在美國加州大學圣地亞哥分校(UCSD)任教20年,王競做到了系主任、終身教授。但最令他懷念的不是一串頭銜,而是一塊黑板。
每周,全系20多位PI聚集在一起,由其中一位講述手頭的研究。他們有個特別的“規(guī)矩”:不用PPT,而是臨場發(fā)揮,在黑板上一氣兒寫出腦中的思考路徑。王競切深感受到,這種講法能在短時間內“暴露”思維方式。年輕PI可以學到資深PI的思維方式,資深PI也能從年輕人那里獲得全新的角度。
今年1月,王競辭去在美國的教職,回國任深圳灣實驗室分子生理學研究所所長。過去四個多月,他把每位年輕PI的論文都讀了一遍,反復琢磨這些年輕人的工作。
“要講透問題,而不僅僅是做出成果?!蓖醺偢嬖V《中國科學報》。
以工程學視角“注視”神經(jīng)系統(tǒng)
作為資深神經(jīng)生物學家,王競長期致力于揭示神經(jīng)回路如何處理感官信息、調控生物行為。他的研究有個鮮明的特點:以工程學視角“注視”神經(jīng)系統(tǒng)。
“表面上看,‘活的’生物細胞與人類制造的工程毫不相干,但它們的運行邏輯卻出奇相似?!蓖醺傉J為,物理學的抽象思維,以及工程中的控制理論能從根本上幫助科學家理解神經(jīng)系統(tǒng)。
擁有這種視角和思維,得益于王競早期的經(jīng)歷。
王競出生于海南省澄邁縣的一個普通家庭。父母在一家拖拉機廠工作,一家人擠在一間狹小的、沒有自來水的平房。少時,王競每天清晨5點多起床,早餐前晨跑10公里。廠長注意到這個勤奮好學的少年,便將廠里一間廁所改造成小單間,留給王競讀書用。
1982年,王競以海南理科高考第一名的成績考入清華大學工程物理系,最初學的是加速器專業(yè)。這個專業(yè)對他的影響延續(xù)至今。在觀看電影《無問西東》時,聽到“加速器有多大呢?清華園這么大!”這句臺詞,王競止不住熱淚盈眶。
大三時,王競轉入光學專業(yè)。據(jù)他回憶,那時清華學生轉專業(yè)非常自由,不需要考試。直至本科畢業(yè),王競依然保持長跑鍛煉的習慣,并經(jīng)常和同寢室同學討論問題直至熄燈,日子充實又簡單。
本科學習物理之余,王競也參與了生物系沈子威教授課題組的研究?!拔蚁雽W生物”——這個聲音在他心中越發(fā)清晰。碩士階段,他決定“換方向”,進入生物系,師從沈子威。
隨著學習的逐漸深入,王競越發(fā)感受到,早期學習物理培養(yǎng)了自己極強的抽象思維。在面對科學問題時,他的第一反應不是糾結細節(jié),而是力求看到本質——“它的底層結構是什么”。這為他日后理解神經(jīng)系統(tǒng)打下了思維基礎。清華生物系的兩位前輩——蒲慕明、趙南明,都是學物理出身,亦給了王競很大的激勵。
碩士畢業(yè)后,王競決定赴美讀博。1991年1月16日,他乘上了飛往美國的航班。當晚,時任美國總統(tǒng)老布什下令發(fā)動海灣戰(zhàn)爭。年輕的王競初次踏上異國的土地,就見證了這一震動世界的歷史事件。
初到美國的半年,王競在達拉斯西南醫(yī)學中心研究分子生物學,但他逐漸失去興趣。此時,愛荷華大學的吳春放教授向王競遞來“橄欖枝”,邀請他研究離子通道與神經(jīng)元電活動,這正是王競想做的方向。
王競將吳春放視為自己在美國的“第一個貴人”。作為博導,吳春放嚴謹、細膩,尤其重視培養(yǎng)學生“critical thinking”的能力。吳春放對王競的要求是,“當拿到博士學位時,你要能透徹地理解一切,并且懷疑一切”。
此后在美國的數(shù)十年中,王競稱自己“處處遇貴人”。王競的英文底子很好,但不免帶有“口音”,他害怕開口后別人聽不懂。愛荷華大學的一位白人女教師注意到了王競的猶豫,對他說:“競,請大膽地表達。如果有人聽不懂你在講什么,那是他在撒謊?!?/span>
時光久遠,王競已記不清那位白人女教師的名字,但她的鼓勵無疑給了王競在美國自信表達、堅定走下去的底氣。
果蠅也會“飽暖思淫欲”
1997年,王競去往貝爾實驗室做博后,學習世界最前沿的成像技術。那時,貝爾實驗室可謂“基礎科學的天堂”,跨物理學、神經(jīng)生物學、人工智能領域的佼佼者會聚一堂,其中有后來成為諾獎得主的John J. Hopfield、雙光子顯微鏡發(fā)明人Winfried Denk、神經(jīng)生物學家David Tank、計算神經(jīng)科學家Daniel D. Lee和Sebastian Seung……
