那些让你惊掉下巴的科研成果,其实离我们并不远
说实话,那天晚上我刷到那个蛋白质折叠的动画时,整个人愣住了。就那种——怎么说呢,像第一次看见显微镜下的细胞分裂,或者第一次意识到夜空里的星星都是离我们光年之外的太阳。我一个文科背景的人,居然对着屏幕上那些扭来扭去的小分子看了整整十分钟。真是见鬼了。
后来我才知道,那玩意儿叫AlphaFold,一个AI系统,把困扰了生物学家几十年的蛋白质结构预测问题给干翻了。你想想,以前猜一个蛋白质长啥样,得好几年,还得砸进去几百万美金。现在呢?点几下鼠标,几分钟出结果。这他妈就是科研成果的威力啊。不对,是魅力。也不对……反正你懂我意思。
一个敢想,一个敢做,这事儿就成了
蛋白质是生命的基础——它们像小机器一样,在你的细胞里忙个不停。但问题是,它们的三维结构决定了它们怎么干活,而猜结构属于那种“理论上可行,实际上巨难”的事儿。传统方法得靠X射线晶体衍射或者冷冻电镜,又贵又慢。我还记得上大学那会儿,老师说起这个直摇头,说可能一辈子都解决不了。
人工智能预测蛋白质三维结构折叠过程动态示意图
然后DeepMind那帮人冲出来了。他们不是专门搞生物的,就一帮搞AI的,用深度学习硬刚这个问题。第一次参加CASP比赛的时候,别人还不信。等到2020年,AlphaFold2直接给出了原子级别精度的预测,评委都懵了。有个评委后来对媒体说:“我还以为我活不到看见这天。” 我看到这句时,鼻子有点酸——这就是科研最动人的地方,把不可能变成可能。
不过话说回来,这玩意儿现在也不是万能的。有些复杂复合体还是算不准,而且它依赖于已知的数据,遇到全新的蛋白有时候也抓瞎。但已经很牛逼了啊!去年(2023年)DeepMind又开源了数据库,里面放了两亿多个蛋白质结构,搞得全世界的实验室都在狂欢。我一个朋友在药企工作,兴奋地半夜给我发微信:“你知道这意味着啥吗?新药开发速度快了不止十倍!” 我回:“冷静,冷静。” 其实我也挺激动的。
那种脑洞大开的成果,往往来自最不起眼的地方
今年春天,有个新闻让我觉得特有意思。日本理化学研究所(RIKEN)的团队,他们搞出来一种能“自愈”的塑料。不是像伤口愈合那样,而是更神奇——这种塑料能在室温下,断成两截后,只要稍微加热一下,或者甚至只是贴在一起,几分钟就重新融合了。强度恢复得跟原来差不多。我看了演示视频,一个人把塑料片切成两半,然后用手捏着对接,过一会儿,拿起来能吊起一公斤的砝码……我倒吸一口气,这太科幻了。
他们用的是一种叫“聚轮烷”的材料,分子结构像一串套在轴上的环。以前也有自修复材料,但大多需要催化剂或者高温,这个在室温下就行。团队负责人相田卓三教授说,灵感居然来自生物体内的组织修复。你看,又是跨学科。今天最好的科研成果,好像都发生在边界模糊的地带。
科研人员展示可自修复塑料材料断裂后重新融合实验细节图
这让我想起几年前石墨烯的发现,也是从透明胶带粘石墨这种“土法子”搞出来的。对吧?真正颠覆性的东西,经常不是那种数百人团队烧几十亿的项目,而是一个小实验室里,几个家伙盯着奇怪的现象,突然灵光一现。可惜现在的科研评价体系,太追求短平快了,让人有点担忧。
那些让人又爱又恨的“意外发现”
那些让人又爱又恨的“意外发现”
我不能不提基因编辑。CRISPR-Cas9这玩意儿,现在几乎成了生物学家的日常工具,但它的发现过程本身就是个意外。当年Francisco Mojica在西班牙的盐沼里研究古菌,发现基因组里有奇怪的重复序列,他记下来,也没太当回事。后来兜兜转转,别的团队才意识到这可能是细菌的免疫系统!等到张锋和Jennifer Doudna他们把它改造成基因剪刀,世界就变了。
现在呢?科研界不仅用CRISPR改造作物、治疗疾病,甚至已经开始编辑人类胚胎了。(这后一个当然争议巨大,不提。)但最让我感到震撼的是去年英国批准了全球首个CRISPR疗法,用于治疗镰刀型红细胞贫血病。患者在接受治疗后,几个月内症状几乎消失。这种病以前只能缓解,无法根治。我突然觉得,那些整天泡在实验室里的人,他们面对的试管里,可能藏着改变无数人命运的钥匙。
不过,意外发现不是天上掉馅饼。你得有足够的知识储备,才能在“意外”出现时认出它。Mojica能注意到那个重复序列,是因为他耐心地观察了好多年。现在很多人做科研,恨不得半年出成果,哪有这个耐心?叹息。
最近还有一项关于量子计算的进展,谷歌的Sycamore处理器又刷新了量子优越性,但说实话,量子计算离实用还远,我暂时保留意见。只是这群人还在疯狂尝试,挺让人敬佩的。
对了,前两天看到一个数据:中国2023年的科研经费投入已经超过三万亿元人民币,全球第二。有人说这是打水漂,我不这么想。虽然肯定有水分,但基数大了,总能砸出几个真正厉害的东西。你看这几天嫦娥六号从月球背面挖土回来,全球独一份,这没投入能行?科研成果这东西,有时候就像种树,你不能指望今天浇水,明天就结果。
写到这里,我又点开了那个蛋白质折叠动画。还是觉得美。也许未来有一天,我们回头看现在这些所谓的“突破”,会觉得它们粗糙得可笑。但这不重要。重要的是,总有人在往前拱,把我们认知的边界推出去那么一点点。哪怕就那么一点点。