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从“女孩儿不适合科研”到诺奖奖台,她的前半生开启了生命科学的新时代丨奇点上新

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  沃尔特·艾萨克森

艾萨克森的新作,是以2020年诺贝尔化学奖得主珍妮弗·杜德纳为主人公的传记《解码者》。这本书一经上市,迅速获得口碑销量双丰收,接连入选《经济学人》、摩根大通、《商业周刊》《时代周刊》年度书单,还被比尔·盖茨列入了本人2021年度最爱5本书之一。

比尔·盖茨为《解码者》写下长篇推荐书评,称“这本书在很多层面上都很有价值”。盖茨说:“首先,能读到一个围绕女性撰写的科学发现故事真是太棒了……其次,我认为艾萨克森对CRISPR(“规律间隔成簇短回文反复序列”的缩写,与英文保鲜盒“crisper”一词同音)革命所带来的最重要的伦理问题方面强调的很好。”

为了撰写《解码者》,艾萨克森深度采访杜德纳数十次,亲身参与杜德纳实验室和会议活动,深度采访张锋等科学家,终于完成了这本权威传记。华大集团CEO尹烨在看了此书后,都对它的专业性拍案叫绝。在中文读者群体中,这本书的英文原版也拿下了豆瓣8.8的高分。

  从夏威夷小镇少女到诺贝尔奖获得者,前沿女性科学家珍妮弗·杜德纳的坚韧成长之路,都由艾萨克森之笔,写在了这本《解码者:珍妮弗·杜德纳,基因编辑的历史与未来》之中。

  一个女孩决心成为科学家

在艾萨克森选择为其作传的人物中,乔布斯、达·芬奇、富兰克林和基辛格,这些重要人物无一例外都是男性,而珍妮弗·杜德纳是他笔下第一个女性配角

在艾萨克森眼中,杜德纳像乔布斯、达·芬奇一样,她的成绩也表明,创新的关键在于,把对基础科学的猎奇心与发明创新的实际工作联系起来,制造出可使用于生活的工具,把实验台上的发现变为日常生活中的发明。而且杜德纳的生平事迹将CRISPR基因编辑技术的故事与某些更为严重的历史元素相连,其中包括女性在科学领域的作用。

  珍妮弗·杜德纳

属于珍妮弗·杜德纳的故事,开篇是一位六年级女孩儿,她喜爱搜索含羞草,在夏威夷火成岩间寻找引人入胜的奇景。某一天,她放学回家,发现床上放着一本书,书中讲述了一个引人入胜的故事:人类是如何破解“生命的密码”——DNA双螺旋。

这本书是杜德纳的父亲带回家的,他是一名求知若渴的大学教师,这也影响了杜德纳,她跟随父亲阅读了很多书,其中这本《双螺旋》起到了特别的作用。

杜德纳在夏威夷长大,总喜欢和父亲搜索自然中的风趣事物,比如遭到触碰会卷缩的含羞草。《双螺旋》这本书让她意识到,她也可以探寻自然为何以此方式运作。书中女科学家罗莎琳德·富兰克林的故事更是让杜德纳激动不已,她惊喜地发现,女性可以成为科学家。

杜德纳意识到, 拨开自然之美的层层面纱——用她的话说,就是发现“万物最为根本、最为内在的作用方式和缘由”——并非高不可攀。生命由分子组成。此类分子的化学成分和结构决定了生命行为。

  《双螺旋》中的配角,沃森和克里克与两人的DNA 模型

  因而杜德纳下定决心,要在大学学习化学。但是,与当时的诸多女性科学家一样,杜德纳遭遇了重重阻力。

学校的就业指点老师在听闻她的志向后坚决表示:“女孩儿不适合搞科研。”他甚至劝阻杜德纳,不要参加美国大学理事会的化学科目考试。他问杜德纳:“你真的晓得那是什么考试吗?你真的晓得考试是为了什么吗?”

这段经历令杜德纳深感受伤。但是这也让她下定了决心。

  她告诉本人:“我要搞科研。我要证明给你看。我如果想搞科研,就一定要做到。”

  杜德纳最终被美国加利福尼亚州波莫纳学院录取,该学院可提供优质的化学与生物化学课,她于1981 年秋季报到入学。

珍妮弗·杜德纳,拍摄于美国波莫纳学院实验室

刚刚进入大学,杜德纳发现本人难以在众多优秀学子中名列前茅,这让她有些丧气,甚至一度想要改学法语。好在杜德纳暑期在教授实验室学习到的操作知识,让她渐渐体会了科学发现带来的激动之情。她坚定了本人的志向,对本人学习化学的能力更有自信了,也逐步顺应了大学生活。

