一个病毒科学家的兵法

作者: 施晶晶

一个病毒科学家的兵法0
2023年5月13日,浙江平阳,张永振与其他老师在南麂岛采样

58岁的张永振,做事总是很快。

他喜欢开快车,雨天也不减速。他每天都要在集中的时间段里快步走1万步,快到团队里的年轻人都觉得吃力。他回复各类信函、邮件的速度,也快到和他隔着时差的朋友觉着奇怪,他是不是不睡觉?

只要了解他的做事风格,你就能明白,2020年1月,他成为第一个向世界公开新冠病毒基因序列的科学家,一点儿也不意外。现在的他,身份是一名病毒学家、粤港澳大湾区精准医学研究院的研究员、复旦大学生命科学学院的兼职教授。

张永振想要快。

从2001年开始,张永振才决定专攻病毒研究。这一年,他36岁。同龄人里,他的朋友、病毒学家石正丽已经留法学成归来;他后来的合作伙伴、英国病毒学家爱德华·霍尔姆斯也已经有所成就,而他刚刚起步。只有比别人快,才能争得生存空间。

张永振常把“每个人都是一个脑袋两只手,哪有什么弯道超车”挂在嘴边,但进到他实验室团队的人都清楚,在这里做研究,没有996,只有8107。

2017年,张永振的第一个博士后陈燕玫进组时,他还在中国疾控中心的实验室做研究。当时,他是这样做表率和督促的。每天7点不到,张永振就已经在办公室里坐着了,晚上他又有睡办公室的习惯,他的办公室又是离大门最近的那间,有人进出,他都看得到,活脱脱一个“人形打卡机”。

第一次在北京见到张永振睡办公室,爱德华·霍尔姆斯很惊讶。当时,他得到的解释是:想要追上其他科学家。

若你以为张永振急于求成,一定误解了他。他想的是:“速度和激情是连着的,我要是这样—说着他缩头耸肩,做出小心翼翼握方向盘的样子—我就完了你知道吗?”他需要一股冲劲,“没有激情,任何事情都做不好”是他的信念。

张永振的性子也是又刚又直。

2007年,林献丹在一次狂犬病学术会议上认识张永振的时候,就觉得这个专家“挺敢说的”。和几位学术权威讨论时,张永振很直白:在这一点上,我不赞成某某教授的意见。他不是那种为了表示谦恭,放弃学术立场的人,但在愈发“以和为贵”、做“好好先生”的学术讨论里,张永振的“直”显得不那么合群。

有时就连合作者,也觉得张永振很难沟通。

陈燕玫看得很清楚,原则问题上,他不能将就。你很难从他那里听到“这样也行”的勉强妥协,而是“这样不行,如果你们改不了,我就不参与这个课题,就不要挂我的名字了”。

对于认定正确的事,受到责难的他敢反呛对方一句:“我做错什么了?”

对一名科学家来说,要想实现超越,的确少不了勤奋和高效,刚直的性子也让他无须耽于人情世故。但无论是成为爱德华·霍尔姆斯口中那个“改变了病毒学的人”,还是最先公开新冠病毒基因序列,成为“拯救了世界”的人,张永振之所以脱颖而出,源于那独属于他的使命感和科学巧思。

他深受新疆兵团的熏陶,会不自觉地用军事术语来打比方。他做科研,像攻城略地,要讲战略战术,抓主要矛盾,他从“大的科学问题”出发,课题得提前三五年布局,完成一个就是攻占了一个山头。

成为病毒科学家

3岁时,张永振得了脑炎。上世纪60年代,这是一类很危险的病,得过的孩子,大多不是死了,就是傻了。

当时他四肢僵直,说不了话,持续了将近50天,医生都估摸着他没救了。可张永振偏偏挺了过来,神志清晰。也许命运眷顾,张永振就是要成为与病毒和平共处的人。但直到2001年,病毒才进入张永振的研究视野,这时,他已经36岁了。

也许命运眷顾,张永振就是要成为与病毒和平共处的人。

人类用电子显微镜第一次看到病毒的时间,至今也不到100年,病毒比细菌更小、更神秘,我们对它的认知极其有限。上世纪末,抗生素已经普及,细菌性传染病相对可控。但哪怕只是针对当时流行的乙肝,疫苗也还没有普及,而艾滋病,更是连疫苗都没有。

