饒毅的科學成就

饒毅的科學成就 魯白　　近期，享有國際聲譽的神經科學家饒毅，在中國科學院院院士評選中，沒有進入生命科學與醫學部的30名候選

河南食品網訊：

魯白

　　近期，享有國際聲譽的神經科學家饒毅，在中國科學院院院士評選中，沒有進入生命科學與醫學部的30名候選人名單，引起國內外媒體討論及公眾熱議，甚至海外華人社會的關注。此番熱議也引出一個問題：饒毅的學術水平究竟如何?不少讀者和學界人士也希望對饒毅的科學成就有所了解。作為一個與饒毅一起出國留學，并在學術界同行28年的神經科學家，我想就饒毅對科學的貢獻作一簡單介紹。

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　　從1985年出國留學，饒毅先后師從著名科學家舊金山加州大學的詹裕農和哈佛大學的Doug Melton。其后在華盛頓大學和西北大學任教，饒毅二十多年基本上是一位發育神經生物學家。饒毅實驗室對科學的貢獻主要有以下幾個方面：

　　神經細胞軸突生長的調控：

　　神經細胞(也叫神經元)用以輸出信號的軸突(一種很長的細胞突起)是怎樣生長的?軸突很長，在腦的發育過程中，軸突是按嚴格的路線來生長的。例如，脊髓中的中介神經元，先要從脊髓背外側向腹內側生長，在中線處要克服阻力走向對側，過對側后又急轉向上，長向中腦。神經軸突為什么能如此精確地生長，是發育神經生物學中的一大難題。

　　1990年代初，舊金山加州大學的年輕教授Marc Tessier-Lavigne一舉找到了軸突跨越中線的吸引性指導分子，叫netrin。隨后，斯坦福大學的Corey Goodman也發現了另一組軸突調控蛋白，叫samopholins。當時，Tessier-Lavigne是公認的科學界的大明星(2005年當選美國科學院院士，現為洛克菲勒大學校長)，Goodman 則是功成名就的大師，很年輕時就是美國科學院院士了。他們兩家實驗室幾乎主導整個領域。所以，在他們主攻第三類軸突調控分子Slit時，根本沒有想到過會有對手，而這個對手還是初出茅廬的饒毅。當時Tessier-Lavigne和Goodman 分別在小鼠和果蠅模型上尋找在中線上的排斥性的指導分子，并不約而同地找到了分泌蛋白Slit。饒毅實驗室則獨出奇境，發現嗅球細胞的軸突生長，也受到排斥性分子的調控。根據果蠅slit突變體的表型，他們猜想到這個排斥分子可能就是Slit。于是他們設計實驗證明，嗅球神經元軸突上表達Slit的受體Robo,而Slit則表達在嗅球神經元軸突要經過的隔區，對其起排斥作用。這樣，他們用不同的體系證明了Slit通過Robo介導神經軸突的生長。1999年，饒毅，Tessier-Lavigne和Goodman三個實驗室在同一期《細胞》上發表三篇論文，報告Slit對軸突生長的調控，成為當時科學界的一個重大突破。饒毅在這場與國際一流大師的競爭中脫穎而出，展示了其獨到的科學洞察力和堅實的原創實力。

　　神經元遷移的分子機制：

　　在大腦發育過程中的一個有趣現象是，腦神經元出生于大腦皮層的最下層，然后遷移到達其最終的位置。一百多年前，科學家們就猜想大腦皮層中的神經元是遷移而來的。1961年，Sidman首次直接觀察到大腦發育時神經元的遷移。神經元的遷移的精確性對神經環路建立至關重要，遷移的錯誤將導致嚴重的神經疾病。因此，科學家們一直想找到能夠控制神經元遷移的細胞外分子。直到1999年，饒毅實驗室報告了第一個調控神元遷移的分子-Slit。他們發現Slit對遷移中的神經元起到一個排斥的作用，使它們沿著一定的軌道走而不會“脫軌”。Slit是一個分泌蛋白。饒毅和他的同事們設計了一個非常漂亮的實驗。他們將遷移神經元放在兩塊表達Slit的組織之間。發現如果放在靠左，神經元就向右走，反之則反。如果放在正中，神經元就直線走。這就證明了遷移神經元能夠感受其左右的Slit的濃度梯度，來決定其走向。饒毅實驗室的這項研究成果，在調控神經元遷移的分子機制的認識方面意義重大，是可以進教科書的工作。饒毅實驗室隨后又發表了一系列論文，證明Slit不僅調控多種神經元的遷移，而且能指導白細胞和血管細胞的遷移，從而對炎癥和血管形成有重要調節功能。因此，饒毅的Slit研究工作對細胞遷移的理論有普遍意義。

　　神經元極性的形成:

