其他

清华大学11G直博女神 (二), 3年发5篇《科学》展鳌头: 直攻”中科大院士“, 拿下"诺贝尔"!?

2018-03-17 清华网 蝌蚪士

特别声明


本平台推出文稿均出于非商业性的教育和科研目的,旨在传播学术研究信息、净化大学教育与科研生态环境。但声明该文仅代表原作者的个人观点并不意味着本公众号赞同其观点或证实其内容的真实性。如有异议或侵权,本平台将在第一时间处理。期望读者关注点赞《蝌蚪士》公益事业: 为苦逼科民发声、并贡献正义的智力;且为平民大众免费科普,使之走进科学、传承科学、壮大科学——人人都能成为真才实学的蝌蚪士 (主编| 赛德夫).


1

90后清华直博生3年发5篇《科学》的艰辛与幸福

——访清华大学2016年特等奖学金获得者、医学院2013级直博生万蕊雪

 学生记者 王中兴 李纪琛



2017年11月18日,清华大学研究生特等奖学金评选结果公示,其中医学院直博生万蕊雪在本科毕业后的三年内以第一作者身份在《科学》(Science)上发表5篇文章的成绩吸引了大量关注。


2015年9月11日,两篇阐释生命大分子剪接体结构的文章以杂志当期封面的形式,“背靠背”发表在国际顶尖期刊《科学》上,震惊了学术界。2016年1月8日,清华大学生命学院施一公教授研究组在《科学》(Science)就剪接体的结构与机理研究再发长文,题为《U4/U6.U5 三小核核糖核蛋白复合物3.8埃的结构:对剪接体组装及催化的理解》。2016年7月22日,施一公教授研究组获取了剪接体激活和剪接反应催化过程中两个重要状态的剪接体复合物,成果再次“背靠背”发表在国际顶尖期刊《科学》上。


90后女孩、2016年清华大学研究生特等奖学金得主万蕊雪是这五篇《科学》论文的共同第一作者。很难想象,3年前,她初次进入施一公课题组时,曾觉得自己“笨到家了”。

“我觉得自己笨到家了”


在获得了从中山大学免试推荐到清华医学院直接攻读博士学位的机会后,2013年初,万蕊雪进入了施一公实验室开展本科毕业设计。


“一开始非常高兴,觉得能进施老师实验室太好啦,”万蕊雪描述到彼时的场景依旧难掩激动,“但没多久就感到一种深深的焦虑。”


施一公实验室在清华、甚至在整个生命科学研究界都一直以高效率、严标准而闻名。“实验室的节奏之快、效率之高,让我觉得之前接受的实验训练就像过家家一样。”


万蕊雪用“笨到家了”来形容那时的自己。一个蛋白提纯实验,师姐7个小时就能做好,但是万蕊雪从早8点干到晚8点都做不完,而且提纯的产量和质量都要差得多。与之而来的是深深的自我怀疑。


“但是怀疑也没用啊,只能多努力;我怕不能留在这个实验室里。”一句如此朴素的话,背后是她坚持每天早8点到实验室,次日凌晨才离开,平均一天工作14小时以上的生活整整坚持了4个月,中间一共只休息了3天。


进入博士一年级,尽管课业繁重,但还要去其他实验室轮转训练,万蕊雪把晚上和周末的时间全部利用了起来。“觉得自己笨到家了,最开始三个月几乎每新学一个实验都会失败。”万蕊雪的解决办法是勤奋加细致,她把心里的沮丧放在一边,拿出超人的耐心一个个去抠可能影响结果的细节,最终攻克了许多难点。


功夫不负有心人,她最终留在了施一公课题组。


万蕊雪与导师施一公院士合影。


“博二开始做世界级难题”


