



胡俊杰研究员是我在中国科学院生物物理研究所的年轻同事,他是一位优秀的细胞生物学家,也是我上海中学的小校友。最近,他寄给我一份近300页的科普书稿——《细胞拼图》,邀请我为此书作序。我在中国科学技术大学课堂上学习细胞生物学这门课还是在20世纪60年代,现在我们研究生物化学不仅要研究试管内纯化的生物大分子的各种性质,还需要在活细胞内去验证这些分子在体外表现的性质以及在细胞内的生物学功能。我作为一个生物化学家不得不经常补课,有一个偷懒的却可能还是比较有效的方法——一旦在具体课题研究的实施中遇到细胞生物学上不明白的问题,我马上向年轻的细胞生物学家们请教,即所谓“边学边干”,在研究成果日新月异的现代细胞生物学面前我永远是个初学者。不管怎样,好奇心和求知欲让我立即读起这本书来,很快我被内容吸引。我相信许多像我这样的人,也包括中学生和大学生(无论他们是否学过细胞生物学),都会有兴趣读这本关于生命科学的科普著作。
2023年6月,我有幸作为一名发起和参与“科学与中国”巡讲活动的院士专家代表给习近平总书记写信,汇报巡讲活动开展以来取得的成绩,倡议启动“千名院士 · 千场科普”行动,凝聚院士专家群体的力量,为加强国家科普能力建设、加快实现高水平科技自立自强作出更大贡献。2023年7月20日,习近平总书记发来回信,他肯定了我们多年来积极参加“科学与中国”巡讲活动的形式和效果。他认为我们在“广泛传播科学知识、弘扬科学精神,在推动科学普及上发挥了很好的作用”。他指出,科学普及是实现创新发展的重要基础性工作,并殷切地希望我们继续发扬科学报国的光荣传统,带动更多科技工作者支持和参与科普事业,以优质丰富的内容和喜闻乐见的形式,激发青少年崇尚科学、探索未知的兴趣,促进全民科学素质的提高,为实现高水平科技自立自强、推进中国式现代化不断作出新贡献。我认为《细胞拼图》的撰写者们正是用实际行动积极践行习近平总书记的谆谆教导。
我为《细胞拼图》写序很可能会摊上“班门弄斧”的名声,但响应中央参与科普事业的号召,履行一名老科技工作者的职责,继续虚心学习,向公众和年轻读者介绍一本好的科普著作应该是我的责任也是我的荣幸。况且,《细胞拼图》是由中国生物物理学会集结多个相关领域的科学家,花费了三年多的时间,精心撰写打磨出来的。我恭敬不如从命。
《细胞拼图》作为一本科普著作有着许多与其他科普著作不同的特点,我试图与大家分享和讨论。细胞是所有生命体结构和功能意义上最基本的单位。有的生命体只有一个细胞,即单细胞生物,如细菌、酵母;而当进化到最高级复杂的人类,一个生命个体估计就有数十万亿个细胞。不同类型细胞的大小、形态、化学成分、生物功能都是不同的,但它们的结构与功能的最基本特性还是一致的,或者说是通用的。我们想揭示生命运动的本质就必须要研究细胞的结构与功能。在本书中,前10章分别讲述细胞的细胞膜、细胞核、内质网与高尔基体、内吞体和溶酶体、自噬体、脂滴、线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞骨架,这10个最基本的组成部分,用细胞生物学的专业术语说就是“细胞器”,它们逐一拼成一个完整的细胞。第11章“细胞成像”则介绍了细胞研究最关键的工具显微镜的发展历史及其对细胞生物学发展的重大贡献。
第一,这本书每章的内容都是以讲历史故事的形式展开,包括从发现现象到深入研究的过程,有时这些过程还是反反复复、曲曲折折的——从提出假设到假设的验证;从大量的实验数据到新理念和新理论的提取、凝练、升华。所以,我们读这本书就是在听一个个妙趣横生的故事,这在科普著作中是不多见的。
我们历来以传授知识为重点的教育就是老师教授、学生理解并记住,通常强调结论,至于这个结论是如何从最早(甚至与此结论看似毫无关系)的发现,经过哪些人怎样一步步发展得来的过程,教授知识和接受知识的人对此都缺乏热情,因此人们常常知其然而不知其所以然。这一点对做科学研究的危害特别大。如果人们对科学问题的本质理解得透彻,对该领域中关键进展的细节,也就是上面说的从“发现”到“结论”的过程了解得清晰,那么人们在选题、实验设计和数据分析方面就会贯穿好的科学逻辑。
第二,《细胞拼图》是用人的故事来串联细胞科学的历史故事的,或者说讲细胞科学的同时还讲了那些与发现、假设、理论直接关联的科学家的故事。他们的家庭背景、求学过程、性格特点各有不同,但那些看似偶然其实隐藏着必然的巧合事件,尤其引人入胜。其中不乏有关诺贝尔奖获得者的故事,以及一些多次改变兴趣、多次跨界、多次变换职业而最终取得成功的有趣故事。值得一提的还有一位研究内质网的科学家汤姆·拉波波特(Tom Rapoport)和他的家庭在过去百年世界格局变化中身处东西方的传奇经历。我最早“认识”汤姆是读他于2001年发表在Cell上的一篇论文“Protein Disulfide Isomerase Acts as a Redox-Dependent Chaperone to Unfold Cholera Toxin”,这个工作为我们1993年提出的假说“Protein Disulfide Isomerase is both an enzyme and a molecular chaperone.”(蛋白质二硫键异构酶既是酶又是分子伴侣)提供了极好的实验证据,而且揭示了蛋白质二硫键异构酶的分子伴侣性质是氧化还原依赖的。而第一次见到汤姆本人则是2016年在中国科学院生物物理研究所召开的一个小型学术会议上,对双方文章都已很熟悉却第一次相互面见的激动场景大家大概都有体会。后来俊杰加入中国科学院生物物理研究所,他是汤姆的博士后,这更增加了我们与汤姆的联系。所以,我们通过读《细胞拼图》获得细胞生物学知识的同时,也了解了许多知名科学家传记中的精华,真是一举两得。这在一般的科普著作中也是不常见的。
第三,《细胞拼图》中的科学故事附有许多真实的实验记录,珍贵的显微镜下的图片,为故事提供确凿的实验证据。这些“老照片”现在很少看到了。此外,本书涉及的人物都有加工过的“头像”,虽不是照片,却一眼就能识别,使读者能够认识这些在细胞生物学发展中留下脚印的科学家,“加工”为本书增添了艺术气息。
第四,《细胞拼图》里每出现一个概念、名词,作者不但给予科学上的严谨定义,而且为了让大众更容易理解,常运用“比喻”的写法。比如,作者把细胞比喻成地球上的一个个国家,细胞的“国境线”就是细胞膜,或者叫质膜,细胞内的物质各有各的“国籍”,细胞膜上同样存在一些“海关”,只有经过检验许可的物质才能按照“规矩”进出细胞。我觉得这些比喻十分恰当,细胞膜的概念马上鲜活起来了。
愿这本《细胞拼图》能成为打开科学之门的一把钥匙,为读者点亮探索生命世界的热情,也为中国生命科学的未来播下更多希望的种子。
中国科学院生物物理研究所研究员
生物化学家
王志珍