頂科之約 | 大江東—走近科學大咖④格雷德：好奇心和懷疑態度，“這是創造新事物的關鍵”
“基礎研究揭示事物的基本原理，而應用研究能夠將其轉變爲能夠影響人們健康的實際應用，兩者缺一不可。”10月25日，在上海出席2024世界頂尖科學家論壇的諾貝爾獎得主，加州大學聖克魯茲分校的分子、細胞與發育生物學傑出教授卡羅爾·格雷德（Carol Greider）在回答大江東-復旦融媒體創新工作室提問時說。
格雷德這次來到上海，日程安排非常緊張。我們對她的採訪見縫插針，有時在她接受電視採訪前的化妝間裡，有時在她趕往下一個活動的路上。在我們眼中和藹如鄰家阿姨的她，回答問題時表情一直恬淡柔和，但當談及科研話題時總會露出愉悅的神態：“科學研究總是充滿新奇，充滿驚喜。科研就像是在解開一個個謎題，令人興奮。”
格雷德教授在頂科論壇開幕式作主旨演講。圖：WLA上海中心
“人工智能將帶來更多革命性發現”
生命體的衰老可以追溯到分子生物學的微觀層面，其中影響細胞生存與衰老的重要結構是端粒。
端粒是位於染色體末端的DNA序列，有着保護染色體末端、維持染色體長度的重要功能。而格雷德在1984年所發現的端粒酶是維持端粒長度的關鍵，它可以延長端粒，從而幫助細胞維持分裂和正常功能。
由於發現端粒酶，格雷德與導師——加州大學舊金山分校伊麗莎白·布萊克本教授和哈佛醫學院傑克·紹斯塔克教授共同獲得2009年諾貝爾生理學或醫學獎。
在這一領域，格雷德深耕40年，致力於理解端粒如何維持染色體與細胞衰老的機制。在2024世界頂尖科學家論壇上，格雷德發表主旨演講，帶來了這一領域的最新發現：“我今天要講述一個故事，一個關於好奇心驅動的科研故事。演講的重點是端粒，以及新技術如何帶來新的疾病治療方法。”
她和團隊利用納米孔測序這一新技術，揭示了端粒長度在不同染色體末端的特異性分佈。這一發現挑戰了已有的科學共識，進一步揭示了端粒長度在基因組中的獨特分佈特性，並可能爲癌症及退行性疾病的治療提供新思路。
在一篇文章中，格雷德提到，這一新發現意味着人類對端粒長度調節機制還沒有充分的理解，而理解端粒長度調節機制的重要性在於，端粒長度對人類健康至關重要——端粒過短可能導致與衰老相關的退行性疾病，過長則可能增加罹患某些癌症的風險。
在化妝間，被問及這一新的研究時，格雷德解釋說：“我們想要了解，爲什麼在不同染色體末端，端粒長度會有所不同？理解這點可以幫助我們確定爲何會發生這種情況，然後可能改變疾病的治療方法。”
“新技術帶來新見解。”在談到人工智能對科研的影響時，格雷德認爲，人工智能技術“在分子生物學領域產生了巨大影響”，特別是在無法僅憑序列確定蛋白質結構的領域。
“這是生物學的一場革命，我預計人工智能將帶來更多革命性發現。”格雷德說，“我期待看到人工智能將如何影響端粒長度的研究。”
格雷德教授在演播室化妝間接受大江東-復旦融媒體創新工作室採訪。蔣子怡、張思源攝
“發現端粒酶那天，我回到家開心地跳起舞來”
1984年的聖誕節，格雷德還是一個23歲的分子生物學博士研究生。她像往常一樣，走進加州大學伯克利分校地下實驗室，檢查一週前她進行的實驗有無結果：她嘗試尋找一種可以延長端粒的酶的證據。對這種酶的尋找，已持續多年。
這一天的發現，將在多年後爲她帶來諾貝爾獎。
早在20世紀70年代初，前蘇聯的生物學家奧洛夫尼科夫和美國分子生物學家詹姆士·沃森指出染色體“末端複製問題”：缺乏染色體末端複製的方法，染色體會隨着細胞的分裂而縮短，最終導致細胞衰老和死亡。
當時，格雷德的導師布萊克本與其導師約瑟夫·加爾對嗜熱四膜蟲染色體末端的研究發現，染色體末端由簡單、重複的DNA序列構成，“末端複製問題”的答案開始揭曉。布萊克本與紹斯塔克一起確定，這些重複序列使染色體穩定並防止染色體受損。他們預測存在一種酶，可以將這些序列添加到染色體末端。而當時格雷德的任務，便是檢驗是否存在這種新的酶。
