比如pfu DNA 聚合酶,其性能更高,能够在短时间内从长模板上扩增出PCR产物,错误率更低,得率更高,对抑制剂的耐受性更强。”在不断思考与大胆实践后,第一次实验便收获成功,这对当时的沈帅祺来说是个莫大鼓励。此后,她对实验的兴趣增强,信心更足。

罗氏沼虾研究:身处“桑拿”房  注射千只虾

2017年,沈帅祺考上本校的生物技术专业硕士研究生,研究方向为罗氏沼虾的性别调控。

罗氏沼虾原产于南亚、东南亚部分地区、大洋洲北部和西太平洋岛屿,其头大尾小,呈淡青蓝色,间有棕黄色斑纹,前肢很长且为青蓝色。因体型大、外壳薄,兼肉质饱满紧实,蛋白质含量颇高,如今这种虾已渐渐成为国人餐桌的“常客”。又因雄性罗氏沼虾的体重是雌虾的2~4倍,基于产业发展和市场供需的要求,沈帅祺所在团队开始研究如何进行罗氏沼虾的性别调控。

罗氏沼虾于1976年引入我国,在上世纪80年代末至90年代,其养殖产业得以迅猛发展。但因这种虾本身具有领地行为和残杀特性,自然群体雌雄同时存在时,因大小分化严重,残杀便会加剧,从而造成其单位产量较低。因而,开发罗氏沼虾全雄或高雄性苗种养殖不仅符合市场需求,也可显著提升单位产量,缩短养殖周期。“其实罗氏沼虾幼年时不分雌雄,当生长到一定阶段时,若雄性性腺激素分泌,则沼虾变为雄性,若雄性性腺激素不分泌,则沼虾变为雌性。

不用化学品,也不用荷尔蒙,如何控制罗氏沼虾的性别?沈帅祺的导师及其所带领的研发团队研发了全雄性罗氏沼虾新技术。“我们通过显微镜注射技术,降低或抑制早期虾苗身上雄性性腺激素的分泌,从而得到染色体为雄性,但性别特征为雌性的新母虾。性别转换后的新母虾可以跟正常的公虾交配,并产生全雄性的下一代,而这些全雄虾在尺寸规格上也增产了——母虾重量只有26~45克,而全雄虾重量却在100~120克。这种操作的成功,实现了完全的性别功能转换,使得公虾变成新母虾并有雌性的性腺。由于雄性的罗氏沼虾带两个相同的同源染色体(ZZ),跟其他有所研究的龙虾和虾类一样,转性后的公虾,能产出100%为雄性的后代。”

在这一时期,每年七八月份的产虾季,沈帅祺还会与团队小伙伴一同跟随导师前往养殖基地,进行相关实验。“印象最深的一次是在宁波象山的罗氏沼虾养殖基地,为了研究调控基因改变沼虾性别的方法是否可行,我们要将实验试剂注射到沼虾体内。正值酷暑,而且为了保持罗氏沼虾的养殖温度不能开空调,我与团队的小伙伴就在这个天然的“桑拿房”中待了5天,给几千只虾进行注射。每晚结束工作时,我们的衣服已经不知被汗水浸透了多少遍,拿针的手都在微微发抖。'
图片

通过不同实验的磨炼,沈帅祺在学术上愈发精进

血红素转运研究:给斑马鱼做CT

在沈帅祺原本的人生规划中,并没有“读博”这一选项。在硕士研究生的最后一年时,沈帅祺看到师兄、师姐申博成功的例子,又重新燃起心中对科研的渴望与兴趣,开始积极准备申博的各类材料。“我的难点在英语。从本科到硕士,学习英语的时间确实不多,很多知识点和单词已经记忆模糊。为了在短期内快速提高英语成绩,我给自己安排了两个月时间只学英语,除了在学习班上获取考试技巧,还通过大量阅读记忆单词和句式。”最后,通过英语考试的沈帅祺,成功登陆杭州,成为浙江大学生命科学学院生物技术专业的博士生,主攻方向为血红素转运研究。
图片