张永振决定,要从细菌研究转向病毒研究,而且,是要主动发现新病毒。

这个想法就像大海捞针,一开始并不被看好。交流时,爱德华·霍尔姆斯最初就认为:发现新病毒能做出成绩,但做不出大成绩。但张永振看准了,这里面一定藏着“大的科学问题”的密钥。

究竟看不看得准,还得实际去验证。

2010年,在溯源引起出血热的新发病毒时,张永振的团队意外发现了另外两条另类的病毒序列。

这两条序列来自湖北荆门一头牛身上的蜱虫,和引发出血热的病毒是完全不同的类型。它们和已知病毒唯一的交集是,和黄病毒(能引发乙脑、登革热等疾病的病毒类型)的两个基因序列相似。

他们按照黄病毒的结构特征,破解它的全基因组序列,但3年过去,团队想尽办法却一无所获。负责破解它的博士哭着来找张永振:张老师,做这个3年多了,结果我一篇文章发不出来,我也要评职称,我怎么办?

张永振转换思路。基因组序列分节段和不分节段,是病毒分类的一个重要规则,代表着不同的演化方向。有没有可能破解方向错了,眼前这个新病毒并不是不分节段的黄病毒,而是分节段的其他病毒?

新的分析证实了张永振的假设。他们又在样本数据库里找到另外两个节段,终于破解了这一新病毒基因组完整的四个节段,张永振将它命名为荆门病毒。

就像人类是从灵长类动物进化而来的,病毒自然也有演化。病毒学家早就想知道:分节段的病毒与不分节段的病毒之间,到底有没有关联?荆门病毒第一次为这个猜想提供了证据,在二者之间搭起了桥梁,也把我们对病毒乃至生命起源进化的认识,向前推进了一步。

后来,《自然·微生物学评论》用一张配图揭示发现荆门病毒的意义:在病毒起源进化的过程中,分出了两条路,一类病毒朝着黑夜去了,一类病毒朝着白天去了,而荆门病毒就站在岔路口的起点上。2015年,荆门病毒的故事入编英文版《病毒学原理》这一经典教科书。

由此,张永振第一次证明了,发现新病毒能做出大成绩。

如果说,这一发现起初有运气的成分,那么2016年,那篇发表在《自然》上—通过发现1445种新病毒向学界宣告“重新定义无脊椎动物RNA病毒圈”的论文,则是张永振看准之后、稳扎稳打做出来的成果,并彻底扭转了爱德华之前“发现新病毒做不出大成绩”的看法。

定战术,一网打尽

求索科学真理的路上,有的人挑简单的事做,有的人就乐意知难而上,张永振属于后者。他认为,“任何事情只要一低头,这就麻烦了”“退一步海阔天空,这句话绝对不能用到这儿”“退一步,障碍就永远是个障碍”。

他又和打仗联系在一起,战场上是有督战队的。“你要往后退,一下子士气没了,仗没办法打了,逃兵都是要被干掉的。”

可自然那么大,病毒那么小,究竟怎么找才能一网打尽?光凭一腔热血不顶用。

2019年,在成为张永振的博士生之前,吕嘉昕就从复旦的硕士导师那里听说了张永振的研究思路:张老师做的是用宏转录组(一项可以检测细胞RNA的基因测序技术)发现病毒。当时,吕嘉昕一听就愣了:“还能这么玩?”

他知道病毒是什么,也知道宏转录组技术是什么,但是把它运用到新病原发现,他从来没有往这个角度去想。“因为我们以前的认识,宏转录组是用来做人体细胞基因表达的。”但下一秒,这个新颖的想法就捕获了他,对啊,“他完全可以这么做。这么玩应该很好”。

原先,病毒学家发现、测定新病毒,更普遍用的是宏基因组技术,但这项技术的缺陷在于,它主要用来检测DNA,而自然界里大部分是RNA病毒。靶子没对准,当然很难发现RNA病毒。这也是2011年以前,人类发现新病毒效率不高的关键。

