(圖源：西湖大學(xué))

經(jīng)濟(jì)觀察報 記者 張鈴 知道自己獲得未來科學(xué)大獎后，柴繼杰第一時間給施一公發(fā)了封Email。

柴繼杰，結(jié)構(gòu)生物學(xué)家，施一公最得意的學(xué)生之一。2023年，在獨立科研的第19個年頭，他度過了炙熱的8月：

8月16日，因為在發(fā)現(xiàn)抗病小體并闡明其結(jié)構(gòu)和在抗植物病蟲害中的功能做出的開創(chuàng)性工作，他與合作伙伴、植物免疫學(xué)家周儉民一道摘得“未來科學(xué)大獎—生命科學(xué)獎”。

8月31日，中國科學(xué)院公布2023年院士增選有效候選人名單，柴繼杰名列其中。

過去20年，施一公常在不同場合提起這個學(xué)生，把他作為大器晚成的典型，用來激勵準(zhǔn)備投身科研的年輕人。從那些講述中，人們可以拼湊出柴繼杰的學(xué)術(shù)軌跡，那是一個不常見的科學(xué)家樣本：

14歲，拒絕接替父親的煙草收購站崗位，選擇上普通高中；

17歲，去大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)習(xí)造紙；

21歲，進(jìn)入丹東鴨綠江造紙廠工作；

25歲，做了四年造紙工人后，放棄“鐵飯碗”，決定考研；

28歲，成為北京協(xié)和醫(yī)科大學(xué)藥物研究所讀分析化學(xué)的博士生；

33歲，到普林斯頓大學(xué)做施一公的博士后，此前，他沒做過任何的生物實驗，在生物學(xué)領(lǐng)域如白紙一張；

到了2004年，成為北京生命科學(xué)研究所（以下簡稱“北生所”）首批“PI”（獨立實驗室負(fù)責(zé)人）之一，開始獨立科研道路時，柴繼杰38歲，從本科畢業(yè)算起，已經(jīng)17年過去了。

后來的故事很簡單，43歲，他成了清華大學(xué)長聘教授；51歲，成了首位來自中國大陸的德國“洪堡教授”；57歲，成了西湖大學(xué)植物免疫學(xué)講席教授。

他跑出了獨屬于自己的速度。

從造紙工人到頂尖科學(xué)家

1999年，柴繼杰成為施一公第一個博士后。那年，施一公32歲，是普林斯頓大學(xué)分子生物學(xué)系年輕的助理教授，正初次組建實驗室；柴繼杰33歲，英語磕磕巴巴、生物學(xué)知識匱乏，連生物學(xué)本科生必備的PCR實驗都不會，研究水平并不樂觀。

進(jìn)入實驗室第一天，施一公向兩位新來的博士后講了研究課題要求，語畢，柴繼杰留了下來，問：“一公，你能不能再講一遍？我沒太聽懂。”

雖有心理準(zhǔn)備，但柴繼杰的基礎(chǔ)之差，還是超出了施一公的想象。而許多年后，再提起這個學(xué)生時，施一公會說：“現(xiàn)在，我跟你簡單點講，在他研究的領(lǐng)域里面，他是世界上數(shù)一數(shù)二的科學(xué)家。”

把時間再往回?fù)埽?980年，柴繼杰正穿梭在遼東半島的田野里，幫家里收割煙草葉。1987年，他剛從大連輕工業(yè)學(xué)院制漿造紙專業(yè)畢業(yè)，去丹東鴨綠江造紙廠做助理工程師，和木頭、紙漿為伴。1991年，在工廠蒸汽和水流的噪音、工人們的牌局中，他找來學(xué)習(xí)資料，開始備考石油化工科學(xué)研究院研究生。

鴨綠江造紙廠老照片

丹東鴨綠江造紙廠效益極好，新聞紙產(chǎn)量占全國的6%。離開這里時，父母不是很同意，“工作已經(jīng)很穩(wěn)定了，你還瞎折騰啥？”

