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愛飆車的非典型女科學家黃超蘭:像玩車一樣玩質譜

導讀


質譜技術(Mass Spectrometry)通過測定蛋白質分子的質量而進行蛋白質分子的鑒定,並能得到蛋白質分子的修飾和分子相互作用等信息。然而質譜技術在生命科學領域的應用並不完美,也正是很多難題的出現促使了質譜技術的研發和更新。國家蛋白質科學中心、中科院上海生科院的黃超蘭研究員就是專攻這類難題的科學家。「質譜」之外,她飆車、通宵跳舞、染紫色長發、酷愛推理小說,這位被稱為「最不像科學家的女科學家」,42歲成為一名混血男寶的媽媽之後對幼兒教育也頗有見地。在大陸、香港和歐美有著豐富求學生活經歷的她,是如何遊刃有餘的行走科研人生的江湖的?接下來的文章將為你展現個性十足的黃超蘭。


記者柯雨曦

編輯李娟

愛飆車的非典型女科學家黃超蘭:像玩車一樣玩質譜



大學時期的黃超蘭

求學之路


質譜是我心愛的玩具


黃超蘭的求學之路是一首高低起伏的圓舞曲。她說:「進入香港大學的研究院之前,我屬於還沒開竅的那種。」畢業後應該貪玩,回自己母校當了高中老師,一玩就是三年。忽然有一天看清楚當老師不適合自己,於是就跑去港大考研究生,從此找對了情人,對科研死心塌地,愛得難捨難分。


「喜歡接受挑戰寫在我的基因里,」黃超蘭說。她最初步入質譜領域,就是源於對挑戰新事物的熱情。支志明教授是她在香港大學化學系時的博士導師,這位中國科學界大牛,在化學領域世界聞名。他很早就意識到質譜技術的潛力,希望有學生來開拓這個領域。黃超蘭欣然答應在這個全新的地盤上闖蕩。當時在香港專門從事質譜研究的人只有兩位,黃超蘭選擇了現已退休的香港理工大學曾振威教授,同時師從曾教授的老師,加拿大多倫多大學的質譜著名前輩 AG Harrison 教授,開始專攻基本原理質譜 (Fundamental Mass Spectrometry),也就是質譜機理本身。研究氨基酸和肽段,在氣象中的裂解原理(fragmentation mechanism)及其熱動學性質,從此和質譜機械,各種分析器,及其背後的不同物理化學基本原理玩兒得廢寢忘餐。


「我喜歡車,喜歡飆車,我熱愛質譜儀器,喜歡把質譜技術發揮到極致。車和質譜都是我心愛玩具。」

黃超蘭在研究質譜基礎理論的過程中看到了質譜在生物大分子中的潛力,開始開拓這一新興領域。「記得那是2000年的某一天,我讀了後來的老闆 John Yates 的一篇文章,當時腦子裡靈光一閃,便認定了一定要把質譜技術應用到大分子上。」那時質譜都是化學系的儀器,和生物學家們的關係還很遠,在美國蛋白質組學也剛剛起步沒幾年。兩年後,諾貝爾化學獎頒給發明ESI的約翰·芬恩(John Fenn)和發明 MALDI 離子化方法的田中耕一,因為他們,質譜這個物理和化學的利器,終於能進入生命科學領域,使生物學研究有了突飛猛進的發展。黃超蘭受到了很大的鼓舞,更加堅定地要在質譜技術應用在生命科學上的這條路上走下去。於是乾脆就直接去了美國斯克利普斯研究所(The Scripps Research Institute)的 John Yates 實驗室訪學,做博後,做科研,更被 John 勸服放棄了她拿到的美國東北大學的 PI 聘書,留在 Scripps研 究所任永久資深科學家。在美科研工作生活八年,直到2013年被中科院人才招聘回國建設國家蛋白質中心,主管質譜系統,成為中科院上海生科院的研究員。更在2014年以第一的答辯成績獲得了「科學院引進傑出技術人才」的榮譽。

