科苑人物

于军,与基因组学一路向前“狂飙”

  • 编者按:雁栖湖畔求索奋发,科学之光照亮未来。国科大特开设“雁栖湖科学之光”栏目,走近知名院士、导师、科学家、青年科技人才和杰出校友,汇集拔尖创新人才培养的经验智慧,追寻能够引领未来创新方向的科学光芒,启发时代新人创新成长。这次让我们走近国科大博士生导师、中国科学院北京基因组研究所研究员于军,聆听他作为“时代弄潮儿”的行走故事。

    于军,曾任国家重大科学研究计划项目首席科学家,现任国家重点研发计划“蛋白质机器与生命过程调控”重点专项责任专家。从出生在渤海湾小渔村、奔跑在大海边,顺着潮汐赶海的好奇小子;到主动成为内蒙古大草原下乡知识青年,不仅专研园艺,种瓜种菜,做农业试验,还转山搜地遍识百草,成为业余“赤脚医生”;再到以该旗高考理科状元身份,与恢复高考后第一拨大学生77级和78级一起步入大学校门;后来成为参与早期“人类基因组计划”这一里程碑式科学计划的唯一华人。

    “喜欢赶着潮流向前走”,成为于军对自己每个阶段的调侃。近半个世纪,他在基因组科学和生物信息学领域一路深耕,并致力于建设中国基因组学与生物信息学这两个上世纪80年代同时诞生的“孪生”学科与学术“大厦”。

    如今,他已到龄退休成为北京基因组所荣誉研究员,但科研路上从未停下脚步,脑力与眼力齐飞:持续推动基因测序仪的迭代升级,计划启动中国自己的“全民基因组测序工程”,还想在元宇宙中注释人类基因组的每一个基因,搞清楚《红楼梦》中故事人物的来龙去脉,揭开这部问世300年来谜团重重的传世巨著……

    图片

    于军参加《国家宝藏》节目拍摄

    身为国之疑难的“答题者”,于军自觉承担时代前行的“出题者”。

    2023年,对于生命科学史而言,别具意义。

    80年前,诺贝尔物理学奖获得者埃尔温·薛定谔发表《生命是什么》演讲,吸引了一大批物理学家投身生命科学;70年前,DNA双螺旋结构的发现,将生物学研究带入分子时代。携带着生命遗传信息的DNA,以如是美妙的姿态,于纳米级的空间内,传递着生物世界变化万端、生生不息的奥秘;20年前,美、英、日、法、德、中6国科学家历经多年努力,共同绘制完成人类基因组序列图,建立起生命科学史上的一座里程碑。

    多年里,伴随着一路向前“狂飙”的基因组学革命与迭代,国科大学子的大师兄于军又是怎样在自己的生命轨迹里劈波斩浪、一路向前?

    近日,两次出差间隙里,于军接受国科大“雁栖湖科学之光”第二期的邀请,与材料物理与化学专业在读青年学子白晨宇,开展一段“跨时空”对谈,为国科大后辈写下了四个“心”:童心、信心、恒心、匠心。

    图片

    于军接受采访

    坐在自己一手操办起的基因组大楼里,于军与时代同频向前的历程,在对谈和追忆中又逐渐清晰鲜活了起来。

    1998年春天,飞机从美国西雅图-塔克马机场起飞,目的地是中国北京。飞机上是在美国学成归来、学术上已颇有建树的于军,与之同行带回祖国的,是中国科学院北京基因组研究所(以下简称“北京基因组研究所”)的未来图景和搭建中国基因学研究大厦的满腔热情与豪迈。

    接到建立中国科学院人类基因组中心的邀请后,几乎是“立刻动身”的于军,注定成为中国与人类基因组计划之间、中国基因组学发展历程中一个绕不开的人物。他先后主持了“人类基因组计划中国卷”(1%计划,任首席科学家)、“中国杂交水稻基因组计划”(1999年启动)、“家蚕基因组计划”、“鸡基因组多态性研究计划”等多项大型基因组研究计划,提出了一系列基因组学的新概念和系统理论,为中国基因组学的起步和发展奠定了坚实的基础。

    今年也恰是他正式参与人类基因组计划的30周年。

    1.童心:大自然,是我的第一位导师

    雨后重现的小河沟、放学以后和小伙伴嬉闹的水田、小村庄里四季不同的草木……大自然,成为于军童年时光里最忠实的玩伴,也成了于军选择专业的初心起点。

    “记得姥姥曾经笑着问我,你有没有发现海洋里的动物,往往陆地上也有,比如海狗、海狮、海象、海马……从小在大自然里感触和观察,我慢慢地对生命科学里的种种现象越来越感兴趣。”于军记忆里,那个曾经安放童年的海边小村,就像姥姥曾经讲过的故事,有着无穷的乐趣和奥秘。

    关于农村还有一段旋律,刻在响应号召上山下乡的青春岁月里。一年半中,于军再一次回到了大自然的怀抱,“那段时间,我把周围的中草药几乎都认了一遍。”报纸一个月来一批的日子里,对新知的渴求成为劳动之余最大的快乐。于军在庙宇改造的供销社里买到了三本积满灰尘的书,如获至宝的他翻来覆去把三本书仔仔细细地读,其中两本都是关于中草药的介绍。劳动之余,于军夹起读完的章节,就进山了。

    “那时候没有啥周末,主要就是下雨天不能干活了,尤其是雨大的时候,时间就是我自己的了。穿着雨衣雨鞋,扛着铁锹,对着那个中草药手册,我基本上把当地数种中草药都弄明白了。”

