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

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  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。

  第八期: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。


出品 | 网易新闻

采写 | 史文慧

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。再比如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: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: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: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: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: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: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: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: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。


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