“讓天馬行空的想法付諸實踐”
2020年10月22日03:09

原標題:“讓天馬行空的想法付諸實踐”

金帆(左二)和同事們在實驗室中。

  去年全球首個合成生物研究重大科技基礎設施已經落戶光明,成為深圳建設綜合性國家科學中心的一部分。合成生物學無疑是如今世界最潮的學科之一,那麼是什麼吸引著科學家們投身到這個領域呢?近日,記者採訪了中科院深圳先進院研究員金帆。

  從高分子物理學跨界到合成生物學,從中國科學技術大學導師到中科院深圳先進院研究員,金帆一直抱著“好玩”的心態不斷拓寬著自己的科研邊際。如今加入深圳先進院合成生物學研究所,金帆期待利用自己的物理學背景為這支學科交叉融合的團隊帶來新的研究方法與技術平台,讓各種天馬行空的想法能夠付諸實踐。

  “合成生物學是一個非常開放、多元的學科,我們課題組專注於方法學的建立,比如搭建各類光學儀器和數據分析系統,尋找新的方法去研究其他課題組的前沿問題。”金帆感到在這種融合碰撞中,新的靈感與思維突破在不斷誕生。

  文、圖/廣州日報全媒體記者王納 通訊員馮春

  結緣合成生物學

  不少被合成生物學所吸引的“跨界”科研人員,最早接觸合成生物學都是通過麻省理工學院創辦的國際遺傳工程機器大賽。金帆便是在中科大指導iGEM參賽學生隊伍時與合成生物學結緣,“通過構建生物模式去理解生命”這一全新的觀點吸引了他。

  在金帆2018年發表於《文化縱橫》的文章中,他對合成生物學的重要意義進行了詮釋。“合成生物學的研究探索及其技術開發應用正在突飛猛進,不但將對人類面臨的環境、資源、健康、安全等嚴重問題提供革命性的解決方案,也對人類認識和解釋生命本質和探索生命活動規律具有重要意義。”

  金帆認為,隨著合成生物技術的日益普及,進入合成生物學領域的門檻逐漸降低,對於科研人員而言,如何運用這一技術變得更為重要。“如何拚裝基因片段?如何設計生物?更重要的是,如何實現基因拚接、生物設計的模塊化?理念變得愈發重要,它正在倒逼科學家們加深對生命的認識。”

  在金帆眼裡,合成生物學不只是個“純理科”,而應將對生命的宏觀哲學認知與之相結合、相印證。他舉出了一項有趣的研究內容“微生物中的社會學”作例子。

  “如果把細菌看作一個人或社會單元,會在實驗中發現一些很有意思的行為,比如合作、利他、攻擊、分工等。”在這些行為背後的規律中,展現出了不同層次生命體系間的相似之處。

  打造會思考的“眼睛”

  從頂層的生命運行規律,到具體的細菌機製,再到研究方法的創建,金帆課題組均有涉及。他形容自己為“任性型”研究人員,喜歡不斷挑戰新的問題,始終保持對科研的新鮮感。而在每一領域積累的學科背景經驗,又互相交叉融合誕生新的研究思路,例如將儀器搭建的經驗用於合成生物學研究。

  “生物學的研究依靠一個個小實驗,再把碎片拚裝成完整的‘故事’,而我們從物理學背景出發,更希望設計一些能夠直接得到答案的實驗,使得研究邏輯儘可能嚴密。”金帆說。

  如何直接得到答案?從改造科研儀器入手。例如,顯微鏡對於傳統的生物學者來說,只是一個放大鏡,而金帆團隊搭建的光學平台,則更多是個定量表徵的儀器。

  據他介紹,通過自動化集成與軟硬件的控制,透過顯微鏡看到的將不只是一張圖像,而是上千萬張;不只是微生物的形貌,而能得到具體的數據及分析結果。以細菌觀察為例,光學平台提供的數據中包含著高緯度的信息,除了基本的光學吸光度外,還能夠直觀瞭解到細菌的生長情況,蛋白表達情況,以及相互聚集或攻擊等行為,呈現出一個動態過程的複雜記錄,這為生物學研究者創造了更強大的定量工具。

  讓合成生物學走近青少年

  從中科大到深圳先進院,金帆最直觀的感受是深圳的“效率”,這也轉變了他以往的研究思路。“以前開發出原理性的方法都會開源,認為無條件分享後就夠了,來到深圳後發現人人都在往產業化方向發展,”金帆說,“從推廣技術的角度來說,現在反而發覺將技術進一步完善,做成產品後會吸引更多人使用,這是我來院後的最大轉變。”

  在中國科學院深圳理工大學(籌)的學科規劃中,合成生物學被列為重點學科,對此金帆也感到十分期待。他表示,合成生物學涉及的學科領域非常廣泛,需要儲備大量青年人才,期望通過大學的建設吸引更多年輕人加入這個學科。他也表示合成生物學這一概念應該往高中、初中下沉,向更年輕的孩子們普及,長久而言對於該學科的發展具有重要意義。

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