2014年,万蕊雪进入直博二年级,正赶上冷冻电镜技术实现了重大突破,结构生物学领域可能因此而发生重大变革。


面对重要的研究机遇,导师建议她做“剪接体结构与分子机理的研究”,她开始独自承担酵母剪接体提取的工作。


剪接体发现于1985年,是控制遗传信息传递的重要物质,人类35%的遗传紊乱都与剪接体功能失常有关,甚至包括一些种类白血病和癌症的发病原因都和它有关。近30年来,全球众多一流实验室都想“捕捉”剪接体的结构,却进展非常缓慢。2014年初,《自然》(Nature)上一篇回顾晶体学百年历史的文章中,把“剪接体的结构解析”列为生物学最亟待解决的课题之一。


在此之前,施一公院士的团队主攻方向是使用X光解析晶体结构,并没有剪接体结构解析的相关经验。课题组之前解析的也是剪接体亚复合物的结构而非酵母完整的剪接体。因此,细胞培养、克隆、蛋白纯化的这一整个流程,万蕊雪都必须寻求外部帮助,从头开始学习。


面对这样一个世界级难题,课题组内也缺乏经验借鉴,但是万蕊雪没有被直接吓退,“来不及担心自己的能力,感觉无比兴奋,就想证明自己的能力、实现自己的价值。”


这也许就是“初生牛犊不怕虎”。


每一周,有三天万蕊雪都要往返于清华和位于昌平的北京生命科学研究所,她只能去其他实验室学习相关经验。但是,“在别的实验室明明很顺利的实验, 回来自己重复却总出问题。”万蕊雪总结了一个“六遍定律”,意思是一个实验失败5次都没事,也许做到第6次就成功了。但是“6”这个数字都只能是她的美好愿望,失败的次数远比6大得多。


“做梦都想把实验做出来”是她那段时间的真实写照,“做梦都想在Western Blot(蛋白质印迹法)上看到一条阳极条带,结果有一天真的看到了,激动得不行,然后一睁眼,看到的是宿舍的天花板……”


“为了回复审稿意见,三天没有合眼”


在整个实验过程中,尽管举步维艰,但是导师施一公院士一直给予万蕊雪充分的信任,尽管不时会询问课题进展情况,但他更多地是鼓励。“施老师说做课题要胆大心细,让我放开手脚。”万蕊雪对导师的鼓励感恩不尽。


终于,2014年年底,寒冬中,万蕊雪终于成功拿到了可以用来提取酵母剪接体的单克隆酵母。年后,她摩拳擦掌,开始最为自信的样品纯化工作。凭借之前对蛋白纯化的熟练掌握,她敏锐地发现提纯时间对样品质量的关键影响,因此省略了一个既耗时、又带来样品降解和解聚的风险的步骤,从而突破了样品制备的技术瓶颈。


2015年3月,万蕊雪拿到了性质良好、均一性良好的酵母剪接体样品,这是一个重大突破。当师兄告诉她,这一样品已经算到近原子分辨率时,万蕊雪激动得一整夜睡不着觉。


此后,施一公带领团队不分昼夜地工作,希望第一时间将实验成果发表。两周里,为了保证文章中背景知识的准确性,万蕊雪细细阅读了数百篇论文。


万蕊雪在使用电镜进行观察。


论文的审稿意见回来后,万蕊雪一点也没有耽误,她立刻开展实验来回答质疑。生化实验的严谨性在于每个实验至少重复三次。样品必须用同一批,不同批次样品就必须再重复三次,才能拿到可靠结果。这就又是一段昼夜不分的日子。整整三天,万蕊雪没有合眼。“可能是我博士生涯里最阴暗的三天。”这句话,万蕊雪却是笑着说的。


2015年7月,两篇文章被顺利接收,背靠背发表在《科学》上。这项研究的意义被媒体形容为,“标志着人类对生命过程和本质的理解往前迈进了关键一步,是生物科学基础原理研究领域的重大突破,被誉为近30年中国在基础生命科学领域对世界科学做的最大贡献。”


直博第二年,就以共同第一作者的身份发表了两篇重磅论文,这当然是一种莫大的幸运。但越是了解万蕊雪的“拼”,就越会发现这种幸运背后的必然。


“手握三篇“Science”,今年春节不回家”


两篇《科学》论文的发表仅仅是万蕊雪科研的起点,她只是回去睡了个好觉,就又以每天14小时的节奏投入了工作。仅仅三个多月之后,2016年1月,万蕊雪的新工作又在《科学》上刊发。


