撰文:朱平,電子科技大學生命學院2008級生物技術專業本科,現于北大-清華生命科學聯合中心攻讀博士,研究方向為表觀遺傳學。
? ? ? ?從08年本科到現在博士即將畢業,我與生命科學打交道將近9年。借此機會,我來講一講我與生命科學的幾個小故事。
(一) 選擇生物學 — 意料之外
? ? ? ?我很慶幸我選擇了生物學。
? ? ? ?我還清楚的記得,高考填報志愿的時候,我想學習電子專業,于是我選擇了電子科技大學。當時,電子科大在湖南還招收生物技術專業的學生。作為第二專業,我選了生物技術,理由很簡單,我自認為我的高中生物學的還不錯。但是,我并沒有想過我會被生物技術專業錄取上。
? ? ? ?生活中總有些你意想不到的事情發生。收到電子科大的錄取通知書時,我才發現我是被生物技術專業錄取了。
? ? ? ?雖說21世紀是生命科學的世紀,但是在電子科大讀生物學,我理解不了,我媽更理解不了。為此,我媽還著實批評了我一番。這算是意料之外的事情,但也正是這個意外,才有了后來的故事。換個角度想,這是一件值得慶幸的事。
(二) 電子科大生物技術專業 — 交叉學科
? ? ? ?寫這篇短文,算是一個回憶的機會。有一個問題一直困擾著我,我該怎么描述我學的生物技術專業?在回想我所學的過程中,我突然覺得一個詞特別適合用來描述電子科大的生物技術專業,那就是“交叉學科”。
? ? ? ?何以體現交叉?除去傳統的生物課程,我給大家列舉幾門我們學習的必修課:《大學物理》、《有機化學》、《計算機算法與導論》、《C語言基礎》、《概率論與數理統計》、《線性代數與解析幾何》、《數值計算》、《高等數學》、《微積分》。
? ? ? ?暫時回想起這些課程,名稱可能有出入,主要內容基本如此。僅這些就包含了物理、化學、計算機、數學4門學科,足以說明電子科大生物技術專業是一門交叉學科。
? ? ? ?因為交叉,我既學到了傳統的生物知識,也學到了計算機編程和數理統計等知識,為我之后的工作打下了基礎。
(三) 生物信息學啟蒙 — 與黃健老師的邂逅
? ? ? ? 相比于傳統的生物實驗,我對計算機編程和數理統計更感興趣。所以在本科前兩年時間里面,我用大部分時間學習了計算機編程。難道我之后要改行做IT(信息技術)?顯然我不希望這樣,因為我當時有一個單純的想法:做一名生物科學家,有朝一日能夠做一件影響全人類的事情。
? ? ? ?學院有一個好傳統,二年級結束之后所有學生需要進入實驗室跟著導師做研究,為畢業設計做準備。
? ? ? ?在一次學院安排的宣講會上,每個實驗室的負責老師為全院同學介紹自己的實驗室。我印象最深的是黃健老師,他在幻燈片上引用了國外一位科學家的話,大意如下:“隨著生物學的發展,最終生物學家需要的研究工具就是一臺計算機,像數學、物理等領域的研究一樣,利用電腦對各個生物過程進行理論模擬,我們就可以解讀生命的奧秘”。
? ? ? ?當然,目前的生物學研究還無法達到這一理想狀態。但是,透過黃老師的報告,第一次,利用計算機對生物問題進行研究的想法深深吸引了我。于是,我聯系上了黃老師,開始了我的生物信息學之旅。
(四) 基因組學 — 解讀生命的奧秘
? ? ? ?我們中國有這么兩句話:一是“種瓜得瓜,種豆得豆”;二是“龍生九子,不成龍,各有所好”。我認為這就是人們對于基因組學最通俗且直觀的理解。
? ? ? ?我們人體是由一個個微小的細胞組成的,有研究估算了組成一個成年人體的細胞數目為數十萬億個。這里的細胞就好像我們建房子用的磚塊一樣,是最基本的單元。理論上講,對于一個個體,這數十萬億個細胞里面都包含了一套相同的物質,這就是遺傳信息,我們也可以稱之為基因組?;蚪M很有意思,瓜和豆的基因組不一樣,所以瓜和豆他們各自的后代仍然是瓜和豆,不會出現瓜的后代是豆,也不會出現豆的后代是瓜。但是,同樣是龍,為什么生出的龍子會各不相同呢?這也是基因組決定的!基因組如何決定的呢?這就是我們要研究的基因組學,它蘊含了生命的奧秘。
? ? ? ?除了上面簡單的例子,我想只要是和生物相關的問題都與基因組相關,這包括我們經常會遇到的人的生老病死。
? ? ? ?給大家講一講我們實驗室之前研究的一個問題。如何避免有遺傳缺陷的嬰兒出生?比如唐氏綜合征、多指畸形等等。
? ? ? ?我們知道,孩子的遺傳信息是通過爸爸和媽媽共同遺傳過來的。如果孩子有遺傳疾病,那極有可能是父母中至少一方傳給孩子的是帶有致病能力的遺傳信息。通過體外受精,我們可以同時培育多個受精卵,通過基因組篩查,計算比較,我們可以拿到擁有完全正常遺傳信息的胚,然后移植到母親體內,從而獲得健康的小寶寶。通過這種方式,我們可以將患病概率從75%、50%降低到0%,這就是基因組學的魅力。因為這項技術,第一例避免先天遺傳疾病的健康寶寶在中國出生。
? ? ? ?如果我們將基因組這套遺傳信息用文字的形式記錄下來,它其實就是一本由四個字母A、C、G、T組成的書。地球上有很多物種,對于不同物種,這本書的大小不一樣。人的這本書包含了3個億的字母,而我們肉眼看不到的細菌可能就只有幾萬個字母,病毒則更少。怎么解讀這本書呢?我們可以利用生物信息學的手段!這也就是我正在做的事情!(聽起來好像很高大上)
(五) 路漫漫其修遠兮 — 吾將上下而求索
? ? ? ?從人類基因組這本書2005年繪制完成,基因組學的研究才算步入了正軌。世界各國嘗試繪制不同物種的基因組,希望通過比較不同物種的遺傳信息,把基因組翻譯成我們人類可以理解的語言,以窺得基因組的冰山一角。之后,我們還需要找到生老病死的根源,真正解讀生命的奧秘。
? ? ? ? 我認為基因組這本書就是一本關于起源的書,一切生命的起源都可以從中找到答案。解讀基因組的路還很漫長,我相信我將會在這條路上看到一些獨特的風景。
(六) 致謝 — 相遇、陪伴與激勵
? ? ? ?在電子科大生命科學學院學習是我的幸運,感謝母校和學院老師對我的培養,感謝一路走來所有親人朋友的陪伴與支持。
? ? ? ?借此機會,祝福母校建校60周年,祝愿母校早日成為世界一流學府!祝福生命科學學院成立15周年,愿學院壯大發展,培養更多優秀的人才!
(七) 寄語 — 大膽求知,小心求證
? ? ? ? 大學四年是美好而難忘的四年,盡管已經過了近五年時間,今天我回想起大學生活時,經歷的人和事都還歷歷在目,記憶猶新。
? ? ? ? 希望學弟學妹們好好珍惜大學時光。在求知的路上,保持好奇心,大膽去探索。同時,敢于置疑,不一味接受。
2016/10/28
朱平
附朱平已發表論文
共同一作(點擊查看):
4. The DNA methylation landscape of human early embryos. Nature, 511, 606–610(31 July 2014)
聯合作者: