9月23日,为纪念人工全合成结晶牛胰岛素六十周年,传承与弘扬“献身、求实、团结、奋进”的胰岛素精神,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心、中国科学院上海有机化学研究所、北京大学联合举办“从里程碑突破到未来前沿探索”人工全合成结晶牛胰岛素六十周年学术研讨会,共同回顾那段光辉的科研历程,缅怀前辈们的丰功伟绩,展望科技创新的美好未来。
会上,九三学社社员、中国科学院院士、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员张永莲发言。作为大兵团作战时期胰岛素B链后8肽合成组小组长,她生动回顾了当年生化所全所一盘棋的攻关场景,深入分析阐述了该项目的成功经验和历史意义。
从里程碑突破到未来前沿探索
张永莲
各位领导、各位同事、同学们:
很荣幸能受邀参加人工全合成结晶牛胰岛素六十周年学术研讨会。主持人介绍我是合成牛胰岛素工作的亲历者,是的!那时,人工合成胰岛素项目获得国家机密研究计划代号“601”,中国科学院生物化学研究所(以下简称“生化所”,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心前身)全所一盘棋,所有人都参加,各司其职。进行合成、分析鉴定、拆合工作。生化所成立东风生化试剂厂解决原料、试剂,玻璃工场和金木工场解决设备。当时教授先生们领导指挥,为了锻炼我们年轻人,我被任命为B链后8肽合成组的组长,实验室就在这栋楼的二楼朝西。我还记得组员有崔桂芳,还有朱尚权(后任生化所副所长)当时刚从北大毕业,也分配在我组里。后来我由于患了有机溶剂过敏性气喘而脱离了相关工作。回首那段充满激情、日夜奋战的岁月,至今还历历在目,特别亲切!
根据我个人的亲身体会,人工合成胰岛素项目的成功,可以归纳为三个关键因素:
第一是经费。项目选定后,作为中国共产党领导的中国特色社会主义制度下举国体制的国家任务,经费有绝对保障,无后顾之忧。大家目标明确,可以全力以赴为合成一个蛋白质贡献自己的力量,为国争光。
第二是人力。胰岛素合成是一个复杂的系统工程,不是某个研究所单打独斗能完成的,是一个跨学科跨单位的大协作。在国家科学技术委员会和中国科学院党组的推动下,生化所、中国科学院有机化学研究所(现中国科学院上海有机化学研究所)和北京大学组成一个协同攻关的团队,优势互补、相互配合,充分发挥了集体智慧,使得我们在各方面条件都不如国际同行的情况下,率先创造出举世瞩目的佳绩。
第三是物力。当时,国内氨基酸大多数依赖进口,我们克服各种困难,没有条件创造条件也要上,自力更生解决“弹药”问题。东风生化所试剂厂建厂初期没有机械设备,全靠人工,所有人员分三班轮流上岗,但大家从不叫苦叫累。在这种自力更生、奋发图强、无私奉献精神的鼓舞下,我们很快结束了氨基酸和其他生化试剂短缺的历史,还带动了新中国生化试剂产业的发展。
人工全合成结晶牛胰岛素是新中国在最困难的时期,科技工作者在基础科学领域为祖国争得的“世界冠军”。虽然研究成果的文章只是发表在《中国科学》杂志上,然而大家是否注意到,几十年来,虽然我们国家在生命科学方面进展很快,CNS文章非常多,然而,能够与两弹一星一起提到的在基础科学领域的成就只有人工合成牛胰岛素?