　　神經元具有多個接收信號的樹突和一個輸出信號的軸突。早在19世紀，神經科學的鼻祖卡哈爾就發現，神經元是極性化的細胞，有多個輸入，一個輸出。他將此稱為神經元定律。為什么一個神經元只長一個軸突呢?2002年，因為中科院上海神經科學研究所一個實驗室的搬遷，饒毅開始接手指導留下的研究生蔣輝，郭偉，梁新華，通過一系列精巧的實驗證明，細胞內的信號分子GSK3β對控制神經元極性至關重要。他們發現GSK3β具有抑制軸突形成的功能。當神經元內GSK3β活性增高時，軸突不能形成。反之，GSK3β活性受到抑制時，會形成多個軸突。更有趣的是，當他們對已經長了3天的神經元加GSK3β抑制劑時，能夠使已經形成的樹突轉變為軸突。這項工作2005年在世界頂級學術刊物《細胞》上發表。也是該刊自1980年發表中科院微生物研究所陸德如等三位學者關于大腸桿菌Tn2轉座子轉座性質的文章后的25年來第一篇全部在中國國內做出來的研究論文。需要指出的是，該發現不能算是揭示調控神經元極性化的分子機制的首創。日本的Kabuchi實驗室在幾年前已經發現了幾個與GSK3β在同一個信號通路上的分子，并在同一期《細胞》上也報告了GSK3β對神經元極性的調控。盡管如此，饒毅實驗室的該項工作證實了一條控制軸突發起的信號通路。因此被認為是發育神經生物學中一項重大發現。

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　　2004年，饒毅在北京生命科學研究所建立了實驗室，除了繼續神經元極性研究外，開始了社會行為的分子基礎方面的研究。2007年全職回國后，饒毅把主要研究方向從神經發育分子機制轉到社會神經生物學，即社會行為的神經機理分析。研究領域的轉型非常耗時且極具挑戰性。但饒毅以興趣廣泛知識面博大著稱，他研究生時期打下的果蠅遺傳學基礎，使他能很快進入這個全新的研究領域。他在分子和發育神經生物學方面的多年積累，也使他進入該領域不久就有獨到的建樹。

　　分子社會生物學：

　　迄今為止絕大多數的生物學研究都集中在生物個體內部，如肝臟是怎么工作的，腦怎樣調控心臟，甚至腦中哪一部位參與個體的學習記憶、邏輯思維，等等。而社會生物學則要研究動物之間的相互作用，例如競爭，侵略性，友誼，同情心，求偶，性取向，等等。這個領域的研究始于20世紀初，但近百年來幾乎沒有什么實質性進展，對社會行為的神經環路和分子機制的了解極少。而饒毅經過幾年的努力，發表了三篇有影響的論文。

　　第一篇論文于2008年發表在《自然—神經科學》，揭示了一種叫鱆胺神經遞質(神經元之間傳遞信息的分子)對果蠅之間爭斗的作用。競爭行為對種系的進化極為重要。優勝劣敗，種系內的爭斗，導致了優勝者對資源的控制及和異性交配方面的優勢，從而使種系得以生存和進化。這種爭斗行為是由什么神經遞質介導的?饒毅和他的學生們證明，腦內沒有鱆胺的果蠅打架減少，而增高腦內鱆胺則激發果蠅的攻擊行為。他們還精確到發現5個鱆胺神經元的重要性。

　　社會交往對動物的行為甚至生理功能都有影響。在群居動物中有一個有趣的現象，即從小一起長大的雄性動物之間不會打架，而獨養長大的雄性則非常好斗。今年，饒毅小組又在《自然—神經科學》發表第二篇打架機理方面的論文，發現群養的雄性果蠅會釋放一個叫cVA的揮發性外激素分子，作用于對方嗅覺系統中含Or65a受體的神經細胞，起到抑制打架的作用。單獨飼養的雄蠅從未聞過cVA,故好斗。但單養的雄蠅如果長期接觸到群養雄蠅的cVA，其攻擊水平也會降低。cVA作為外激素被認為可以急性誘導雄蠅打架。饒毅小組的工作揭示長期接觸cVA還可以抑制群養的雄性果蠅之間的爭斗。同一個外激素分子，在不同時程作用于不同受體細胞，起相反的作用。足見生物世界的奇妙。

　　我以為，饒毅回國后做的最精彩最重要的工作，是今年在《自然》發表的論文。該文研究的是性選擇問題。異性相吸是生兒育女和種族的延續所必需的。但同性和雙性性行為在低等和高等動物中都有報道。饒毅和他的同事們將合成五羥色胺(5HT)的酶Tph2在腦中去除，雄性小鼠便失去了對雌性的興趣，而顯示出對同性的性行為。如果給它們注射5HT的前體5HTP,30分鐘后動物便恢復了對異性的興趣取向，說明成年動物的腦也是非常可塑的。這項工作第一次在哺乳類發現了腦中控制性選擇的分子機制，無論對生物學知識的擴充還是對社會學研究都有重要意義。

　　分子社會生物學是一門嶄新的學科。饒毅在短短幾年中，完成了研究領域的轉換，在分子和神經通路的水平上，解釋動物之間的相互作用，包括性取向，競爭，群居等社會行為，取得了驕人的成績。饒毅實驗室已經在分子社會生物學領域取得國際主導地位。他們的工作，不僅對神經科學有重要的貢獻，還對社會的現實問題有潛在意義。

　　(來源：文匯報)