但柴繼杰不難下決定，他很清楚，自己并不適合工廠的環(huán)境。那時石油行業(yè)如日中天，工資高、福利好，他就用半年時間，邊工作邊備考。筆試通過后，前來工廠考察的老師為他在那樣的環(huán)境下堅持學(xué)習(xí)所感動。

研究生期間，柴繼杰的專業(yè)是應(yīng)用化學(xué)，上了兩年后，他覺得“沒有讓自己特別嗨的地方”，就繼續(xù)讀博，1994年考入中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)學(xué)習(xí)晶體學(xué)。晶體學(xué)跟生物學(xué)關(guān)系不大，但它是結(jié)構(gòu)生物學(xué)的重要手段之一，博士期間，他發(fā)了一篇關(guān)于晶體學(xué)的文章，他想，或許因為這篇文章，自己才被施一公選中。

施一公的答案不太一樣。他從70多份簡歷里，挑中了排在后半段的柴繼杰，是覺得這個人很“邪乎”：從造紙廠技術(shù)員，到生物物理研究所博士后，這段奮斗史異乎尋常。

在普林斯頓，柴繼杰的生物學(xué)知識幾乎從零開始搭建。他每天閱讀至少半小時英文報紙及文獻(xiàn)，用心學(xué)習(xí)各種實驗技能，施一公在儀器上操作實驗時，他就在一旁拿個小本子記。

“從技術(shù)來講，我可以說是得到了施老師的真?zhèn)鳌?rdquo;柴繼杰說。

那幾年，師生倆常一起收集衍射數(shù)據(jù)，施一公幾乎手把手教他。休息時，施一公每每把實驗室唯一的床位讓出來，自己睡地上，這讓柴繼杰感到不可思議。

在施一公眼中，柴繼杰也有些不可思議，“從來不認(rèn)為世上有什么事他做不到”。一個例子是，進(jìn)入實驗室一周后，有嚴(yán)重?zé)煱a的柴繼杰說想戒煙，施一公半信半疑。沒想到，那之后的5年，他真的一支煙也沒有抽過。

5年很快就過去了。前兩年，柴繼杰就像是一個技術(shù)員，不明白自己在做什么，第三年開始開竅，第四年開始有自己的想法。到最后，他早已發(fā)了很好的文章，受了極佳的科研訓(xùn)練。

不過這時，他依然沒太想清楚以后該做什么，一度萌生去工業(yè)界的想法。施一公勸住了他。

從一無所知到揭開奧秘

在新的十字路口徘徊時，恰逢“中國科技體制改革試驗田”北生所籌建。2003年冬天，在風(fēng)雪中，施一公驅(qū)車帶柴繼杰去往美國紐黑文國際機(jī)場附近一家酒店，參加北生所首次PI的招聘面試。

那天，13位年輕的科學(xué)家進(jìn)入了最終的面試，經(jīng)評委投票，6人順利入選，柴繼杰排在第7位。北生所共同所長王曉東問施一公，柴繼杰潛力究竟如何？施一公直言：如果繼杰和我競爭同一個高難度課題，我的勝率大約50%。

柴繼杰最終加入了北生所。多年后回憶起來，他感嘆自己的運氣，在不同階段都能遇到貴人：學(xué)生時代，遇到施一公；參加工作，是很寬松的環(huán)境，可以自由探索研究方向；獨立科研后，他又遇到了周儉民。

2004年，在北生所的紅色四層建筑里，柴繼杰重新吸起了煙。周儉民的實驗室就在對面，兩人常常交流，幾根煙的功夫，柴繼杰被全新的領(lǐng)域吸引了——植物免疫。

植物和動物一樣有免疫系統(tǒng)，具有抵抗病蟲害的能力，這早已是植物學(xué)界的共識。但在上世紀(jì)90年代之后，植物的免疫系統(tǒng)如何對抗病蟲害、如何在分子的水平行使生物學(xué)功能，成了科學(xué)家們難以求解的謎題。幾次交流后，他們達(dá)成共識：常規(guī)的研究手段已經(jīng)窮盡，結(jié)構(gòu)生物學(xué)手段或許大有用武之地。