  接下来的大学时光,杜德纳在紧张的学习,和在不同教授的实验室工作中度过,在此期间,她的名字初次登上了科学期刊。

从科研新星到扬名立万

  研究生阶段,杜德纳在父亲的鼓励下申请了哈佛大学,虽然她本人不太有决心,但最终被哈佛大学录取,学校还为她提供了一笔丰厚的奖学金。在哈佛,杜德纳得以进入更多顶尖实验室学习工作,并取得博士学位。

到1988年,年仅23岁的杜德纳凭一篇关于RNA领域的论文,成了科学界冉冉升起的明星。虽然当时RNA 研究是生物学中近乎无人问津的领域,但是在未来20 年,人类对小段RNA 作用原理的理解将越发重要,它对基因编辑领域和抗击冠状病毒都举足轻重。

  作为一名年轻无为的博士生,杜德纳掌握了多种技术,以特殊方式将其组合使用,体现本人区别于其他伟大科学家的特点:杜德纳既擅于亲身动手做实验,也擅长提出严重问题。

耶鲁大学冉冉升起的明星珍妮弗·杜德纳

  后来,杜德纳来到耶鲁大学担任教授,在这里她迎来了本人人生中第一个严重发现。

1995年秋,杜德纳的研究进入了最关键的时期,但是她的父亲却确诊了黑色素瘤,生命只剩下最初三个月。

  在那年秋天的剩余时间里,杜德纳乘飞机不断往返于学校和家里,单程用时超过12 个小时。杜德纳花了大量时间在病床边陪伴父亲,同时每天用电话、传真和电子邮件与助手沟通实验进展。

父亲卧床不起,几乎不能动弹,但是他意识清醒。杜德纳常常拿着最新的实验图像向父亲展现,父亲有时饶有兴味地打趣,有时向女儿讨教图像背后的科学意义,父女仿佛又回到了幼时,那时他对杜德纳做出成为科学家的决定产生了巨大的影响,他激发了女儿对科学的热情和追求科学最高峰的决心。几个月后,父亲在家人的陪伴中离世了。

杜德纳的父亲去世和她的首个严重科学突破几乎同期而至。她和团队成功确定了自我剪接的RNA 分子中每一个原子的位置。这项成果,是人类把关于RNA 的基础科学转变为基因编辑的工具的起点。

  珍妮弗·杜德纳

在接下来的20 年,许多人为基因编辑技术的发展做出了贡献。杜德纳的故事的异乎寻常之处在于,她进入基因编辑领域时已功成名就,在RNA 结构研究这个最为基础的科学领域扬名立万:她获得了1996年的贝克汉姆青年研究者奖、艾伦·沃特曼奖、生物化学的礼来公司奖,沃尔夫医学奖是与艾曼纽·卡彭特分享的。除此之外,她还于2002年当选为美国国家科学院院士,随后于2003年当选为美国艺术与科学学院院士。

2009年,杜德纳转向CRISPR基因编辑方法的研究。2011年,同样在研究CRISPR的法国生物学家埃玛纽埃勒·沙尔庞捷的遇到了研究瓶颈,她感到本人需要一名生物化学家的协助,于是她找到了杜德纳,俩人一拍即合。

  珍妮弗·杜德纳和埃玛纽埃勒·沙尔庞捷

2012年,她们的研究成果——CRISPR-Cas9的基因组编辑方法——发表在《科学》杂志上,后来这项成果为她们赢来了诺贝尔奖。

  不止是诺贝尔奖

2020年,珍妮弗·杜德纳和埃玛纽埃勒·沙尔庞捷共同获得了诺贝尔化学奖,因为她们提出一种被称为CRISPR-Cas9的基因组编辑方法,这是继DNA双螺旋结构后最为重要的发现。

  她们获得诺奖不只仅是对一项科研成就的认可,也预示着一个生命科学新时代的来临。

  珍妮弗·杜德纳和埃玛纽埃勒·沙尔庞捷共同获得2020年诺贝尔化学奖

同时,这是有史以来第一次有两名女性共同获得了科学领域的诺贝尔奖。

  截止2019年,诺贝尔各奖项共颁发935次,仅51位女性获奖,占比不足4%。

  这当中,有两度登上诺贝尔领奖台的居里夫人,有获得诺贝尔医学奖的屠呦呦。

但是也有众多被诺贝尔奖排除在外的女性,比如珍妮弗·杜德纳的前辈罗莎琳德·富兰克林。

  罗莎琳德·富兰克林

罗莎琳德·富兰克林拍摄的DNA晶体衍射图片“照片51号”提供了解密DNA双螺旋结构的关键信息,但1962年颁发给DNA双螺旋结构发现者的诺贝尔奖中,却没有她。有人说这是因为富兰克林已于1958年因卵巢癌去世了,但诺奖不颁给逝者的规矩是1974年才有的。

  为何诺贝尔奖对功勋卓著的女性如此“吝啬”?

