2000年初,生物信息学科红极一时。佐利亚大学的一批教授向学校联合提议,希望学校建立一个生物信息研究所。囿于没有合适的所长人选,这件事一直拖了两年。2002年年底,佐治亚大学的一位华人学者汪必成(现任生物化学与分子生物学系教授),听闻了徐鹰回归学校的想法,主动联系徐鹰到佐治亚大学做了一场报告。报告结束后,两个人一起吃晚饭。推杯换盏中,汪必成提了一句,“这两年我们一直在物色一个生物信息研究所的所长,你有没有兴趣?”见徐鹰还在犹豫,汪又称,“我们可以帮你拿到佐治亚州的科学协会(Georgia Research Alliance, GRA)著名学者讲习教授 (Eminent Scholar Chair)的位置,GRA是一个以招收世界级杰出学者的州政府项目。”这份“就职礼”特别贵重。具体来说,就是佐治亚州政府每年拿出3000万美元的启动资金,帮助州里的6所主要的公立大学面向全世界招生。美国《时代周刊》还为此做过报道。徐鹰听闻,汪当初就是以这种形式,被从匹斯堡大学引入佐治亚大学。2002年左右,佐治亚州里共有大概有三、四十个杰出学者,那些人起码都比徐鹰大20岁。徐鹰才40出头,自觉这份新工作“诚惶诚恐”。汪多次对徐鹰表示,他是最合适的人选,并保证徐鹰来了可以挑一个自己最喜欢的系。汪建议徐鹰选择治亚大学里最强的系--生物化学与分子生物学系(生化系)。随后,在徐鹰访问期间,当时生化系的系主任David Puett教授赶来,与徐鹰见了面,鼓励他申请生化系。David Puett教授徐鹰回忆,“在佐治亚大学,对我影响最大的一个人,就是David教授。”从1969年开始,David就开始了在新陈代谢和内分泌学等领域的研究,是一位具有物理和生物化学背景的学者,而他本人也极具绅士气质。从他那里,徐鹰不仅学到了传统的肿瘤生物学研究方法,自己豪爽、健谈的心态也变得更谦和。也许是徐鹰连获五年“橡树林国家实验室重要成就奖”,也许是见了一面后发现徐鹰特别敢想,这位老教授看到了徐鹰身上更多的可能。“Just You! ”(就你了)转眼要到新年,徐鹰终于答应下来。很快,徐鹰拿到了佐治亚大学的正式聘书:校董事会教授、佐治亚科学协会著名学者讲习教授,佐治亚大学生物信息研究所首任所长,以及一份他当时觉得高的邪乎的工资。徐鹰讲起来这件事,有些感慨:“从零开始建设一个研究所,会有很多的工作要做,但这件事本身就是一件很荣耀的事。”新官上任,情况真如徐鹰所料,只有一个光秃秃的生物信息研究所,紧接着就是招老师、建博士点、招学生,什么都是从零开始。佐治亚大学的科研副校长只给了徐鹰4个教职名额。徐鹰想扩大师资就想了一招——和其他系合招老师。不管学校里有没有人知道这个新成立的研究所,徐鹰转遍了学校,把所有与生物信息相关的系都拜访了下来。他与其他系主任约定:研究所出一半工资,系里面出一半工资,合作招聘老师。用这个办法,徐鹰的研究所一口气招了8位老师。万里长征终于迈出了第一步,徐鹰还想建一个生物信息学的博士点。不过,这件事有点麻烦。学校要成立一个新的博士点,首先要争取已经设了博士点的相关系的同意,保证不会抢他们的生源。其次是到州里,拿到Board of Regents(董事会)的批准,保证不会从州里其他学校的博士点抢生源。这层审批相当于进入了国内的省级高等教育局那里盖章。徐鹰一共拜访了本校的32位系主任。每到一个系就讲,为什么建生物信息博士点是双赢的事情、为什么我们不会抢你们的生源,为什么只会扩大我们共同的生源。最后,32个系主任都同意了,学校层面就算是批了。