博士生春节不回家的故事我们并非从未听说,但是其中有许多可能是进展不顺、面临科研的重压而作出的无奈之举,但万蕊雪则不然。手握三篇《科学》论文,她却主动选择在2016年春节放弃回家过节,而是在实验室里熬过了十多个不眠之夜。


为什么会做出这样的选择?原来是因为研究所需要的冷冻电镜在清华仅有三台,在平时很难预约到使用设备的机时,只有春节期间有空档。万蕊雪提前回家了几天,就赶紧回到实验室,春节,对她而言是“难得的科研时机”。


“每熬夜一宿,要完成两千步操作”


2016的春节,万蕊雪和她带领的一个研究小组用近乎“变态”的方式度过。机器不歇,人三班倒,每个人工作至少8小时,实验24小时连轴转。


每一班的8小时又都近乎是“变态”的工作强度——每分钟要完成4个操作步骤,每小时就是240个,一夜下来就是两千多步。每三个小时,电镜的相机需要矫正一次,这需要5分钟,这是万蕊雪仅有的休息时间,如果要去洗手间,这也是唯一的档口。


在谈到这段经历时,笔者与万蕊雪发生了这样的一段对话。


问:"一定要1分钟操作一次吗,可不可以2分钟一次或者5分钟一次?"

答:“当然可以啊,你可以睡十分钟再操作一次,可是这十分钟你就这么浪费了!全世界就这么几台冷冻电镜,操作机时的一分一秒都不该浪费。”


问:“那这一分钟里是操作一下就好了,还是一直要操作呢?”

答:“每一分钟内我都需要手动选择拍摄区域、切换调焦模式,调到正焦,再偏一点调到欠焦模式,才可以拍照收集数据。”


问:“有没有休息时间?”

答:“有,每三个小时我会对相机做矫正,来缩小背景偏差,矫正需要5分钟,我可以用这5分钟上个厕所再回来。”


问:“这样的操作有多少次?”

答:“每个样品需要收到几十万个particle(微粒)才能算出结构,所以总共需要拍上万张,而不理想的照片占了1/3到一半。”


问:“我可不可以理解成为至少每三天里有一天的工作其实是白费的。”

答:“是的,可是你不拍就永远都不知道样品有没有问题。所以这些努力不能算白费。”


问:“这么高强度的工作,一整夜干下来中间都不休息么?”

答:“有一次,做相机矫正时因为太困睡着了,醒来发现10分钟过去了,很自责。而且我上厕所的时间也没有了。”


问:“为什么总是你来负责晚上10点到凌晨6点这段时间的数据收集呢?”

答:“师弟师妹没有经验,晚上独自收数据一旦出问题又不会处理,后果太严重;而师姐身体不好,不能熬夜,所以就我来吧。”


“不够喜欢的话,不可能这么拼”


整个采访的过程中,万蕊雪总是温文尔雅的,语言也非常平实。然而,每每说到研究成果获得突破的时候,她的眼睛里就仿佛放出光来。


“为什么国际上那么多顶级实验室都钻研不出来,只有你们能做到?”面对这个问题,万蕊雪回答得轻描淡写,“可能没有我们拼吧。”就是这么干脆。


歌词里唱“爱拼才会赢”,但万蕊雪认为,不够喜欢科研的话,可能确实做不到这么拼。她认为,整个实验室都有一种心气儿,“我觉得实验操作得好,技术好,改进了实验方案是一方面,更重要的,可能是因为我们真的很想把这个课题第一个做出来,而且是尽可能好地做出来,这股心气儿,这种精气神,是一直支撑我们的。”


说到这里,万蕊雪突然坐得更直了,说,“有人会质疑说我们做得太理论了,很难应用,其实不是这样的,我们现在做剪接体,对于理解疾病,进一步攻克疾病是有很大意义的。我从高中就热爱生物学,就是想对科学研究有点贡献,造福人类。”


“不忘初心”


