從造紙廠走出的頂尖科學家，施一公直言這個人很「邪乎」

今天小編分享的教育經驗：從造紙廠走出的頂尖科學家，施一公直言這個人很「邪乎」，歡迎閲讀。

導讀

8 月 16 日上午，從北京傳來消息，西湖大學植物免疫學講席教授柴繼傑榮獲「未來科學大獎 — 生命科學獎」。

與他一同分享這個獎項的，是中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員周儉民，兩人在植物免疫上的研究合作，跨度将近 20 年。

頒獎詞寫道：「獎勵他們為發現抗病小體并闡明其結構和在抗植物病蟲害中的功能做出的開創性工作。」

柴繼傑剛剛入職西湖，但很多人對這個名字并不陌生。不僅因為他是中國大陸首位「德國洪堡教授」，還有他頗為傳奇的人生經歷。

這是一位從造紙廠走出的世界頂尖科學家。

紙漿

柴，這個字拆開來看，是「此木」，就是「這個木頭」。柴繼傑似乎注定和植物有緣。

初中畢業時，他倔強地拒絕接替父親的崗位。父親是烤煙的一把好手，在煙草收購站工作，在上世紀 70 年代末，那是可以領細糧的「國家工作」。

作為熱帶植物的煙草，想要在遼東半島存活，得掐準時間。春末在大棚育苗，然後移栽到大田上，兩個月可以收割。煙草茂盛時，比人還高。1980 年的夏天，14 歲的柴繼傑穿梭其間，幫着家裏收煙葉子。他沒考上重點高中，但無論如何，普通高中他一定要去。

七年後，他從大連輕工業學院造紙專業畢業，被分配到丹東鴨綠江造紙廠，做助理工程師，離家比較近。

那份工作，那個專業，他説不上喜歡或不喜歡，只是因為報考大學選專業的時候，稀裏糊塗就選了。

鴨綠江造紙廠老照片

把木頭變成紙漿，是一個艱難的過程。造紙廠的水循環中有大量微生物，如果不及時處理，在高温下發酵變臭，添加物中還有各種含硫物質，味道難聞。再加上蒸汽和水流的噪音，讓人避之不及。

工人們的牌局就是在這樣的氛圍中進行的，柴繼傑偶爾也會加入。雖然他并不覺得造紙廠的環境有多麼難以忍受，但隐隐感覺這并不是他想要的生活。

上大學和工作期間，柴繼傑曾兩次到訪北京。他至今仍記得第一次見到立交橋時的震撼，飛馳的汽車、城市的繁華，讓他莫名心動。柴繼傑回憶説：

對當時的普通人來説，最有效也是最好的改變命運的辦法，就是讀書。

柴繼傑對這次突圍有着清晰的考慮。首先，他想去北京；其次，他覺得石油化工有行業優勢，所以選擇報考石油化工科學研究院。他對自己很有信心，他在大學裏的考試成績不錯，尤其是化學相關的學科。

柴繼傑花了半年時間備考，筆試通過後，石科院專門派人來造紙廠對他考察，對方很疑惑，這名考生居然來自工廠，且已經工作四年。考察人員走之前，留下一句話：「竟是這樣的環境。」

柴繼傑被應用化學專業錄取了。研究生期間的補貼比他在工廠的工資還高，他很開心。

1994 年，他繼續讀博，考入中國協和醫科大學，誤打誤撞進入晶體學領網域。晶體學是一個伏筆，1994 年也是一個伏筆。

這一年，人類首次克隆出植物的相關抗病基因。植物沒有動物一樣的抗體免疫系統，只能通過不斷進化獲得防御機制，甚至和病原體協同進化。早在上世紀 40 年代，美國植物病理學家弗洛爾提出著名的「基因對基因」假説。該假説認為當病原體侵入植物時，會釋放出「毒性因子」。在很多情況下這些毒性因子會阻礙植物的生長發育，促進病原體生長。但是在有些植物存在相應的受體，會「感知」這些病原體的「毒性因子」，從而引起植物的免疫反應。而這些配體和受體，都是雙方基因表達出來的。

另一個伏筆是蛋白質晶體學，柴繼傑在博士期間的研究方向。蛋白質是參與所有生命活動的重要成員。本質上，它們通過基因來合成。作為一個「密碼本」，基因的序列決定了蛋白質的氨基酸序列。不同的蛋白質有不同氨基酸序列，形成不同排列組合、空間折疊，即蛋白質的三維結構。如果條件合适，蛋白質會形成有序「堆積」，即晶體。

在顯微鏡下，蛋白質晶體看上去與寶石很像。蛋白質晶體會對 x 射線產生衍射。通過收集衍射數據，可以計算出蛋白質的三維結構。蛋白質的三維結構對認識其作用機制具有非常重要的意義。

這兩個伏筆已經暗暗交織在一起，影響了柴繼傑未來的人生走向。盡管讀博士期間的柴繼傑只是對科研很感興趣，還説不上理想。事實上，一直到申請普林斯頓的博後時，他身上「造紙廠出身」的标籤依然醒目：起點低，基礎差，英語也不行。