徐鹰趁热打铁,又去了佐治亚州唯一有生物信息博士点的另一所学校佐治亚理工学院。很巧,徐鹰和佐治亚理工学院生物信息中心主任是朋友。一顿饭后,那位主任表示,“没有问题,我完全支持你。”从进入佐治亚大学到招到8位老师,成功设立博士点,徐鹰用了不到一年。在不断的奔走中,徐鹰也接触到很多志同道合的人。徐鹰称,当时微生物系的系主任帮着他写申请材料,跑各种机构,“他们也愿意看着新机构变大。”随着系里和其他学校里越来越多的人支持,2005年的春天,佐治亚大学生物信息研究所招到了第一批博士生,17个人。这个成绩在佐治亚大学里还有点小轰动。作为研究所的所长,他本可以拿到一份相当于一个月工资的补贴,但他跟科研副校长说:我的工资已很高了,这份补贴我就不拿了。同时,他还把入职佐治亚大学后的第一次涨工资的份额,全部捐给了系里的几个秘书。徐鹰想起二十年前的那段时光,他说,“那时候不是特别自信,总觉得我怎么有这么好的位置,别弄错了。”但他至今对自己曾产生的推动力感到欣慰。徐鹰还做了一个工作,首创了实验室系列讲座的传统。一般来说,学校里会以系的名义举办各种系列讲座,但徐鹰来了之后,每周都会从外面请一些学者到自己的实验室。开始请的是本校不同系的人,渐渐的是学校附近的人,一两年后又变成了车程4小时范围内的人。徐鹰称,每次请来的人都是他和学生“精挑细选”过的。如果某一段时间他们需要对肿瘤代谢系统有个了解,就一起查文献,看看哪些人最厉害,再从中筛选出4个小时车程圈的人。用这样的方式,徐鹰带着学生一起,啃下一门又一门的新学科。徐鹰也年轻过,他知道年轻人需要参与感、存在感。他喜欢徒步,每逢周末能一口气走12公里,平时就去其他系的办公室“溜达”。当时,时任佐治亚大学物理系主任的Bernd Schuttler教授,就是徐鹰主动搭讪来的好友。徐鹰听闻他做了多年天体物理方面的计算,走进他的办公室,上来就问,“你能给什么东西建模?”Bernd看着这个刚入职就要建设生信所的中国人,回了一句,“只要能动的东西,我就能建。”在佐治亚大学的日子里,他们从此相识,成为了长期合作者,也在多年后一同来到中国讲学。Bernd Schuttler教授徐鹰爱social的个性也曾闹出过笑话。初到佐治亚的那年,徐鹰走进了化学系主任Bob的办公室,很随便地问:“Bob,你这小黑板上的分子式是什么?”Bob以一种“见鬼了”的眼光看着徐鹰:你不是做蛋白结构计算的吗?这是20个氨基酸呀。好在那时还年轻、反应快,徐鹰赶紧找补,“哦,对做数学的人来讲,每个氨基酸就是一个特定的几何结构,而不必关心其化学结构。”徐鹰自认为自己的学问很少,对生物信息学的研究有一个漫长的“学徒”过程。“我从来没有系统地学习过生物学方面的东西,所以都是需要什么,就去学什么。”在橡树岭时,徐鹰也从同事那里“偷学”了不少东西。徐鹰提到,当时橡树岭中有一位人称“行走的微生物百科全书”的同事,名叫Loren Hauser。徐鹰对微生物特别感兴趣,总是中午拉着他一起在会议室吃饭,每天吃饭前都准备几个问题,一边吃饭一边闲聊。基本就靠那四、五年时间,徐鹰就把微生物基因组进化理论“偷”来了。Loren Hauser徐鹰讲起这段故事来眉色飞舞,“他并不知道我有意识地在学习这个东西。所以你看,偷艺,也是一种学习方法。”而凭借这股伶俐,徐鹰还顺利把一位同事“拐”进了佐治亚大学。这位同事就是Victor Olman博士,两人从1995年就在一起工作,直到2013年Victor退休,两人共事了18年。徐鹰称,Victor是标准的俄国数学家,师从苏联科学院院士,坚信要从统计学的角度看生物问题。