万蕊雪的微信用得不频繁,这几乎是她的工作节奏所决定的,她的朋友圈不怎么更新,而个性签名更是只有很简单的四个字,“不忘初心”,连个标点符号都没有。


什么是她的初心?“探索生命的奥秘,做好科研,贡献人类。”都是短句,字字铿锵。


在一次国际会议上,万蕊雪分享了课题组的研究成果,一位白发苍苍的老爷爷走过来对她说,“Congratulations,Ruixue!(蕊雪,祝贺你!)”“这个爷爷的名字以前是只能在教科书上看见的!这种心情,你能理解吧?”她激动得用了一个问句。


万蕊雪(右一)参加2016日本RNA会议时与著名生物学家莱茵哈德·鲁尔曼(Reinhard Luhrmann)(右二)合影。


2016年,万蕊雪入选了全国仅5人的 “未来女科学家计划”,她将此视作莫大的鼓励,但同时,她认为“这也是一种期待吧,我不能辜负这个期待。”


“对生命机理的研究,没有终点,这就是科研的魅力。”万蕊雪说这句话的时候,阳光从清华医学楼的玻璃天窗中洒进来,正好洒在她的身上,把面庞和每一根发丝都照得闪亮。


致谢:清华生命学院博士生张厉、新闻学院硕士生李成章、社科学院李天策对本文亦有贡献。


附:采访实录

问:颜宁老师也是一位优秀的女性科学家,听说她对你影响也很大?

答:每周颜宁老师和施老师实验室都会一起开组会,在组会上颜老师也会帮我们分析实验结果,给很多建议,并且颜老师和施老师都经常会鼓励大家aim high(目标高远),希望大家把目标放在向世界难题发出挑战。


另外颜老师是一个特别快乐的人,她觉得做科研特别快乐,她自己工作强度虽然很大,但是她每天很快乐。我觉得她身上的这种特质经常感染我,让我即使工作到深夜,只要做了对课题发展有益的事情,我也觉得很快乐,很有成就感。另外颜老师在生活上也很关心我们,让我觉得实验室像一个大家庭。

来源:“清华大学小研在线”微信公众号 12月2日 有删改



学术新秀万蕊雪:

未来女科学家之路 从接到导师施一公的电话开始

来源:每日高校   发布者:尹海华   日期:2017-09-13   今日/总浏览:23/12846

▲万蕊雪与导师施一公教授


编者按

学术大牛施一公的弟子、2016年清华研究生特奖获得者、中国科协2016年度「未来女科学家计划」五位入选者之一、直博三年手握6篇一作Science……以上的关键词似乎每一个都足以让人的履历闪闪发光,但有这样一个女孩,她包揽了如上所有光环,还拿了清华大学第22届「学术新秀」荣誉。她就是万蕊雪。


不妨静静思考一个问题,你是否有一件喜欢做的事,喜欢到愿意为之付出一切,喜欢到不care做出成绩以后带来的骄傲感?


万蕊雪不止一次说道:「只要把自己喜欢做的事情做好,就已经很难得了,我觉得我也只是做到了这点而已。」


从天马行空到脚踏实地

「剪接体的三维结构及分子机理研究」——这是万蕊雪目前所在实验室做的工作,乍一看也许有些高深难懂,但这正是探索生命奥秘、解码人体疾病秘密的关键之一,学术界对此一直保持高度关注。


通俗来说,真核生物细胞生成蛋白质的过程中,剪接体要经过复杂的化学组分及结构构象的变化来保证其正确组装和激活,从而通过剪接反应让基因中不存储蛋白质序列信息的部分在RNA层面上删除掉,以保证基因信息正确转化为执行生命的蛋白质。研究表明,大约35%的遗传紊乱与剪接异常相关。


万蕊雪所做的工作看似离日常生活很远,但实际上研究剪接体的工作机理有助于理解细胞内生命现象的本质,甚至深入到理解疾病的成因。这无疑是生命科学领域的重要问题,也对未来临床医学中拟定某些顽疾的根本治疗方案有重要意义。