愛飆車的非典型女科學家黃超蘭:像玩車一樣玩質譜



博士畢業。@HK Stadium


玩轉科研

多學科碰撞下的質譜研發


在黃超蘭看來,會使用質譜和研究質譜技術本身兩者不太一樣。「開車時間長,不等於開得好;開得好,不等於真正喜歡或懂得玩車,」黃超蘭打了一個比方,「多年的老司機也許很熟悉常開的路,也一定程度熟悉自己的車,但是他們可能並不深入清楚地了解汽車行駛的原理,也沒興趣去了解。而喜歡車,玩車的人追求車的性能,對構造和功能都了如指掌,能根據駕駛的需求設計和製造,提高性能,玩出新鮮的花樣,運用到極致。看過《頭文字D》這部電影的人會明白我說的意思。」 如今質譜技術開始普及,一次大型質譜學術會議參會者動輒數千人,然而其中真正「做質譜」的可能也還不過數百人。


為了向中國科學家提供一流的科研服務,國家斥資在上海興建了第一個生命科學領域的大設施:國家蛋白質科學中心。作為中心主任助理,並建設管理整個質譜分析系統的黃超蘭,就是這樣一位熱愛並精通質譜技術的「玩車人」,帶領著自己的團隊將質譜技術運用得爐火純青。這個團隊胸懷雄心壯志,「我們不只是提供最優秀的設施和服務,更致力於研發尖端技術,挖掘質譜技術的潛力。」


黃超蘭把從美國質譜頂尖的 John Yates 實驗室學成回來的前沿技術應用到極致,促進了全國許多生命科學家的科研成果,並使之提到了新的高度,在兩年半的時間裡,質譜系統發表和在投的高影響因子期刊的文章共有16篇之多。「我要建立的不是一個普通的質譜核心設施(core facility),我要提供的,是每個生命科學家最好的技術合作夥伴。正因為此,我的團隊必須做研發,否則這個系統,或者任何系統都將會很快走下坡路。」黃超蘭說。

因此,在中國目前體制並不利好這樣的理念底下,她的團隊還在困境中攻克質譜技術在生命科學應用上的各種難題,包括高通量蛋白質組學的絕對定量,單細胞的蛋白質組學,為特定的重要研究對象量身定製技術,揭曉分子量達到兆道爾頓級別的蛋白質複合體結構和組裝拆卸動態,發現它們的「社交網路」,捕捉和其他分子的相互作用…… 「我很感謝我的團隊成員,他們的背景各異,但有一點是一致的,那就是對研發、對挑戰新事物的興趣,而從不滿足於朝九晚五的工作。」深刻理解質譜技術需要物理化學的訓練,而將其應用於蛋白質組學要涉及不同組分的分離,這又需要分析化學的背景,解析數據還要涉及生物信息學,多個學科在此碰撞。黃超蘭說:「我「玩質譜」所以我懂它,所以知道怎樣把它應用到極致,這樣才能更有效的把生命科學研究提高到一個新的層次。讓我高興的是,我以前的美國合作者還是繼續把樣品寄到中國來跟我合作,還有國外一些不認識的人,看了我文章後,寫信來要求合作的,這些都證明了「要有好的科研,才會有好的合作」的理念是正確的。」

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2005年以訪問學者身份剛到美國。(攝於聖地亞哥)


出生在上海,從小隨父母輾轉,小學、初中階段橫跨上海廣州兩地,之後移居香港,在那兒開始高中、大學、研究生的人生重要階段……黃超蘭在大陸、香港和歐美的豐富經歷,讓她充分體會到中西文化的長短處,體會到兩者交融的可貴性,對許多問題感觸很深。


「我非常希望我們的國家更好、更強大,這種愛像『眼睛』那樣,容不得半點灰塵。所以我對國家一些不好或做得不對的地方,可以說是『愛之深痛之切』。」黃超蘭認為,國家現有的制度傾向於割裂研發與服務,甚至割裂技術和科研,這是很不明智的。缺乏完善的制度來保障長期規劃的有效執行,各級機構的新一任領導班子上任後往往不能延續之前的體系;缺乏有效的人才機制,研髮型人才即使做出了漂亮的工作,也難以在單位獲得博士學位的認可,晉陞也阻力重重。


「國家地大,人多,教育水平參差,人心參差,歷史原因太多,等等,當中國的領導者的確是一個世界級的巨大挑戰。可是正因為這樣,讓真正為國愛國的有識之士,有世界視野,精通中西文化,能夠為國家作貢獻,能夠為國家獻良策才尤其重要。完善的人才體制是國家發展的必要保障。可是往往國家有很好的政策,但是沒人執行,或執行起來很偏離應有的效果。」 黃超蘭坦言在目前的體制底下,爭取和留住人才是非常困難的一件事情。