Victor有一个“交友标准”,每见到一个新同事就出一个数学问题,“如果没解答出来,那么以后他就对你的就兴趣不大了。”意料之中,徐鹰通过了他的考试,并在2003年一起去了佐治亚大学。在多年的交往中,Victor一直告诉徐鹰要“be accurate”(要准确),徐鹰也一直保持着这点科研要求,不断告诫自己和学生,要把生物学中很粗糙的东西,打磨成最底层的、最准确的东西。Victor Olman徐鹰回忆,到了佐治亚大学,自己的学科背景,从求学时的数学和计算,橡树岭期间的进化理论、基因组学,进一步丰富到生物代谢、系统生物学以及计算化学等学科。至2011年徐鹰卸任时,该研究所的博士点稳定在50多名博士生的水平,生物信息学学科当年进入全美前25名。徐鹰卸任那年,生化系主任David对徐鹰说,“在你来之前,从未有物理系、数学系的人与生化系的人合作。现在这些系及统计系、计算机系的人,因为生物信息研究所的建立,已有了多项与生化系的老师的合作。”现在来看,徐鹰连续八年担任生物信息研究所的首任所长,靠的不只是善于钻研的劲头。他真正稀缺性的,是他不需要顾虑什么。他没有想过要建立自己的帝国,也从未建立自己的安全地带,而是不断思考通过研究所来促进生命科学与数理科学、化学及工程的互动,推动生物信息这一新型的交叉科学在校园中迅速成长。徐鹰的轻松,也来源于此。
3质疑、离职与院士父亲的认可
在担任所长的这段时间,由于长期建立起来的合作关系,徐鹰继续参与并推动在橡树岭的系统生物学工作,每年大概跑三四次,组织、指导项目推进。其中微生物碳循环的项目,就是在2003年后正式着手。简单来说,就是通过植物或海藻的光合作用,将空气中的CO2以纤维素或其它的碳链儿的形式高效地回收到地上,以减小空气中的温室效应。此前从Loren Hauser那里“偷学”来的微生物系统生物学的知识,被全部派上了用场。他使用读博士时学到的组合数学及算法,来给海藻的代谢网络建立数学模型,分析预测应如何通过基因工程来改变海藻的基因组,以提高其固碳的效率。徐鹰在这个项目上一直做到2008年。接下来的五年,他继续与橡树岭的同事们合作,研究碳循环的另一面:如何将通过光合作用存储在植物中的纤维素高效地转化为能量。这一工作的目的是对能实现这一转化的微生物做基因生工程,大幅度地提高它们能量转化的效率。而指导这类基因工程的信息来自对这些微生物的代谢系统做数学建模、分析。10年间,他与合作者在这一领域发表了100余篇学术文章、两部专著。现在来看,微生物碳循环的研究意义十分重要,尤其是2020年9月中国明确提出双碳目标后,能源与环境问题,已经成为一大全球性问题。这十年的社会议题研究,显然也让徐鹰习惯了用计算方法去解决实际的生物学问题。2012年后,由于ImageNet的出现,生物信息学领域迎来了深度学习时代,开始迭代出更好用的计算工具,但那时候徐鹰的兴趣,早已转向了更底层的生物问题。这一转变过程,也早在徐鹰加入佐治亚大学时埋下了注脚——肿瘤生物学。此时的徐鹰到了知天命的年龄。在中国的“知天命”思想中,这一解释是人不再是听天由命,而是谋事在人。攻克癌症肿瘤,这一传统认知上“无药可治”的疾病,就是徐鹰给自己提出的新命题。他卸任所长,又全身心扑到了学术上。但那一刻,徐鹰觉得自己被质疑声音“打败”了。过去50年,学界对肿瘤的基本观点是:基因突变是肿瘤发病的根本原因,但这一框架并未给肿瘤的治疗带来突破性的进展,比如目前每10万人的肿瘤死亡率与50年前相比仅有略高于10% 的进步。同时,这一框架还不能解释一些很基本的肿瘤学问题。