全球范围内,直到近些年女性才逐步获得与男性平等的受教育权利。而在受男性主导影响较大的政治、医药和科研等领域,往往对女性抱有根深蒂固的偏见,这让不少女性科研者的成就被埋没。即便不少女性已经在该领域做出了杰出贡献,因性别产生的“另眼相看”,却使得她们需要付出更多的努力,才能获得与男性同行同等的进取机会。

  因而珍妮弗·杜德纳的作用是标志性的,她将激励更多的女性投身科研领域。

这正如罗莎琳德·富兰克林对杜德纳的激励作用。12岁时,杜德纳读到富兰克林的故事,她惊喜地发现“一位女性可以成为一位伟大的科学家”,这使她下定决心,要投身科学,成为一名科学家。

  在科研路上,女性往往需要克服更多的困难,杜德纳的经验很具有参考价值。

比如,在自我推销方面,科学界的女性易于腼腆害羞。2019 年,一项针对超过600 万篇由女性担任次要作者的文章的研究发现,女性使用“新奇”“独一无二”“史无前例”等自我推销术语描述本人的发现的可能性更小。在影响力最大、引见最为尖端的研究的期刊中,女性在描述本人的研究时,使用积极、自我推销式的词汇的可能性要比男性低21%。这种情况在一定程度上导致女性论文被引频次比男性论文低10%。

而杜德纳并未落入这一圈套。当杜德纳的实验室获得一项新发现后,杜德纳会坚持不懈地发表论文。她说:“我发现期刊编辑青睐咄咄逼人或争强好胜的人。我的天性虽然未必如此,但是当期刊编辑认为我们的研究并不重要时,我就会变得更为大胆激进。”

正如杜德纳说的:“等着瞧吧!我会让你晓得女孩做得来科学研究。”

  杜德纳接受采访

  在杜德纳前行于科研道路上时,她的坚韧执着让她像一颗启明星一样闪耀,也必将激励新的来者。

就像《解码者》中所说的那样,在杜德纳与沙尔庞捷共享诺贝尔化学奖时,富兰克林一丝不苟的灵魂会显露一抹浅笑

  重写生命的密码

  相对于艾萨克森以往所著的传记,《解码者》更像一本现代科技史。

除了引见杜德纳的个人事迹,艾萨克森也花大量笔墨以群像剧的方式记录了与CRISPR基因编辑技术有关的科学家们,他们像一颗颗闪耀的科学明星,无论身处什么领域,从食品行业到基础生物学研究。他们无不留心细节,紧跟前沿;他们彼此既是紧张的竞争关系,同时也是传递“基因编辑”圣火的火炬手们。

  CRISPR 技术发展的关键人物(从左至右):乔治·丘奇,杜德纳,张锋,沙尔庞捷

因为科学往往不会因发现带来的巨大飞跃而日新月异,而是一步一个脚印地取得进步的。科学争论的焦点往往在于有谁留下脚印,以及每个脚印有多么严重的实际意义。在获得CRISPR-Cas9相关发现的过程中,情况同样如此。

人类对基因的探究始于达尔文和孟德尔,随后沃森和克拉克破解了DNA的结构,1986年初次有科学家留意到一种奇特的基因间隔序列、2001年初次将它命名为CRISPR,最初到杜德纳等人发现了CRISPR-Cas9这个基因编辑方法。

是一代代科学家持续的科研接力,才最终为人类带来了CRISPR这项可以进行基因编辑的工具。

  利用这项技术,研究人员可以极其精确地改变动物、植物和微生物的DNA。这项技术对生命科学产生了革命性的影响,正在为新的癌症疗法做出贡献,并可能使治愈遗传疾病的梦想成为现实。

从达尔文和孟德尔到沃森和克里克,再到杜德纳和沙尔庞捷,跨越几代科学家的合作,让人类经历从了解生命的起源到重写生命的密码。

  CRISPR让人类有可能重写生命的密码

在激动人心的发现之外,人类也开始审视这场生命科学革命所引发的问题。编辑自身基因会对社会多元化产生何种影响?在获得CRISPR的重要发现后,杜德纳也成为与科学道德伦理问题进行斗争的领导者。

《解码者》中,也将珍妮弗·杜德纳和她的合作者、竞争对手的故事交错在一起,讲述了CRISPR的专利之争、基因编辑引发的伦理问题、生命科学的竞赛及人类的未来。

解码者:

  珍妮弗·杜德纳,基因编辑的历史与未来 

The Code Breaker: Jennifer Doudna, Gene Editing, and the Future of the Human Race

  [美] 沃尔特·艾萨克森(Walter Isaacson)著

  王宇涵 译  高福 崔樱子 主审

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