1984年聖誕節這天，格雷德在實驗膠片上看到她所期待的端粒序列添加的模式，表明的確可能存在一種能夠在染色體末端添加特定DNA序列的酶。作爲一個“天生的懷疑者”，欣喜之餘，格雷德還是發出了疑問：“我看到的究竟是什麼？這真的能證明新的酶的存在嗎？”
經過9個月驗證，她與導師布萊克本終於得到答案。後來，她們將這種新發現的可以延長端粒的酶命名爲端粒酶。
格雷德在採訪中回憶起找到證據的那一天：“我回到家，打開音樂，開心地跳起舞來。”
格雷德教授在實驗室。圖片來自網絡
“多樣化的團隊能夠帶來更好的決策”
節目錄制結束，格雷德匆匆前往下一個地點，在路上和我們邊走邊聊，就像是利用課間和學生討論問題。被問及如何看待科學領域的性別平等，她思考了一下說：“情況正在改善，但進展太慢了。”
作爲一名女性科學家，格雷德很早就在關注女性在科學領域代表性低的問題，有意識地爲提升女性科學家的可見度而努力。她還參與提出一系列以預防和應對生物醫學科學領域內性騷擾問題的建議和策略，也是2019年《科學》雜誌論文《增加STEM研究人員的性別多樣性》的第一作者，呼籲消除女性在科學領域面臨的障礙。
端粒研究是格雷德幫助開拓的領域，這一領域女性科學家居多。她把這歸因於“創始人效應”：細胞生物學家約瑟夫·加爾支持女性在科研領域的發展，是他最初招募格雷德的導師布萊克本到他的實驗室工作，從而開創了一個能夠吸引和支持女性加入科研的正反饋循環。
2009年，當格雷德出席約翰斯·霍普金斯大學爲她舉辦的諾獎新聞發佈會時，她帶着她的孩子——13歲的查爾斯和9歲的格溫多林。“有多少獲得諾貝爾獎的男人，他們的孩子和我的一樣大，而他們的孩子卻不在照片裡？這很能說明問題。”她說。
格雷德認爲，在科研領域的性別平等方面，需要採取多種途徑使人們聚到一起，“多樣化的團隊能夠帶來更好的決策”。她說，“如果團隊成員都彼此相似，他們解決問題的想法也會相同。如果團隊成員各不相同，會有不同的想法，你就能更接近正確的答案。”
格雷德教授在頂科論壇現場。圖：WLA上海中心
“不要害怕去挑戰已經建立的東西”
“您投身端粒和端粒酶研究已經幾十年，是什麼激勵着您如此長時間的投入？”
聽到這個問題，格雷德的眉毛擡了擡，嘴角微微上揚，暖黃的補光燈從她眼中反射出點點光亮。
“因爲總有一些新事物出現。”格雷德的重音落在“新事物”上。
“好奇心”，是格雷德科研道路的北極星，驅動着她不斷探索她所着迷的研究問題。她出於好奇心而去做端粒研究，並全力探究當下最吸引她的、最有趣的問題，“每當我們做實驗時，當你認爲你已經回答了一個問題，就會有三四個新問題冒出來。”
獲得諾貝爾獎時，她強調這一認可凸顯了“純粹好奇心驅動的發現”的價值，“當時並不知道我們的研究會對任何特定疾病產生影響。我們只是對細胞生物學的基本問題感興趣”。
爲何好奇心如此重要？“因爲那是我們發現新事物的方式。”格雷德說，“如果沒有追隨你的好奇心，就只會發現已知的東西，而好奇心能夠把你的思維帶到新的地方。”面對學生職業選擇的困惑，格雷德鼓勵學生們堅持自己的熱情：“堅持讓你感到興奮的事情，總是一個好主意。”
面對後來者在科研方面可能遇到的問題，格雷德給出建議——“堅持不懈”。她說：“科研不順利也不要害怕，大多數實驗都不會成功，關鍵是繼續前進，進行下一個實驗，不要擔心它沒有成功。”
格雷德建議要多與人交流，“人不可能自己知道一切，通過和人交流，可以從不同的人那裡獲得不同的意見，會讓你知道你是否在正軌上。”
她和我們穿行在頂科論壇會場，對年輕一代表達了期望：“對新事物保持興奮，但同時也要持懷疑態度。不要害怕去挑戰已經建立的東西。這是創造新事物的關鍵。”
報道統籌：李泓冰
採寫指導：復旦大學新聞學院教師竇鋒昌
採訪寫作：復旦大學新聞學院學生孫素穎、張思源、蔣子怡
內容來源：大江東-復旦融媒體創新工作室
編 輯 | 秣 馬
責 編 | 小 文