比如,为什么有些器官很容易患癌,而相邻的器官则极少患癌,如大肠与小肠?为什么有些人的肿瘤有抗药性,而其他体质、年龄、性别同样的患者的肿瘤则没有抗药性?为什么有些患者的肿瘤很快就转移,而其他有同样肿瘤的患者健康地活了几十年?他的目标是依据肿瘤大数据,研发一个新的肿瘤演化理论。他本以为研发新的肿瘤理论,可能会有5年的低产或无产期,但渐渐发现,自己过于乐观了。一方面,新理论的研发,需要全面扩充他的知识。除了他已很熟悉的分子及细胞生物学,遗传学、进化生物学、及生物化学,他还需要系统地了解免疫学、神经学、组织修复理论、及发育学等知识。但更难的是,他需要不断回答来自各个方面的质疑及打击,包括科学杂志的审稿人、编辑、基金会的评审人及官员,特别是一生从事肿瘤突变研究的学者。至今,经过了十年的不懈努力,徐鹰及团队逐渐建立一个全新的癌症发生、发展及转移的演化理论,其核心思想是长期慢性发炎及局部的铁积累,将导致细胞内持续的酸碱不平衡、这将进一步地导致细胞内的代谢方式发生根本的改变,称之为代谢重编程。这其中的有些改变,将推动细胞的持续增殖、分裂,另一些改变将推动细胞的转移等。徐鹰说,“过去十年的路走得非常艰苦,说什么难听话都听到了。”他至今都记得一个场景。2018年,自己的4个博士生同时从实验室辞职。“他们觉得这个东西做起来很难,而且文献上的观点和徐老师的观点经常都是反过来的。”当徐鹰试图从一个全新的角度来考虑肿瘤演化,不仅受到了很多学者的怀疑,也受到了整个社会的质疑。如果出现新的肿瘤演化理论,那么以往的教科书上关于肿瘤观点、逻辑分析、甚至一些经典的工作,可能都是错的。这自然导致徐鹰的科研经费下降。他的研究团队也从2012年的三十多个人,逐渐流失到现在的七、八个人。他的父亲徐如人,做了一辈子化学研究,也对徐鹰说,“你研究肿瘤,不把相应的化学反应式都写出来,我也不相信你。”这是徐鹰,以及生物信息学领域都要面对的现实。而他的选择是,走到生物学的中心,站在里面做研究。从事肿瘤生物学研究前,他一直被视为计算机圈子的人,擅长研发更多更好用的计算工具。此后,徐鹰几乎所有的研究课题都围绕生物学中最底层的问题,要比传统的生物学者更能触及到化学及物理水平的研究。在生物信息学的圈子,他是一个极其标志性的存在。也几乎只有他一个人,转型得如此彻底。徐鹰自称,“在生物信息学里,自己现在的工作,90%归属于生物学,只有剩下的10%才是计算的范畴。”好在过去几年里,徐鹰团队真正有了突破性的进展。他的团队完成了一系列的肿瘤驱动力及机理的文章,并在主流杂志上发表出来。此外,徐鹰的最新成果已发表论文,是他和吉林大学、以及中日联谊医院肿瘤系统生物学中心的共同研究,《Cancer is a survival process under persistent microenvironmental and cellular stresses》,系统地描述了原发性肿瘤发生、发展及转移的推动力及主要机理,建立了一个癌症发生、发展模型。该模型与传统观念的最主要差别是,肿瘤细胞所做的事儿,都是为了它们自身的生存,是不得不的行为,而基因突变是帮助他们生存的手段,而不是如传统学说所认为的,是肿瘤发生的原因。目前,这一癌症发展模型已在小鼠肝癌上得到验证。