初中时刚刚接触生物的万蕊雪,大概并没有想到,自己会在这条路上走得这么远。但她正是在那个时候建立起对生物学科的热爱,尽管理解仍停留在介绍人体奥秘、神奇的细胞反应、显微镜和环境生态这样粗浅的层面上。


有一次,家里亲人患病,万蕊雪听说「基因工程」可能会是未来解决这些疾病的方法,这更加坚定了她学习生物学的决心,希望能够做一个「有用的人」。


带着对生物学「天马行空的幻想」,万蕊雪进入中山大学开始本科阶段的学习,热爱的动力支持着她,四年来脚踏实地,最终取得专业成绩第一的优异成绩。


▲实验中的万蕊雪


从仰望大牛到一起奔跑

与大多数普通同学一样,万蕊雪在毕业前也曾迷茫过,不知道自己是否应该继续这个方向。大三暑假她参加过好几个保研夏令营,考虑过养小白鼠、养果蝇,也考虑过研究干细胞。最终,万蕊雪还是决定遵从内心,尝试申请生物大分子结构方面的生物学博士,施一公老师的实验室正是领域内顶尖的实验室。


「仰望」——这是万蕊雪对施老师实验室的描述,一开始,她觉得自己的条件可能与这个实验室并不那么契合,但梦想的声音告诉她:至少要尝试去触碰一下。


于是,她给施一公老师发了一封邮件。「我就想写邮件说说自己的情况,然后把唯一拿得出手的一条——我是我们系专业第一名,把它写在最上面」,回想起那封邮件,万蕊雪掩饰不住笑意。


发送之前,她给自己追求梦想的期限是一个星期,时间一天天过去,邮件却如同石沉大海。第五天,不甘心的她再次发送了邮件,「没想他第二天就回了我的邮件,还打个电话给我,说:『你好!我是施一公』,当时我就愣住了,根本没想到老师能打电话给我。」


此后,大四的万蕊雪来到了施一公老师的实验室做毕业设计。进入实验室之前,她所仰望的是实验室论文的高产;进入以后,她才发现这并不神奇——因为每个人都继承了实验室严密的逻辑思维和高效的时间安排。


「第一天感觉每个人走路都是一阵风,一路小跑着做不同的实验;几天后,我才发现并不是大家有多着急,而是已经成为了习惯,有效率地完成每一件事情。」现在,万蕊雪每天的实验也安排得井井有条,在每一段实验的等待时间里她也开始奔跑着进行另一个实验。


▲实验中的万蕊雪


从与对手赛跑到与自己赛跑


三年在Science杂志上发表六篇第一作者文章,这是许多可望而不可及的成就。「可能在别人眼里我发了很多文章,有人觉得这个工作做出来了,心血没有白费;也有人认为你是因为老师好,才发了那么多文章。他们说的都有道理,但这不是我所收获的财富中最重要的,最重要的是我喜欢做这件事情,然后把它做成了!」


带着这份从未褪去的热爱,万蕊雪一直在科研的道路上奔跑着。与她一同奔跑的,除了齐心协力的实验室同学,还有来自国内外其他顶级实验室的同行。


目前在剪接体结构生物学这个研究领域内最顶尖的3个实验室,分别是清华大学施一公老师的实验室、英国MRC-LMB的Kiyoshi Nagai教授研究组以及德国马普研究所的Reinhard Luhrmann教授研究组。


从2015年8月施一公实验室发表了世界上第一个近原子分辨率剪接体结构开始,竞争就愈发白热化。2016年1月,施一公实验室再次发布了一个剪接体中预组装复合物的电镜结构,一个月后英国MRC实验室也发表了同样的结构。2016年7月,两个状态的剪接体结构再次被清华大学率先报道,MRC实验室和马普研究所不甘示弱,在一个月后两个同样的结构又被分别发表。2016年12月底,万蕊雪和同门在Science上发表了又一个新的工作状态的剪接体结构,2017年1月,英国和德国的两个实验室在同一期的Nature上发表了与他们非常类似的结果。