“每天和他們一起吃午飯、聊天,潛移默化中對我產生了非常大的影響。”王競說,科研人員的成長不僅僅靠導師,更依賴于與身邊人不斷交流的環(huán)境。
遺憾的是,王競在貝爾實驗室的三年,恰逢它最后的黃金時代。2000年,美國互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂后,貝爾實驗室開始衰落,許多科學家紛紛離開。
之后,王競去了哥倫比亞大學、諾獎得主Richard Axel實驗室。在這里,他率先將鈣離子探針GCaMP用于體內細胞成像,在技術層面推動了神經(jīng)科學的突破。此后,霍華德·休斯醫(yī)學研究所對鈣離子探針進行了八代的工程優(yōu)化。如今,很多神經(jīng)科學實驗室都在使用這一工具。
在哥大,導師Axel帶給王競的最大啟發(fā)是:不要隨便做課題、什么課題都做,要選一個最重要的問題。選定后,就不顧一切地解答它。
王競清楚地記得,實驗室的博后們常常提出各種看起來“不錯的問題”,Axel則毫不掩飾地回應:“我不感興趣,你可以自己做。”
“用古語來講,就是有所不為,而后可以有為。”王競笑著說。
2004年,王競進入UCSD任教,一待就是20年。在這里,最令王競引以為豪的工作,是2022年發(fā)表在Nature雜志上的一項成果。該成果使用果蠅模型,揭示了“飽暖思淫欲”背后的神經(jīng)科學機制。
王競團隊通過對照組實驗發(fā)現(xiàn),在未攝入富含蛋白質的食物時,雄性果蠅對面前的異性毫無興趣,沒有絲毫“世俗的欲望”。而飽餐過后,雄性果蠅則會優(yōu)先展現(xiàn)出求偶行為。
究其根源,從進食到求愛的轉變,依賴一種腸道分泌的激素——利尿激素31(Dh31)。果蠅吃了含蛋白質的食物后,該激素含量會上升,導致其行為發(fā)生轉變。
由此可見,果蠅的“愛情”不是由“心”決定的,而是由“腸子”決定的。
而這項工作的另一個意義在于,它是用神經(jīng)生物學闡釋馬斯洛需求金字塔理論的首次嘗試。
在心理學中,馬斯洛需求層次理論廣為流傳。人的不同層次需求就像一個金字塔,生理需求在底層,精神需求在頂層。此前,這一理論始終缺乏科學依據(jù),經(jīng)常受到批評。而這項研究是對該理論的生物學補充。
近5年,王競的研究重點正是腸腦軸的功能研究?!芭两鹕?、抑郁癥、阿爾茨海默病等神經(jīng)疾病,其實與腸道有著緊密聯(lián)系?!蓖醺傉f,“腸腦軸是一個通向神經(jīng)調制機制本質的入口,也許是未來神經(jīng)科學的一塊高地。”
營造“正反饋”的學術環(huán)境
2025年初,王競回到祖國,加入深圳灣實驗室。這里氣候溫暖、雨量充沛,像極了他出生、長大的那座小縣城。
這位頂尖科學家的性格恰似那座小城,溫潤低調。接受《中國科學報》采訪時,他正在做一項細致的工作:閱讀所里每一位年輕PI的論文。他想真正了解每一位PI的興趣點、方向、卡點和潛力,在此基礎上和他們“對話”。
他不評判、不指點,而是向年輕PI們提出一些問題,或是新的角度。當遇到讀不懂的地方時,他就會重新翻翻教科書,或向年輕人“請教”。
在神經(jīng)科學中,有一個概念叫“正反饋”,這個詞正是王競想要營造的學術環(huán)境——每一位PI都在做自己感興趣的事情;所有的PI在一起,互相帶來正能量。
王競回憶,自己的人生中也有迷茫的日子。那是在做第二段博后期間,他時而焦慮和擔心自己做不好,或是出站后無法找到教職。他在心里憋了又憋,暗自想出了一個backup plan(備用計劃):“如果我找不到教職,就去賣光學顯微鏡養(yǎng)家糊口!”每每這樣一想,他就輕松多了。
而王競之所以愿意傾注時間和心力,陪伴年輕科研工作者成長,還源于一個很樸素的念頭。
王競的父親曾經(jīng)是一位“赤腳醫(yī)生”。在王競童年的記憶中,十里八鄉(xiāng)誰家有病人,父親就會蹬上那輛“二八大杠”自行車,到各個村莊給大家看病。父親過世很多年后,曾經(jīng)受過幫助的病人家屬、子女,還會給王競的母親送來一袋米,或是一袋芋頭、一袋地瓜、一袋酸蘿卜。
“如果有一天,我的學生帶著他最得意的一篇論文來看我,我就心滿意足了?!蓖醺傉f。