在国际上,这项成果也引起轰动,虽然由于参与的人太多而无法授予诺贝尔奖,但两次诺贝尔化学奖获得者弗雷德里克·桑格风趣地说“你们的工作证明了我的测序工作的准确性!”。《Nature》期刊在主持此项工作的王应睐所长去世后还发表纪念文章,2023年国际天文学会将355704号小行星命名为王应睐星,这些都彰显了对我们的这一工作始终如一的肯定,意义深远:
首先,这是人类历史上第一次用人工方法从无生命的氨基酸合成了有生物活性的蛋白质,是继1828年从无机物出发人工合成首个有机分子尿素后,人类在揭示生命起源进化本质的征途上实现的又一里程碑。
第二,虽然科学的认知是无国界的,但科学家是有祖国的,科学的应用也是有专利的。因此在基础研究项目的选择上一定要有前瞻性,瞄准科学前沿及国家重大需求,才有意义,才能永垂科学史册。1953年,沃森与克里克揭示了DNA的双螺旋结构,揭开了分子生物学的新篇章;1955年,弗雷德里克·桑格完成了胰岛素一级结构测序,在此之前大家对蛋白质有多少个氨基酸组成一无所知。那时候,国际生物学界都在为这两个伟大发现沸腾,全世界许多实验室都在一窝蜂地研究蛋白质的一级结构,尤其是一些短肽,这是当时生命科学的“热点”。《Nature》曾断言“合成胰岛素将是遥远的事”。而就在这之后的三年,在国际生命科学界几乎“沉默”的中国,我们生化所的前辈,就在这栋实验楼里定下了人工合成蛋白质这一赶超世界的宏伟目标。我记得当时参与领导这些工作的曹天钦(中国共产党党员,生物化学家,中国现代蛋白质研究的奠基人)副所长曾说:“别人都在做一级结构,我们不要单纯追这个热点,一级结构是基础,有了高级结构,蛋白质才具有活性。”这就是生化所的风格——从不盲目跟踪眼前的热点,而是走别人未走之路,因为这才是真正的创新。也正是老一辈科学家这份敏锐的科学洞察力和非凡的创新胆识,成就了生化所在国内外的声誉。
第三,这项工作证明了中国特色社会主义制度下举国体制的无坚不催。这么庞大的一个科学工程,规模大、难度高,需要投入大量优质的人力、物力、财力,尤其还涉及到国际竞争,绝对不是某个实验室或者某个单位能够独立承担的,必须依靠国家力量进行统筹布局和资源配置。这个项目的含义是20世纪60年代第一大任务,足见国家对其的重视程度。三家单位联合起来开展跨学科协作,这在当时是我国生命科学“大科学”研究模式的第一次尝试。在科研组织上,既有体制支撑和经费支持,也有力量凝聚和目标引领,让大家能够心无旁骛地搞科研,集中力量办大事,为人工合成牛胰岛素最终能成功打下坚实基础。
第四,它是中华民族文明复兴的精神图腾,它证明了一个有着五千年文明历史、又刚刚从饱受列强屈辱而建立了人民的新中国的民族在最尖端科学领域有能力与世界先进国家并驾齐驱,这种“中国特色自主创新道路”的精神激励超越了具体的学科范畴,成为当代中国构建科技自信的重要文化资源。
现如今,我们的科研体制与当年相比,已经发生了很大变化。1999年,中国科学院实施知识创新工程,生化所与中国科学院生物细胞研究所整合并入上海生命科学研究院,开始推行PI制。PI制能调动个人的积极性,但在集中力量组织重大科研项目时,存在一定局限性。
所以我认为,我们现在谈学习人工合成胰岛素项目的经验,非常重要,希望大家一起学!科研人员在自由探索的基础上如何选择与科技前沿及国家重大需求相关的项目进行多学科交叉研究之外,希望有关领导和科研管理者也能深入学习。因为一个好的科学想法,可能是科研人员提出的,但要想把它做大做强,需要国家层面的战略眼光和大力支持,需要一个能够让科研力量集中起来的体制和环境。现在我们的国家国力强盛,生命科学已迎来AI时代,更应该围绕国家重大需求,选择一些重要的科学前沿问题,组织跨学科、跨单位的协同攻关,同时给予这些项目长期稳定的支持,让科研人员能够潜心研究。希望不久的将来能有第二、第三个里程碑式的成果出现。
(本文作者为九三学社社员、中国科学院院士、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(原生物化学与细胞生物学研究所)研究员、我国雄激素作用原理研究领域的重要开拓者、分子内分泌学家)