聽到類似的聲音，柴繼傑也不反駁，任憑皺紋在微笑中綻放。

他從來沒覺得自己不行。很少有人知道，他考入的那所普通高中，在 1983 年的夏天，他是唯一考上本科的學生。只是沒幾年，這所「微不足道」的學校就被撤銷了。

他從唯一的一個，成了孤獨的一個。

冷泉

冷泉頗有禅意，以此命名的一個港灣，其實位于紐約長島之上，《了不起的蓋茨比》就是以長島為背景。那是一戰後、經濟大蕭條之前，紙醉金迷的爵士時代。而冷泉港實驗室始建于 1890 年，也不知見證了多少個跌宕起伏的時代，這裏對生命研究的探索一直在持續。

把蛋白樣品裝入液氮罐，放到備份箱，就可以出發去長島了。施一公開車，副駕駛坐着柴繼傑。

長島布魯克海文實驗室的同步輻射光源時間非常緊張，需要預約。同步輻射光源能量相比普通衍射儀光源高得多，通常可以大大提高晶體衍射的分辨率。所以一旦預約上，一般都會連續實驗，不分晝夜。實驗室給施一公和柴繼傑提供了一個休息室，只有一張床位，兩人每次都争着把床位讓給對方，自己打地鋪。

柴繼傑是施一公的博士後。1998 年，施一公正在普林斯頓大學組建自己的實驗室，翻到了柴繼傑的簡歷，他覺得這個人很「邪乎」，居然在最基層的造紙廠工作了四年，還能再考上研究生。按捺不住好奇心，施一公撥通了北京的電話。他覺得眼前這個比他還大一歲的博士後申請人，能從造紙廠一路堅持下來，一定有他的過人之處。

新入職的兩位博士後到普林斯頓大學報到的第一天，施一公在實驗室旁邊的會議室裏，認認真真地講述了研究課題要求和初步的實驗設計，講完後，其中一位博後去準備實驗了，剩下柴繼傑站在那裏沒有動：

「一公，你能不能再講一遍？」柴繼傑問。

「你聽懂多少？」施一公反問。

「我，可能大部分沒太聽懂 ……」柴繼傑略顯尴尬地説。

施一公很無奈，不得不從頭開始，一點一點從基礎教起。以至于後來柴繼傑回憶起這段歷史時還很得意，因為他的生物學實驗技術都是施一公親自傳授，絕對的嫡傳。是啊，不然呢？柴繼傑似乎自帶「免疫體質」，這些他都沒有太放在心上。他聽從了施一公的建議，每天堅持閲讀英文報紙及文獻，以及，把煙戒了。因為吸煙要下樓，浪費時間。

那些年，在反復開往長島的小車上，正駕駛和副駕駛位置上的兩個人，年齡相仿，一個是普林斯頓最年輕最拼的教授之一，一個是在 33 歲的時候重拾生物學的博士後。

一個願意等待奇迹，一個願意相信奇迹。

等到普林斯頓的櫻花五開五落，柴繼傑終于找到了做科研的感覺，也發了不錯的文章。他自信滿滿，但依然不敢説有什麼夢想。他一度考慮到工業界工作，施一公把他勸住了，對他説了一句：

繼傑，你肯定會後悔的。

當時，北京生命科學研究所（北生所）剛剛組建，在美國招聘獨立實驗室負責人（PI）研究員，所長是王曉東，也是著名的生物化學家。施一公帶着他驅車前往面試地點康涅狄格紐黑文。柴繼傑還是坐副駕駛。這一趟旅程之後，他希望自己有「獨立駕駛」的機會。

這是北生所第一次招聘 PI，一共 13 位候選人進入最終的面試。面試地點就設在紐黑文國際機場附近的一家酒店。一天面試下來，大家投票，6 人順利入選，柴繼傑排在第七位，個别評委對他的潛力仍然存疑。王曉東問施一公：「柴繼傑的潛力究竟如何？你給句話吧。」施一公徑直回復：「如果繼傑和我競争同一個高難度課題，我的勝率大約 50%。」大家釋然。

經過五年的博士後訓練，柴繼傑在科學研究上已自信滿滿。回國之前，他找施一公長聊，他説：「施老師啊，我走了以後，誰和你一起做難的課題啊？」這話説得，就好像傲嬌的孫悟空離别唐僧 —— 師傅啊，以後誰幫你打妖怪？

而施一公的千言萬語，其實早就寫入給柴繼傑的推薦信裏。按照慣例，柴繼傑看不到推薦信的内容，所以施一公説了什麼，他至今無從知曉。

草木

回國後的第二年，柴繼傑又重新點燃了香煙，復吸了。

這一年他 39 歲，已近不惑。

北京生命科學研究所剛成立，也就二十幾個實驗室，紅色四層建築。柴繼傑的實驗室在二樓，對面是周儉民的實驗室，中間隔着一些共用的實驗設備。

周儉民致力于研究植物和微生物相互作用機理，接下來即将發生的合作，正是一種植物撮合的 —— 煙草。柴繼傑經常和周儉民一起抽煙。柴繼傑一次次掐滅煙頭，卻逐漸燃起了真正的熱情 —— 接下來 20 年他真正要施展的領網域 —— 植物免疫。

