周其林院士:中国原创性成果少,最根本原因是科学素养缺失

  • 网易新闻
  • 日期:2018-11-19
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         在自然界中,有这样一种现象,组成、结构相同的同一种分子,却表现出完全不同,甚至截然相反的两种特性和功能,就好比我们的左右手。2018未来科学大奖获得者周其林院士正是研究手性分子合成的一位科学家,近期,我们有幸采访到了他,跟他聊了聊手性合成的一些话题。专访中国科学院院士、南开大学教授、2018未来科学大奖-物质科学奖获得者周其林。
 

         改革开放40年来,中国经济社会发展取得了巨大进步。作为“第一生产力”,科学技术的价值日益受到重视。网易《改革亲历者》策划独家专访10位科技领域的顶级专家,请他们分享各自在科学研究、科技探索中的经历与见解。

         在自然界中,有这样一种现象,组成、结构相同的同一种分子,却表现出完全不同,甚至截然相反的两种特性和功能,就好比我们的左右手。生活中许多常见的药物、香料甚至我们使用的液晶屏,其中都有手性化合物的身影,而周其林院士正是研究手性分子合成的一位科学家,近期,我们有幸采访到了他,以下是我们的采访实录。

(一)市面上能买到的药有一半是手性药物

         网易新闻:在自然界中,手性化合物大概占了多大的比例?

         周其林院士:自然界发现的物质里面有多少是手性的,没有统计过,应该是有很多手性的,也有很多非手性的,但是复杂一点的有机化合物多数都是手性的,但是具体的比例我不掌握。越是复杂的天然产物,比如说你拿一棵树、草药来分析,里面越复杂的物质越是手性的。

         现在市面上能买到的药有一半是手性药,正在研发的新药中,手性药占到三分之二,也就是说药里面多数是手性药。

         这个跟我们的身体有关,因为组成我们身体的基本物质,比如蛋白质、核糖核酸(DNA),糖(淀粉和纤维素都属于糖类)等都是手性的。既然组成我们身体的基本物质是手性的,那你吃进去一个手性药,身体当然对它的两个形式(左手形式和右手形式)就有一个识别。一个作用强,一个作用弱,一个有正的作用,一个可能有反作用,有毒副作用,这是很正常、很容易理解的。

         网易新闻:那构成人体的分子中又大概有多大比例是手性的?

         周其林院士:很难讲。为什么呢?比如我们讲蛋白质,到底人体有多少种蛋白质,我现在不掌握这个数据。到底有多少纤维素,有时纤维素已经很难用分子概念描述了,比如组成肌肉的主要物质纤维素,要是放大看的话,就像麻绳一样,一圈一圈搅在一起,到底是是多少个分子?这已经不能用分子的概念了。我只能说组成生命的一些基本物质,如蛋白质、DNA、糖类都是手性的。生命体内还有很多其它的物质也是手性的,但是我没有办法回答它到底能占到什么比例。因为有的是大分子,有的是小分子,有的根本不能用分子的概念来描述。所以,已经不好用分子的百分数来说这件事情。

         网易新闻:其实问这个是要延伸出另外一个话题,假如有一天组成人体的这些有手性的分子都变成反向的,就是变成它的异构体了,会是怎样一种情形?

         周其林院士:有人在做这个研究,我相信人是能活的,只是跟我们现在所有的现象和行为是反的,甚至你都看不出来它是反的。因为左手和右手你看不出差别,换个个儿你也看不出来。应该说这种情形下人活着一点问题都没有,只是整个行为什么的全反了一遍。

         但是,做这个研究的意义不一定要做出一个反向生命来,而是要(也能够)做出反构型的分子来。这些与天然构型相反的分子,尤其是蛋白质或者多肽(由多个氨基酸连在一起的分子),进入人体后有可能表现出不同的性质,就有可能发现新药。

         为什么?人体经过长期的进化已经发展出一些机制来,能够代谢掉它以前遇到过的那些东西,现在把构型全反了,它以前没见到过,也就不具备代谢掉、消化掉这些东西的能力,所以那个药的结构就得以保留,药效就可以起作用了。所以说,研究反构型分子对于开发新药很有意义。

         人们研究反构型物质(与人体手性物质的构型相反)合成的终极目标可以说是合成一个镜像生命,但那不是真正的目的,真正的目的是要在这个研究过程当中找到有用的分子。

(二)化学是中国与国际水平差距最小的学科之一

         网易新闻:我们60年代合成了牛胰岛素,70年代又合成了青蒿素,那么近些年来在有机化学方面又有哪些比较大的成就?