看到别人埋头找DNA病毒却事倍功半,张永振想的是另谋出路。“既然是RNA病毒占多数,我们就要想办法,得要测RNA而不是测DNA。”说着说着,他把桌子敲得咚咚响,以示重点。

有时,事情之所以看上去难,先是欠缺一个巧思。

看到别人埋头找DNA病毒却事倍功半,张永振想的是另谋出路。“既然是RNA病毒占多数,我们就要想办法,得要测RNA而不是测DNA。”

“科学,Ideas First。我不是因为有了某一项技术,我才去做某件事儿,我是因为要做某一件事儿,想我得要采用什么样的方法甚至去创造方法,这才是国际一流实验室要做的。”张永振说。

就像诸葛亮“草船借箭”一样,张永振借来了宏转录组技术,一下子就在策略上把病毒一网打尽。“不管是DNA病毒、RNA病毒还是细菌,只要它们还活着,就都有从DNA转录到RNA的这个过程,我们测的就是RNA,不就把所有(可能致病的)生命形式都测到了吗?”

成为目前世界上发现新病毒最多的科研团队,光靠宏转录组技术还不够。

在进入实验室、纳入宏转录组技术的视线之前,病毒是先从自然界里被捕获,因此,选择采样现场、保证样本质量同样关键。张永振选采样现场像找金矿,他还要找存储量大、种类尽可能多的,铁矿和小金矿都不行。

要想尽可能高效地发现病毒,需要退回原点。病毒需要宿主,它们会寄宿在动物、植物甚至细菌身上。要想找到更多病毒,就要先找到多种多样的宿主,进而考虑,哪里的生物多样性更高。

2007年,张永振就在布局采样现场了,一个点是温州,另一个在武汉。选温州,是因为它“七山二水一分田”的地理环境,尤其复杂多样的山林,栖息着众多野生动物。武汉地处“千湖之省”,而水是生命之源。之后,他又把海洋生物纳入视野,再往后,医院也成为一块拼图。毕竟病人被感染了,一定是到医院去,而医生也需要借助科学分析找出病因,对症下药。

像攻城略地一样,局面就这样一点点打开,张永振才能真的做到尽可能多地把病毒一网打尽。

十多年里,他先通过研究狂犬病、出血热,理清病毒和宿主的关系,后在研究新发出血热的过程中,意外发现了荆门病毒;接着他以荆门病毒为突破口转入节肢动物,发现节肢动物是病毒进化的心脏;又通过节肢动物拓展到所属的无脊椎动物中,发现更多病毒;再反向从脊椎动物中完成一个闭环—这个过程中,他们已经发现了5500多种新病毒。

爱德华·霍尔姆斯是在2012年认识张永振的,11年的跨国友谊里,他是张永振蜕变和超越的见证人。“张的研究革新了我们对病毒世界的理解,他告诉我们,完整的病毒圈远比我们想象的更多元。他重新书写了病毒学的教科书。”在回复南风窗的邮件里,爱德华不吝赞美。

科学不是靠努力就能追赶上,真正让张永振实现超越的,其实是他的“Ideas”,以及为实现它的各种谋划。

“病毒学纯基础的东西,Eddie(爱德华的昵称)一定比我厉害,我是因为有新疆兵团的历练,大的问题,我看得比他准。虽然我起步晚,但我能抓住重要的科学问题,这是我的优势。”张永振道出他的秘诀。

但如果资源充足、条件允许,张永振何尝不想做更多更快更容易的?这还是形势所迫,逼出来的本事。

他曾经跟博士后导师徐建国院士诉苦:您是所长,钱多人多,撒10张网能捞到鱼就可以了。对我这个穷人来讲,一网撒下去必须捞上鱼来。网朝哪里撒,我得先练眼力,还得撒得准、捞得多。等在别人后面,轮不到我了。

也许,当初他所处的环境和战场一样,是穷山恶水、弹尽粮绝,必得置之死地而后生—于是他又一次和打仗联系起来。战场上都是拿命来拼,开战前,定要先谋划战略和战术,要攻下哪里,从哪突击,用火箭炮还是迫击炮,必须克敌制胜。一招不慎,就是全军覆没的事。下一秒他就转了回来:“科学也是这样。”

上一篇 点击页面呼出菜单 下一篇