合作就此展開。19年后，兩人終于因為發(fā)現(xiàn)抗病小體并闡明其結(jié)構(gòu)和在抗植物病蟲害中的功能獲得未來科學(xué)大獎。獲獎原因由北生所所長王曉東宣讀，他匆匆略過了展示具體研究成果的幻燈片，因為“內(nèi)容太復(fù)雜了”。

王曉東說道：“我就想跟大家講，他們做的工作就是把這么復(fù)雜的過程，一步一步地將來龍去脈理清楚，所以現(xiàn)在我們對植物如何應(yīng)對病蟲害感染才能做到心中有數(shù)，將來也可以利用這些知識來設(shè)計更好的抗病蟲害的農(nóng)作物。”

植物免疫領(lǐng)域，各種學(xué)說、名詞相當(dāng)燒腦，接觸時間不長的科研者很難搞得清楚。到北生所之前，柴繼杰研究動物，做的是細(xì)胞凋亡的課題。周儉民向經(jīng)濟(jì)觀察報回憶，兩人初次在交流中談及植物抗病時，柴繼杰“估計沒聽懂多少”。他又很快察覺到，眼前這個結(jié)構(gòu)生物學(xué)家有些“愣”，似乎什么問題都不會是難題。

抗病蛋白構(gòu)成復(fù)雜、分子量大且構(gòu)象多變，解析其結(jié)構(gòu)極為困難，國際上一眾科學(xué)家多方嘗試，也沒能有所突破。2007年，在周儉民的配合下，柴繼杰最終成功解析了第一個弗洛爾抗病蛋白的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。

但在這之后，受限于當(dāng)時的技術(shù)條件，以及科學(xué)不可避免的偶然性，他們的探索并不順利。不是每一個蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)都能做出來，同一類蛋白也會有很多變體，哪一個能做出來，往往不能預(yù)測，這如同一門藝術(shù)。長達(dá)十年的時間里，他們一邊做一些植物抗病蛋白之外的研究，一邊反復(fù)嘗試著。

2019年，兩個實驗室分別從植物細(xì)胞和體外重組蛋白實驗獲得了ZAR1蛋白寡聚的證據(jù)。最為重要的是，柴繼杰實驗室成功地在體外重組了ZAR1寡聚體，并解析了其結(jié)構(gòu)。他們把寡聚的抗病蛋白稱為“抗病小體”。這是抗病小體在國際上首次被發(fā)現(xiàn)。

ZAR1抗病小體的獨特結(jié)構(gòu)，暗示它很可能在細(xì)胞膜上成孔。此后，生化、電生理、細(xì)胞生物學(xué)和抗病功能驗證證實了ZAR1抗病小體的確在細(xì)胞膜上形成孔道，發(fā)揮鈣離子通道的作用，激活抗病反應(yīng)，從而保護(hù)植物免受感染。隨后的遺傳學(xué)和功能驗證完全支持了結(jié)構(gòu)生物學(xué)的發(fā)現(xiàn)。

國際植物免疫領(lǐng)域?qū)⒖共⌒◇w的發(fā)現(xiàn)和功能解析，視為植物先天免疫領(lǐng)域的里程碑發(fā)現(xiàn)。同行們也把兩人視為互贏、取長補(bǔ)短的楷模。

左為周儉民，右為柴繼杰 圖源：西湖大學(xué)

盯住一個問題后，柴繼杰總是推進(jìn)得非常快，對合作者也逼得很緊。他常和周儉民一起討論，下一步要做什么？涉及到需要對方做的實驗時，他會毫不客氣地問：“這個東西你做了有沒有結(jié)果？”

在生物學(xué)領(lǐng)域，很多人把結(jié)構(gòu)生物學(xué)家視為“工匠”而非“科學(xué)家”，在合作時常常給他們相對不重要的位置，把他們的工作當(dāng)成輔助或手段。周儉民覺得這并不公平，也不利于科學(xué)的發(fā)展和合作。獲得未來科學(xué)大獎后，他這樣評價柴繼杰：“整個植物抗病領(lǐng)域，因為他的加入提速了至少5-10年。”