         周其林院士:这个问题是比较难回答的,我们60年代会有一个标志性的成果,70年代有一个标志性的成果,其实你还少数了一个,是人工合成酵母丙氨酸转运核糖核酸,当时也是我们先做出来的,也是标志性的成果。

但是,之所以有这些标志性的成果,是那个年代我们的科学技术不发达,国家采用“两弹一星”的做法,在科学研究上举全国之力,来攻关一些事情。

         那时觉得某个研究方向很重要,很有希望出成绩,或者很有用,国家就组织一些科研人员联合攻关,比如像胰岛素,就有北京大学、中科院上海生化所、中科院有机所等好多单位参加。青蒿素项目参加的单位就更多了。但是,因为这样的研究特别少,所以才显得很突出。

         现在中国的研究队伍大了,研究项目也多了,达到国际水平的成果有很多,所以也就很难举一两个例子。

         网易新闻:也就是说现在中国在有机化学这块儿在国际上还是处于比较前列的?

         周其林院士:我引用基金委报告里的话来回答你,我国化学学科是与国际水平差距最小的学科之一。有机化学的研究水平也大致如此。当然,我们还是有差距,原创的东西还不多。

         网易新闻:您觉得中国现在原创性的成果少,主要的原因可能是哪方面的?

         周其林院士:有很多方面的原因,最主要的一个原因,还是时间短,这一点可能很多人没认识到。

         虽然我们建国这么多年了,但是真正重视基础研究、较大力度投入基础研究的时间很短,一直到改革开放以后很久才开始。我是1996年回国工作的,当时还没法儿做基础研究。我回来的时候学校支持了2万元经费做研究,两间实验室空空如也,买了几个瓶瓶罐罐经费就没了,没法儿做研究。然后我就跟公司合作(当时国内的公司还没有合作愿意,只好跟国外的公司合作),帮他们解决一些技术难题,然后省下一点经费来做我的基础研究。

         一直到了2000年过后,国家开始增大对基础研究的投入,基础研究才真正开展起来。仔细想,2000年到现在2018年,才18年的时间。用18年的时间我国基础科研能取得现在这样的成果是不容易的。别的学科情况我不是非常的清楚,但是化学,尤其是我们有机化学,在国际上的地位我还是比较满意的。

         做基础研究有个过程,你得要培养学生,你得要培养整个的学术的氛围,不是说做就做,它跟技术不一样。技术可以引进,你从外面引进一个汽车生产线,引进一个手机生产线,照着一模一样地做,肯定能出产品,甚至于质量检验系统也能引进,专家也能引进。但基础研究就不一样了。基础研究是研究未知的东西,是在创新,那首先要建立一个研究平台,包括仪器条件建设、学生培养,还包括学术氛围的建立。这些都是短时间内无法实现的。这是一方面的原因。

         还有一方面的原因,是我们国家缺少科学传统,民众的科学素养严重缺失。我们知道,科学是外来的东西,“五四”时期喊的口号就是科学和民主,但是到今天我们国民的科学素养还是没有多大的提高。很多人并不反对科学,但是你只要一跟他深谈,或者看他做的一件事情,就会发现他不具备起码的科学素养。

         比如,遇到一些事情也不问为什么,就会盲从盲信,这是典型的缺少科学精神的表现,这会严重阻碍我们国家科学的发展,妨碍创新。

       举个例子,比如你要说一个东西有毒,有科学素养的人会问,你有什么依据?你做过实验没有?可是我们常常听到的说法是,我们中国人都吃了一千年了,怎么会有问题?

         我们的国民之所以缺少科学素养,是因为我们经历了太长的封建社会,没有科学基础。从这一点上讲,我们科学的普及还有很长的路要走,学校有很多的任务要做。但是媒体也有很大的责任,要有起码的判断能力。比如广告说某个化妆品是全天然的,不是化学的。你要知道天然的也是化学品,而且天然的和化学合成的没有任何区别,这是第一;第二,现在所有的化妆品,没有一种是采用纯天然物质的,绝大多数都是采用化学合成物质。如果媒体有这样的判断,就不会刊登这样的广告。所以说,媒体对科学普及有巨大的责任。

         网易新闻:在许多领域,学界跟业界之间脱节的现象特别严重。化学在这方面是不是相对而言做得比较好?

         周其林院士:对。

         国内的企业现在也开始重视,所以我的合作对象从原来的单纯的国外企业,现在变成了国外和国内都有了,这是非常值得高兴的一件事情。对企业的发展,技术起着关键作用,如果说技术不升级的话,环保都通不过,那你就得关门,所以必须要寻求新技术。

以前是我们找上门,因为企业的水平还不够,还不了解我们科研在做什么,能做什么,我们有义务去向他们介绍。现在企业研发水平上去了,回归正常了,反过来,企业找我们。

(三)实验学科的特点决定了化学家都比较务实

         网易新闻:您觉得从事化学这块的研究,最重要的品质是什么?

         周其林院士:学化学的人,从品质上来讲,可能比较务实一点。

你看化学家,说过头话的比较少。在外面说话极端一点的,夸大一点的(不一定是吹牛),多数不是学化学的。为什么呢?这是学科特点决定的,化学是实验学科,你说得再好,如果最后实验没有做出来就不算数。因此,过头话很少人说,说了也没用,别人不相信。化学的这一学科特点养成了化学家务实的品质。