    兴趣驱使下,于军还捣鼓了很多玩意儿。在学校已有设备基础上,他建了一座小型气象站,拿到了一小簇中东来的油莎草作物种子,自己便做起了农业实验,最后还写成了实验报告。

    图片

    于军与博士论文导师

    “虽然那次实验总体来说是失败的,但我开始了解到,实验确实不是一个非常简单的事情。”一颗持续好奇的童心之外,更需要的,是坚定而明确的问题意识。

    2.信心:我这人喜欢在“浪尖”上走

    回顾过去的每一步,于军调侃自己总喜欢“往前面走”。信念和信心,总能在他面临人生重要选择时给予力量,提供改变的勇气。

    图片

    于军(右一)在学期间和导师及实验室同事的合影

    于军到达纽约的1984年,正好遇上美国乃至世界的生物学界酝酿一件前所未有的大事——启动“人类基因组计划”。这一计划旨在测定人类基因组的全部DNA序列,一次性解决分子生物学家魂牵梦绕的问题:了解人类所有与癌症相关的基因。

    从那时起,“人类基因组计划”成了于军科学生涯笃定的焦点,“它的产生过程、规模、进展、动向等一直就是我的呼吸和生命。”

    但于军坦言,自己其实“偏离”了最开始进入中国科学院的研究方向。入学之初,他紧跟实验室的脚步,主攻蛋白质的结构和功能,后来到美国留学跟随博士生导师,开始钻研细胞生物学。

    “科学的发展太快了。”对谈中,于军多次提到这句话。“我们必须要看到起码十年以后是什么样子,才能够引领事业向前走,就像在海上航行,水手一定要知道前面航程里是什么样子。”

    3.恒心:这些是我必须完成的任务

    “人类基因组计划”进程之快,出乎所有人预料。

    短短几年里,酵母的基因组被解读,线虫的基因组被解读,果蝇的基因组被解读,拟南芥的基因组被解读……更多的基因组则正在进入作业线。

    中国的科学家将如何面对这一新的发展领域?中国要不要参与“人类基因组计划”?中国要不要建立基因组学技术平台?中国的基因组研究计划是什么?这些问题一直在于军的脑海中挥之不去。

    1997年,于军应邀参加了在湖南张家界召开的由中国遗传学学会青年委员会组织的遗传学研讨会,向国内遗传学界的同行详细地介绍了“人类基因组计划”的进展和前景。

    “在我心里,一直有两个任务等我完成,一个就是把北京基因组研究所建起来,一个是把基因组学和生物信息学两大学科建起来。”1998年,于军等来了时任中国科学院遗传发育所所长的陈受宜和副所长朱立煌的邀请,回到母校中国科学院,担任中国科学院遗传所人类基因组研究中心副主任。

    图片

    于军和学生们在一起

    “一方面,当时我有时差;另一方面受通讯设备影响,当时也没有微信,只有传真。”那晚,为了不错过相关电话,于军直接睡到了传真机旁边。

    思想跟上,工具也要跟上。众多基因组基础研究依赖于技术、方法和工具的开发,其中最主要的是DNA测序仪和计算机。回国后这20多年,于军带着团队师生,“咬定青山”要做出“中国人自己的DNA和RNA测序仪”。

    4.匠心:找到那片最需要自己的天地

    匠心,是于军四个“心”的最高境界,“它意味着从无到有,精益求精,打磨出流传久远的精品。”华大基因,无疑是于军人生历程中这样一个存在。

    图片

    图片

    于军(左三)与华大基因创始伙伴汪建、杨焕明、刘斯奇

    1999年9月9日,于军和杨焕明、汪建等共同组建了华大基因。从此,除中国科学院之外,华大基因成为了中国基因组研究的另一个平台,并发展壮大至今。他为“华大基因”四个字创作了一幅对联:华夏生骄子共奠科学千秋基业,大国有精英同解生命万世因原。

    目前华大基因在基因测序工作规模方面已跻身世界前列。于军在华盛顿大学基因组研究中心培养的科研人员,至今仍是华大基因的骨干力量。

    不过,于军没有“随军南下”,“我是从中国科学院走出来的,想把所学和精力留在这里,继续推进国内基因组学的基础研究和教育培养工作。”

    回国后,于军开始为国内基因组学研究培养人才,并积极协调在“人类基因组计划”已经分配完的任务中“匀”给中国一小部分。最终,他以测定鼻咽癌易感基因的名义,向美国负责3号染色体测序的Richard A. Gibbs要了短臂末端的30兆(30 mb)碱基,也就是人类基因组测序工作的1%。中国科学家们由此接到了真正的任务,为正式参加这一计划铺平了道路。

    图片

    2004年于军与神探李昌钰交流后获赠书

    图片

    于军带领的研究团队成员及家属一起在北戴河

    在北京基因组研究所会议室的白板上,于军写下了自己曾经在国科大《科学伦理与写作》课堂上给同学们也分享过的四个“心”——

    “童心,窗户开得越多,就可以看到更好的风景;信心,认准了,我就坚信自己能走成这条路;恒心,我失败过太多次,但对我来说都不是损失,我的使命就是要把这个事给做了;匠心,其实人类太多方面认知还停留在浅层阶段,我准备70岁以后,好好研究一下《红楼梦》和元宇宙。”

    拍摄间隙,于军时常“失踪”,不是到课题组办公室和后辈同事探讨课题方向,就是和学生们聊起最近实验过程中的思考。当天下午,他即将飞赴下一程学术研讨。

    忙碌似乎已经成为惯性,于军始终在为基因学未来飞转。

    责编 : 贺静蕾