柴繼杰則說：“我是陰差陽錯走進(jìn)了植物免疫領(lǐng)域。”

如今，在國際植物抗病領(lǐng)域，現(xiàn)有的復(fù)合體結(jié)構(gòu)幾乎都出自柴繼杰的實驗室：2007年，第一個細(xì)菌效應(yīng)蛋白和植物中對應(yīng)抗性蛋白的復(fù)合物（AvrPto-Pto）；2013年，第一個植物L(fēng)RR模式識別受體復(fù)合物（FLS2LRR-flg22-BAK1LRR）；2015年，第一個植物肽類激素的激活復(fù)合物結(jié)構(gòu)（PSK-PSKRLRR-SERKLRR）……

科研中，他永遠(yuǎn)記得一個原則，那是施一公告誡他的：結(jié)構(gòu)生物學(xué)是Structure Biology，它等于“Structure”+“Biology”，任何結(jié)構(gòu)都應(yīng)以生物學(xué)問題為本，以生物學(xué)作為基準(zhǔn)、問題和出發(fā)點。

和自己賽跑

2017年，柴繼杰獲得德國“洪堡教席獎”，前往普朗克植物育種研究所繼續(xù)開展研究。赴德之前，柴繼杰去找了周儉民，首先向老伙伴征詢意見。

周儉民覺得，柴繼杰在中國做植物抗病，交流對象實際上只有自己一個人。歐洲是植物抗病領(lǐng)域最活躍的區(qū)域，去德國，柴繼杰一定能接觸到更多領(lǐng)域內(nèi)的前沿專家，找到更多有意思的重要問題。

收獲是顯而易見的。6年后，柴繼杰要回國時，研究所專門為他開了一場離別學(xué)術(shù)會，請了國際上十幾位知名科學(xué)家參加，感謝他所做的工作。“那一刻我確實很開心，作為一個中國人，我因為我做的事得到了尊重。”

周儉民聽過一個小故事，柴繼杰在德國時，只要妻子不在，他就幾乎天天煮掛面吃，覺得這樣就挺好。“他的生活就是一杯白水”，周儉民說：“所以他能夠那么專注。”

在柴繼杰的博士研究生賈奧琳眼中，老師更像是一棵竹子，那是一種生命力頑強(qiáng)、充滿韌勁的植物，破土前會在土壤中醞釀很久。

人們在新聞中看到的成功案例，往往只占科研的1％，它背后累積著99％的失敗。柴繼杰很清楚，科研是個很單調(diào)、無聊甚至乏味的過程，他幾乎不會去想，萬一做不成、萬一通不過怎么辦，只有一個信念：只要真正努力去做，不會有太大問題。

進(jìn)入生物學(xué)領(lǐng)域之前，柴繼杰走了很長的彎路，他偶爾會想，如果當(dāng)初沒有考研，自己會在哪里？也許會一直在廠里，直到退休。“最后還是走到了正確的道路上，時間雖有些晚，也許這就是最佳的時間。”

他相信一切都是必經(jīng)之路，比如工廠4年，和科研關(guān)系不大，但給了他社會閱歷，或者讓他意識到自己至少不喜歡什么，從而就能去追求別的什么。

圖源：西湖大學(xué)

得獎后，有人問柴繼杰，你38歲才開始獨立科研，是不是有年齡上的壓力？

他回答：“也許我應(yīng)該有，但我確實沒有。”

在西湖大學(xué)，新的實驗室已經(jīng)種下了各種植物，擬南芥、水稻、本氏煙……在這里，柴繼杰要繼續(xù)他的研究，探索幫助植物提高免疫的新機(jī)制和方法，“我覺得我們有責(zé)任、有義務(wù)去繼續(xù)去做這件事，把這個問題搞清楚。”

柴繼杰告訴經(jīng)濟(jì)觀察報，自己今年57歲，如果條件允許的話，他希望工作到70歲：“我老是告訴自己，在頭腦還清醒時，我要努力去工作。”