周儉民（左）和柴繼傑（右）

植物可以説是人類文明的基石之一，特别是農作物。柴繼傑經常提起愛爾蘭大飢荒，1845 年到 1850 年間，愛爾蘭人口鋭減了四分之一，起因就是晚疫病菌的卵菌造成的馬鈴薯腐爛。科幻電影裏也展現出這種憂慮 ——《星際穿越》一開場，農作物的枯萎病蔓延，最後只剩下玉米艱難生存。

可人類對植物免疫知之甚少，水楊酸就是最有代表性的故事。古希臘人就知道咀嚼柳樹皮可以減輕分娩痛苦。直到 1828 年，化學家從柳樹皮中提煉出少量活性成分。1898 年，乙酰水楊酸被合成，這就是著名的解熱鎮痛藥物阿斯匹林。

但直到阿斯匹林暢銷全球差不多一個世紀後，人類才搞清楚，水楊酸是植物免疫機制中的一種信号分子，最初用來做驗證實驗的植物恰好就是煙草。

周儉民和柴繼傑開始合作的時候，雖然前人已經提出了「基因到基因」的理論，并通過遺傳方法克隆到的一些抗病基因，但植物的這些抗病蛋白究竟是如何工作的，工作機制是什麼，基本一片空白。而理解這一機制，對更好利用抗病蛋白具有重要意義。

柴繼傑和周儉民從 2004 年開始合作，直到 2007 年才有了一些關于抗病蛋白的初步結果。

他們描述了這樣一場戰鬥。一邊是番茄中抗性蛋白 Pto, 一邊是病原菌產生的效應蛋白 AvrPto。Pto 偽裝成「空城」， AvrPto 像是病原菌的先頭部隊，一旦先頭部隊誤入空城，城上的 Prf 蛋白就會燃起烽火，傳遞戰事信号。

這後來被稱為「誘餌模型」，他們捕獲到了 AvrPto-Pto 的結合狀态，并通過與周儉民實驗合作，探索其免疫機制，這項成果發表在 Nature 上。雖然這項工作在認識抗病蛋白作用機理的道路上邁了一步，但是僅僅是萬裏長征的第一步。

但受限于當時的技術條件，柴繼傑和同事在植物免疫領網域的探索「沉寂」了好些年，他們也會做一些植物抗病蛋白之外的研究，保持實驗室的科研節奏。植物不會動，沒有血液循環，但進化出復雜的免疫機制，每一個細胞，就是一個部隊。僅僅是在細胞膜上，就有很多蛋白質肩負着對抗病原體的任務，它們像一個個哨兵，守衞着植物健康生長。

神奇的是，柴繼傑和團隊更多地是用昆蟲細胞來表達植物抗病蛋白，表達效果更好。研究植物竟然是借助昆蟲細胞，生命進化遙相呼應，正如我們對卑微生命的語言描述，常把兩者放在一起：

草木蟲豸。

花環

熟悉施一公的人都知道，他喜歡給學生上課，也喜歡和年輕學生交流。2005 年，施一公在清華講課，台下一位自稱來自北大的女生提問，問題很精彩，引起了施一公的關注，問她，你是誰的學生？

「柴大老板。」女生回答説。

「哪個柴大老板？」施一公似乎聽懂了，故意反問。

「柴繼傑，柴大教授！」女生得意地回答。

「哦，繼傑啊，是我的學生。」施一公故意漫不經心地笑着説。

「我們柴老師覺得，他是青出于藍而勝于藍！」女生話語裏透着幾分驕傲。

這段對話，同樣讓施一公倍感驕傲。直到今天，柴繼傑仍是他實驗室培養出來的最得意的博士後之一。施一公在很多地方不斷重復這個故事，在他看來，「輸在起跑線上」并不那麼重要，關鍵還是後程發力。

柴繼傑主攻的植物免疫大致抽成兩個層面，細胞膜上，由膜表面識别受體（PRR）直接識别病原體，包括受體激酶和受體蛋白兩種；細胞内，由核苷酸結合和富含亮氨酸重復序列受體（NLR），識别病原體的效應因子，從而引發免疫效應。根據 N 端結構網域不同，NLR 又可以分為 CNL 和 TNL。

2013 年前後，柴繼傑和團隊在 PRR 領網域的研究已經取得多項突破，他們發現，不僅是植物免疫、還包括植物生長發育，二聚化是植物受體激酶活化的最小部門，而受體蛋白的活化也遵循「二聚化」的基本規律。這些發現可以為培育廣譜抗病作物品種提供理論基礎。