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颜宁:规范化动作
发布人:admin  发布时间:2022-11-16

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最近,普林斯顿大学教授、世界级结构生物学家颜宁宣布回国工作的消息,刷屏了朋友圈。颜宁在学术界的地位有多牛?我给你念一串她的头衔:清华大学教授、普林斯顿大学终身教授、美国国家科学院外籍院士、国际蛋白质学会“青年科学家奖”得主、赛克勒国际生物物理奖得主、《自然》杂志评选的十位“中国科学之星”之一、魏兹曼女性与科学家奖得主……此外,她还有一个标签:结构生物学大牛施一公的得意门生。

颜宁本科毕业于清华大学,后来到普林斯顿大学深造,拜在施一公门下。在普林斯顿拿到博士学位之后,她回到母校清华大学,年仅30岁就成为清华大学正教授、博士生导师。在清华工作10年后,也就是2017年,颜宁接受了普林斯顿大学的教职,离开清华,当时在国内引起了不小的议论。

在普林斯顿待了5年后,就在本月初,颜宁在“2022深圳全球创新人才论坛”上宣布,她将辞去普林斯顿教授职位,回国参与创办一所新型研究机构——深圳医学科学院。据说,风投机构闻风而动,现在排队上门要给颜宁投资。

媒体对颜宁的报道,对她的学术成果不约而同地提到一个词:高产。只说她在清华大学工作期间,就以通讯作者身份在《自然》《科学》《细胞》三大国际顶级期刊上发表科研论文19篇,平均每年2篇。大家开玩笑说颜宁“在CNS发文章如同灌水”,CNS是这三大国际顶级期刊的合称。

为什么颜宁如此高产?媒体披露了很多:高智商,从小就是学霸;超勤奋,每天泡在实验室14—16个小时;有科研热情,她眼中的蛋白质晶体比钻石更美丽。不过,颜宁自己很谦虚,她表示:做实验,无他,唯手熟尔。

在《成为科学家》这本书里,讲到了颜宁做实验的细节,我们可以从中窥到高手做事的方法论。

第一,规范化动作。

说工业生产需要规范化动作,我们不奇怪;说做实验也要规范化动作,这有点出乎我们的意料。颜宁观察老师施一公做实验,一开始感觉是一位武林高手在演示招数,动作行云流水、一气呵成,好像所有步骤都印在老师的脑子里。再仔细观察,发现老师不只是流畅,而且每个动作特别规范:换移液器枪头的时候总是按特定的顺序,连给标签纸折角都有特定的方法。

施一公告诉颜宁:“这些看起来微不足道的‘小手脚’,都是为了避免瞬间分心可能造成的失误。有时,很可能是一个连你自己都没意识到的小失误,会导致整个实验前功尽弃。”施一公强调说:“不是我们实验做得快,而是我们犯的错误少,弯路走得少。”

后来,颜宁在自己带学生做实验时,同样要求规范化。每个实验都是颜宁先做一遍,演示规范动作,然后看着学生再做一遍,指出他们的问题。比如,学生们换移液器枪头时,喜欢随手拿起一个来换。颜宁说不行,要严格按照顺序,这样万一多加或少加了溶液,就可以从枪头来判断问题出在哪儿。

第二,头脑预演。

这一招是颜宁从一位师姐那儿学到的。每天晚上睡觉之前,在头脑里预演一遍第二天要做的实验,特别是那些难度较大的细节和容易出错的环节。这样提前过一遍之后,第二天实验的效率会高不少。

头脑预演这一招,我们在第33期节目中介绍过,各行各业的高手都在用。跳水运动员站在跳板上时,会将动作全过程、每个细节要领在头脑中先过一遍;建筑师在设计图纸时,会在想象中把自己缩小、跳到图纸中去,感受设计空间的每个细节;再比如罗胖,在跨年演讲之前,会想象自己站在舞台上,把演讲的内容和当时的现场情绪在脑子里一遍一遍过。现在我们知道了,顶级科学家做实验,也会先在头脑中预演实验过程和细节。

第三,通过大量练习,培养科学直觉。

结构生物学家想要观察蛋白质结构,需要三个步骤:第一,在生物体外培养出性质稳定的蛋白质;第二,让蛋白质形成晶体,也就是“结晶”;第三,用X射线衍射观察晶体,解析出蛋白质的三维结构。其中,最难的是第二步,也就是结晶。

蛋白质的结晶条件非常苛刻,而且每种蛋白质还都不一样。为特定的蛋白质创造合适的结晶条件,理论上存在无数可能的路径,怎么找到最佳方案?这往往要依靠“科学直觉”,直觉对了,会少走很多弯路。

“科学直觉”听起来很玄,其实就是大量实验训练的结果。前面说了,颜宁每天泡在实验室14—16个小时,自己不做实验的时候,就观察别人做实验;不实际动手做实验的时候,就在头脑中预演实验。通过这样的长期积累、内化,才会有凭借科学直觉灵光乍现的时刻。

第四,如果可以攀珠峰,就不去爬玉龙雪山。

2013年,颜宁在清华独立主持的实验室已经顺畅运转了几年,她所带的学生们也都在核心期刊发了论文,没有毕业压力。这时候,颜宁做了一个重要决定:停止之前给实验室“练手”的几个项目,去专攻膜蛋白领域的经典难题——人源葡萄糖转运蛋白GLUT1,这是前辈科学家们努力了50年都没做出来的成果。

对此,同行和她的学生都不理解:之前实验室做的昆虫葡萄糖转运蛋白,已经完成了实验三步骤中的前两步,也就是培养蛋白质和结晶,只差最后一步X射线衍射了,可以说已经胜利在望。这时候放弃这个项目,去专攻难度极大的人源葡萄糖转运蛋白,能不能成功还很难说,这不是得不偿失吗?

颜宁是这么对她的学生说的:我理解你,做昆虫蛋白,三关已经过了两关;而做人源蛋白,需要从第一关开始打。但是,你做昆虫蛋白,就算全部通关了也就到6000米的地方;而做人源蛋白,你有机会直接登顶珠穆朗玛峰。有能力登上珠穆朗玛峰的人,不应该去爬玉龙雪山。

据说,颜宁的学生当时并没有被说服,回去唉声叹气:“我们选择了一条不归路,可能要四五年才能看到结果。”然而,仅仅过了一年,颜宁团队就解析出了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的结构,成果发表在《自然》杂志上。诺贝尔化学奖得主布莱恩·克比尔卡称赞这项成果是“伟大的成就”;美国国家科学院院士罗纳德·卡巴克说颜宁“战胜了过去50年从事结构研究的所有科学家”。



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