徐鹰索性就从国内和国外各请了十个人,有国内的陈润生院士、张春霆院士、郝柏林院士、清华大学的孙之荣教授、中国第一个长江学者,当时北京大学力学中心的佘振苏,以及当时加州大学河畔分校的姜涛、哈佛大学的刘小乐,伊利诺伊大学大学的梁杰,等等。陈润生、张春霆、郝柏林、孙之荣、佘振苏第一届会议定在了2003年年底,因为非典推后了几个月。正好当时陆汝钤院士在复旦大学兼职,首届会议也就定在了上海。当时参会的主要都来自上海附近的学者,大概有90个人。“这次会议下来,大家都有点意犹未尽。”孙之荣教授见状提议,“就把它办成一个系列会议吧,第二年由清华主办。”系列会议的名字也当即确定下来,——“国际生物信息学研讨会,英文为IBW(International Bioinformatics Workshop)。佘振苏、徐鹰(中)、孙之荣讨论下一届会议到了第三届IBW,徐鹰决定成立一个常务委员会,由他、北大的魏丽萍、哈佛的刘小乐,上海的李亦学四人组成,徐鹰任委员会主任。每年的8月初,该会议都会在各个高校轮流主办。首届IBW会议,徐鹰坐在前排中间,带着墨镜当时徐鹰还提议,除了老师们互相交流还不行,还要培养学生。他和首届会议的主持人赵伟(澳门大学第八任校长,现任中国科学院深圳理工大学副校长)提议,有没有可能在每年的会议开始之前,让这些回国的教授轮流给学生讲个5天。这一提议也被大家广泛采纳,并确定为“永远免费”。赵伟校长到了2010年,这个暑假课程开始由中国计算机学会的“龙星”计划支持,至今听课学员已有一万名人。今年的网络授课中,第一天有8800 多人参加,第二天有11000 多人。“这在过去是不可想象的,这么专深的领域都有这么多人参加。”徐鹰称,学生对这个课程非常感兴趣。线下召开时,报名人数总是超过授课教室的容纳量。几年前,会议在西安的第四军医大学举办,主会场坐满了400个人,一些报名晚了的学生就主动提议,“我们可以坐在楼道里”。那次会议临时开了第二个会场,在楼上的一个阶梯教室里,又坐了200多号人。一直到2013年,徐鹰连续主持了前11届会议,年年给学生讲课。IBW会议也吸引到了更多的生物信息学专家,以及类似Genome Biology 、Genomics、Proteomics and Bioinformatics等全球优秀的生物信息学期刊编辑。徐鹰回忆,到了2011年,IBW会议已经发展得非常成熟,他就和吉林大学的梁艳春教授创办了另一个会议—— 肿瘤系统生物学国际研讨会(ICSB,The International Workshop on Cancer Systems Biology)。梁艳春教授徐鹰刚刚卸任佐治亚大学的生物信息研究所所长,一心一意扑到了肿瘤生物学研究上,在国内的推动工作也有了更多精力。会议依旧早年的IBW会议的形式。每年的7月底,在ICSB会议召开前,徐鹰他们都会邀请10名国内及10名海外相关领域的华人学者和医生。吉大也在多年的交流中,建立起与国内高校的长期学科合作,培养起一批新的人才团队。目前,吉大生物信息学的学者中,大都是徐鹰过去在吉大带过的学生,其中不少人都曾经到过他在美国实验室,接受过一段时间的训练。陆汝钤院士、郝柏林院士、北京301医院的顾瑛院士,都对徐鹰的组织领导能力和培养人才的热情大加赞赏。天津大学生物信息中心的张春霆院士,早在90年代与徐鹰合作过。他这样评价徐鹰的工作,“中国三、四十岁的青年学者,基本上都从这个会里走出来过。作为IBW、ICSB,以及龙星计划的主要发起人,这些系列会议对于促进我国生物信息学的发展,特别是对培养年轻一代生物信息学工作者起到了重要的、不可替代的作用。”所有的误解、遗憾与重新崛起,因为徐鹰的不放弃而有了最好的结局。
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