沈帅祺进入浙江大学读博,主攻血红素转运研究,继续在科研道路上发光发热

“血液为什么是红色的?这是因为红细胞中存在血红素,这种物质不仅仅是'染色剂’,还是一种必要的生命因子,它在血液中负责氧气的运输,并参与细胞呼吸、信号转导、基因表达调控、昼夜节律调控等生物学过程。”血红素不足会引起贫血和卟啉症,比如因皮肤光敏感而无法向阳的“吸血鬼病”;而血红素过多或处置不当时,就会产生毒性,并增加患上癌症、代谢性疾病和心血管疾病的风险。为此,查明运输血红素的“物流”通路就十分必要。

生命本身如何对血红素进行调控?为寻找这一机制并加以利用,沈帅祺的导师陈才勇教授率领团队通过不断研究,揭示了细胞内血红素转运的一种重要机制,最终在国际顶级期刊《自然》发表研究论文。该研究发现一个血红素分子伴侣家族,其成员HRG-9、HRG-10和TANGO2把血红素转运出血红素贮存部位或合成部位,以供给其他亚细胞部位利用。《自然》同期发表了研究简报,介绍该研究成果并进行评述。

沈帅祺说自己很有幸能参与这次研究。两年间,她与同僚无数次在实验室中崩溃又自愈。“细胞中的血红素合成和运输过程受多种因素调节,很难绕开制造过程去研究运输问题。如果改变运输因子,合成相关因子的反馈则可能影响细胞内的血红素水平,从而干扰实验结果。”为解决这一研究症结,他们通过“秀丽线虫”开展血红素运输研究——这种动物无法自主合成血红素,只能依靠外部摄入。陈才勇实验室的团队人员将秀丽线虫分为多组,分别暴露于高浓度、适合浓度和低浓度血红素的环境。通过分析秀丽线虫基因的表达模式,团队最终发现了一个未知基因,其表达受血红素调控。该基因被命名为HRG-9。秀丽线虫体内还有一个与HRG-9相似的基因,被命名为HRG-10。“HRG-9和HRG-10就是细胞内血红素'物流’中的'搬运工’,它们负责动员和利用血红素,将血红素从'仓库’中运出来。当秀丽线虫缺失HRG-9或HRG-10后,血红素积累在贮存部位,而细胞内的其他地方则缺乏血红素。”
图片

玉汝于成,功不唐捐,沈帅祺在无数次的崩溃与自愈中,最终咬牙坚持收获成功

陈才勇实验室的团队人员再通过分析,发现能合成血红素的生物体内有一个与HRG-9同源的基因TANGO2。研究人员采用多种研究体系和实验方法,发现酵母、斑马鱼和哺乳动物的TANGO2也能运输血红素。在这些生物的细胞中,TANGO2将血红素从线粒体这个制造血红素的“工厂”中直接运出,以促进血红素的利用。“我要给斑马鱼做CT,观察其脑部病变情况来验证这一发现。实验中,首先要解决的问题是如何让斑马鱼幼鱼竖立,前后尝试了多种方法,最后我将其装入一个两头封闭的塑料管里,终于实现了'鱼的站立’;其次,斑马鱼幼崽是透明的,进行CT平扫时不易显影,又要想办法在不破坏原有肌理内脏的情况下,顺利显示出其身体的各部分结构;之后,还要培养医学素养,学着看CT片……”当时,沈帅祺差一点就要放弃了,还好在导师的不断鼓励中,最终咬牙坚持收获了成功。“能够独立完成这一实验,将不可能变为可能,如今回想起来,觉得以前为克服挫折付出的努力和辛苦都值得了!”  
图片

科研之路漫长,沈帅祺还将在不断探索中继续前行

(文中照片由受访者本人提供)


图片

  记     者 | 辛   燕

  排     版 | 李贞玲

   封面设计| 谷    豪

【 END 】


    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多