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與 John Yates 教授在學術會議上


科學素養


只用理性和數據說話


但是,不論「技術與科研」的爭論如何,科學家的某些特質應該都是一樣的。「偵探,玩車人,醫生,寶藏挖掘人」黃超蘭覺得都像在形容自己的科學家身份。


「好奇,熱愛,喜歡探索,鍥而不捨,勤奮。這些都是。缺少一樣都會讓你容易會氣餒或者會滿足,甚至放棄。」黃超蘭認為,不好奇就不會深入,會停止探索,不熱愛日子就會過得很苦,會變得急功近利。輕言放棄或懶惰,成功機會一定會低。「我從小到現在都特別喜歡看偵探小說,玩偵探遊戲,喜歡尋寶、解謎、邏輯推理。做研究有點像做偵探,先看到一個現象,然後抽絲剝繭,去發現現象背後所隱含的理論或者真理。所以邏輯推理,分析,批判性思維這些能力都是一個科研工作者必須要有的最低裝備。」專註力是黃超蘭的另一個強項。「遇到一個問題或者一個困難,我會自動切換到"問題-解決方式」導向的模式,第一反應是腦子裡出現一堆程序,一堆處理問題的"protocol(方案流程)或 SOP(標準操作程序)"…… 我稱之為機器人模式。我會把情緒,心情,等等各種各樣和『人』相關的因素自動屏蔽掉,不讓它們去影響我的判斷和分析,只用理性和數據說話。」

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博士畢業留校港大


女科學家


叛逆人生的生存智慧


黃超蘭不止一次聽到別人對她說,「你是我見過最不像科學家的科學家」。這個可褒可貶義的評論她並不太在意,「也許是因為我比較時尚,頭髮又染了紫色。」她笑說。這個進入化學系做 freshman 的女生,長發及腰,穿長裙子,外表斯文,總被問是不是讀英文系的,也喜歡這樣被「誤解」。她說這樣很好玩兒,特別是讓自己導師「跌眼鏡」。她在香港大學讀博期間,不瘋玩的時候就膩在儀器旁邊,陪伴它,和它談情。「一次周末,支志明教授看到我半夜還在實驗室里,他說『Catherine,你真讓我「大跌眼鏡」』(他的意思是說我外表看著不像那種耐得住寂寞一個人對著沉悶的質譜儀器做科研的人。)我說,『老闆,其實昨晚我已經跳舞跳通宵了。』」黃超蘭笑著回憶道,「Work hard while you work, play hard while you play」,我一直認真奉行著這條父親給的家訓,因此一直非常快樂」。

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博士畢業,與導師支志明教授。(攝於香港大學)


關於女性科學家,從小接受強調個體的獨立和自我實現的西方教育的黃超蘭有自己獨特的看法。許多女性科學家常有這樣的心態:如果不能同時完全兼顧科研和家庭,無論是為科研放棄家庭還是反之,都會感到很不甘,覺得自己始終在做出犧牲,埋怨環境剝奪了自己最寶貴的東西。黃超蘭認為,自主地選擇了自己的生活方式、在科研和家庭之間做出了取捨之後,再為失去自己放手捨棄的東西而抱怨十分有害。一個人有決定自己成為怎樣的人的自由,也應當為之承擔責任。黃超蘭說,許多人之所以始終無法實現理想的生活狀態,是因為沒有想清楚自己真正想要什麼,所以總是吃著碗里瞧著鍋里,患得患失,把自己置於不開心的狀態之中。「我是一個非常獨立自主的人,不喜歡隨大流,不喜歡覆規蹈矩,自由意志對我非常重要。所以我總是很清楚我想要做什麼,在做什麼,為什麼這麼做。比方說社會上總有不成文的規則:什麼時候該結婚啊,生小孩啊,等等,這些對我來說從來都不會構成壓力,因為我從不會去理會和在意別人說什麼。這大概也是我的專註不受干擾的能力的一種表現」。黃超蘭是一個要麼是零要麼是一百的人,要麼不做這個事情,當你開始做了你要把它做好為止。42歲生第一個寶寶並且遊走於母親和科學家之間的角色怡然自得,樂趣無窮,也是她與眾不同的地方。