这种学术上的竞争一直保持着你追我赶的趋势,纵使获得了不少荣誉,万蕊雪也丝毫不敢放松。她坦言,顶尖实验室间的竞争压力确实非常大,但正如她所坚持的,科研本身就是她喜欢做的事情——因此即使有时遇到挫折,却并不会因此而感到枯燥崩溃。至于文章的发表,她认为时间先后固然重要,但并不应把所有关注点都放在这个上面,研究结果所能说明的问题、所能揭示的奥秘,才是最有意思的。


「当你看到这个结构长什么样子,就会有一个非常明确的研究角度,这只是用它来解释生物学问题、工作机理和功能的开始。这与我们不知道这个东西长什么样的时候猜测生物结构功能的方法是完全不同的。」


在万蕊雪眼里,这种对科学的追求才是「有意义的事情」,随着研究项目的不断深入,也许未来某一天能够成为改变人类命运的关键。因此,尽管跑道上的选手众多,但她知道,在这场超长的马拉松里,真正的对手其实是自己。


▲万蕊雪生活照


实验室里的科学家,

实验室外的小女生


有个广为流传的故事:收集电镜数据时,为了保证数据质量和收集效率,课题组几个同学决定24小时轮班,万蕊雪主动承担了半夜的工作,每3小时仅有5分钟的电镜相机校正时间可以上洗手间。


故事之外,很多人不知道的是:其他时候,万蕊雪每天还是会在实验室待到晚上,从未把自己的工作当成是负担。


「我的坚持是因为不想辜负自己与实验室同学辛苦的结晶,更不想辜负导师对我的培养和信任。」她不希望外人把科研看做是一种艰辛的高强度工作,她觉得这就跟其他人将空闲时间用于看书、娱乐一样,都是在做自己喜欢的事情,因为科研就是她追求快乐、追求梦想的方式。


实验室外,万蕊雪不仅有着充实的生活,也有着和许多女生一样的烦恼。从埋头科研到科研生活两不误,这需要一个过程,实习期间带她的周丽君师姐对她的影响特别大。


「我以她为榜样,因为我觉得把自己的事情做好,同时能让别人感到温暖,能帮助到别人是一件美好的事情。」除了传承实验室的「高产」能力,这位师姐曾是院系学生会主席,也是篮球队后卫,而她还帮助实验室一众学弟学妹适应实验室生活——这些正是万蕊雪所向往的。


「目前,除了把课题做好以外,我最大的梦想就是减肥!」娇小的万蕊雪认真地说完,然后自己忍不住笑了。


就像科研一样,万蕊雪的减肥大计也经过了各个阶段。「我没事就翻翻微博、微信朋友圈,看网上的减肥攻略。虽然也曾对代餐粉、节食减肥动过心,但后来发现还是合理饮食和适当锻炼比较靠谱。」


现在她每周隔天都尽量安排游泳或跑步,甚至平时与朋友聚会,她通常选择出去聚餐而不是逛街,「因为逛街之后很容易会继续吃」。


现在的万蕊雪早已褪去刚进实验室的青涩和紧张,在学术上步入正轨的她也更加关注自己人生的「可持续发展」。为了抓紧时间出成果,许多研究生认为每周七天都在实验室能够避免一分一秒的浪费,但是万蕊雪却计划着安排好时间,每周或每两周至少固定给自己放一天假,平衡花在课题上和其他日常生活事情上的时间,「劳逸结合会两边效率都变高,让工作的时间更有效率,也好计划自己的生活」。


说起未来,万蕊雪收起了之前的嬉笑,「还是希望能以科研为己业吧!做科研最好的就是时间自由,而且做的是喜欢的事情。」


其实,快节奏的科研需要付出非常多的时间和精力,但她的眼神告诉你「这没关系」,因为每当讲起手头的科研工作,她就变得神采奕奕,甚至语速也加快了起来。


实验室里,万蕊雪用一个科学家的标准来要求自己;但生活中,她也不希望离开大自然,失去烟火气息。身上的荣誉越来越多,但这些并没有化成负担压在她身上。


奔跑在科研的路上,她不忘初心,始终坚守着自己的内心和梦想。


您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存