作為女性,她認為自己不是女權主義者。她認為人應該首先不論性別,先要有相互尊重、有區別於野獸的人性;然後再考慮性別,女性與男性是不同的,兩種性別根本應該互相了解,取長補短,而不是互相競爭和仇視。男性應該履行男性的特質和角色,女性應該履行女性的。「有人說女性越來越厲害了,越來越多的女性成為科學家,企業家,高管等等,曾有朋友開玩笑說,可能不久就會回到母系社會了。這對我來說是很自然的事,因為我沒有「性別競爭」的包袱。性別歧視,某種程度上和性別無關,因為歧視存在於任何領域,不止性別,包括強弱,貧富,種族,等等,這是人作為「人」的一種本質性的劣根性。」


雖然按社會或生理的定義,媽媽當得很晚,但晚育對黃超蘭來說也是十分自然的事情。成為母親之後,就要去履行母親的義務,給孩子無條件的愛和良好的教育。「我是一個非常關注幼兒教育的職業媽媽,還不算是虎媽,比較平衡。從小就讓孩子知道媽媽是有事業的,但是不會因為這個而缺乏對他的愛和教育。要他長大明白,每個人都要努力工作,要努力為家作貢獻,要成為對社會有用的人。作為女科學家,和自己獨立帶孩子,要如何在家庭和工作之間保持平衡?「分配好時間,提高自己的效率。做出取捨(比如減少自己的娛樂比例來陪伴教育孩子),然後熱愛你的取捨,讓所有的時間都是有效的(quality time)。還有就是我比較善於找人幫忙。」她笑著說,「我是一個happy mom,遺傳給兒子了,他也是一個快樂寶寶。在家最多的就是笑聲。」


選擇了一條道路之後,黃超蘭就會義無反顧地去做。三年前,她抱著剛出生四個月的兒子回到中國,投身蛋白質中心的建設,同樣事業有成的孩子父親則留在美國,定期乘飛機與母子相聚。外人覺得她過得很苦,但黃超蘭並不這麼認為。她專註於做自己喜歡的事情,把質譜儀器像玩車一樣玩得滾瓜爛熟,看著蛋白質中心和自己的孩子一起成長,而非抱怨自己沒有而想要的東西。黃超蘭自豪地向我們展示兒子的照片:三年里,他已經從初生的嬰兒成長為一個陽光快樂聰明善良的混血小帥哥。

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黃超蘭的兒子


感恩人生


帶著使命跳舞


黃超蘭覺得自己的人生沒有什麼值得去評論。總有人比你更幸運更精彩,也總有人比你更不幸更落魄。「古人的智慧我很喜歡:謀事在人,成事在天。某事就是過程。結局就交給天好了。我是個很享受過程的人,欣賞並享受過程中的所有酸甜苦辣,因此每一個生活階段我都覺得它很好,儘管有時在世俗的看法中並不算好。」


讓她唯一覺得值得談的是感恩。「我的人生足跡離不開其他人。比如父母,灌注了大量心血為我創造良好的受教育的條件,給了我無條件的愛和支持。我還遇到很多好導師,好朋友,他們在我不同的時期對我有不同的啟蒙,幫助,啟發我對科研、對專業的興趣,讓我變得更加成熟,對生活更加熱愛。沒有他們我的人生會很蒼白,因此我很感謝這些人。我慶幸沒有錯過他們。」


黃超蘭說每到一定的時候,她會有一種使命一樣的意念出現在腦海里。是一種非常強烈意願想要去做一件事情,會促使她去計劃,去準備,然後就會心無旁鶩地朝那個方向走。「當你心無旁鶩的做一件事情,你就會成功」,她說,「把質譜技術真正應用到臨床上,服務精準醫療,服務人類健康就是我現在的使命。」聊起自己工作內外的盡興玩耍,黃超蘭舉手投足間儘是自信和從容,她新挑染的五彩長發分外炫酷和美麗。這顯然不是「居里夫人式女科學家」的風格,質譜似乎也不是女孩子應該學的東西,但生命的魅力正是在於能充分展現天賦的獨特個性。黃超蘭正是這樣一位科學家,她帶著職業的使命和夢想,在科研的廣袤大地上盡情的跳舞。

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黃超蘭與她的團隊在實驗室


天命就是你一直期望去做的事情。……人們敢於夢想,期待完成他們一生中喜歡做的一切事情。


—— 保羅·柯艾略《牧羊少年奇幻之旅》(The Alchemist)


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