从物理到生物的华丽转身——物理所所友程亦凡的故事

看了上面的问题，一个比一个让人觉得头大。

真的难以想象，一个人要怀着怎样坚忍不拔的毅力和怎样良好的心态才能跋涉完全程。尤其还是在老被人调侃“21世纪是生物学的世纪”的生物学科。

所友程亦凡，图片来自其个人主页

今天我们要介绍的物理所所友程亦凡，正是这样一个完成了看起来几乎不可能的事情的人。

缘起

在每年的十月，都有新的诺贝尔奖得主。

今年的诺贝尔化学奖颁给了Jacques Dubochet、Joachim Frank和Richard Henderson，表彰他们在冷冻电镜解析溶液中生物大分子高分辨率结构方法学开发方面做出的开创性贡献。

然而冷冻电镜这个故事的开头，没有人们想象的那么美好。大家或许已经看惯了“勇者屠恶龙”这样的故事，主角出场自带无数光环，引动天地异象。现实中，冷冻电镜技术在20年前还是鲜为人知，10年前依旧被嘲笑为“Blobology”雪人模型 [1] 。

在生物领域，把X光，核磁共振，电镜说成三足鼎立，都是现在的事情。

在他们从事各自的研究工作的很长一段时间里，冷冻电镜是一个非常小众的研究领域，全世界从事相关工作的课题组不超过10个。

文献中  TRPV1 膜蛋白结构示意图

这个转变之一，发生在2013年。2013 年底，美国加州大学旧金山分校的程亦凡与 David Julies 组在Nature上合作发表论文，报道了 TRPV1 膜蛋白（一种在疼痛和热知觉中起中心作用的蛋白质）的原子分辨率级冷冻电镜结构，在整个结构生物学领域一石激起千层浪。几乎在一夜之间，X射线晶体学界的著名科学家都将他们的目光投向了冷冻电镜技术[2]。

转行

程亦凡正是我们今天的主角，他的经历真的是感人又励志。

在武汉大学获得本科和硕士学位后，在1987 年进入物理所师从李方华院士进行电子晶体学方面的研究，1991 年获得物理博士学位。一个物理博士转行去做完全不熟悉的生物领域，看似不可思议，但在当时的程亦凡看来，是有点无奈的选择。

晶体外观艺术图

当时正好冷战结束，对于美国和西欧而言前苏联的威胁不再，支持科研工作的经费也随之削减，整个物理学显得略微有些萧条。转行做生物是“一个比较天真的想法”——对于如何生长一颗漂亮的晶体，程亦凡了如指掌；对于处理蛋白质，程亦凡显得有些力不从心。但不论怎么样，好歹一身晶体学和电子显微学的本领还算有用武之地。

当然对于现在的他而言，尽管自己是物理背景，但是也发现生物变得越来越有意思。他觉得，生物要解决的问题远比我们想象的要复杂，生物系统的复杂性远远超出我们的能力范畴。

面对这样一个机遇和挑战，谁又不是跃跃欲试呢？

求学

在提及早年在物理所的学习生活经历时，程亦凡至今仍然津津乐道。当初做电镜实验时候的小白楼，当时的物理所食堂名菜溜肉片，大白菜和黄瓜，听他讲述，依旧鲜活生动，让人直流口水。只不过这不像科研中做实验，尽管每天重复同样的内容，总期待着出现新的结果和灵感，但再好吃的菜也遭不住四年每天中餐晚餐地吃。“不过这么多年过去了，我还是想在所里的食堂吃一顿饭。”程亦凡如是说道。

比起生活琐事，程亦凡对于当时导师李方华院士对他严格的教导印象要深刻地多。“一天八个小时科研时间，还想获得成就是不可能的。”这是他心中印象最深刻的一句话。“我们不应该单单追求文章数量，今天解析一个蛋白质结构，明天又换一个，这样没有意义。我们要不断开创新方法去解决以前不能解决或者难以解决的问题。”正是在李方华院士这样严格的教导之下，程亦凡取得了丰硕的科研成果，当年的同学也早已走上科研岗位，担当大任。

科研

程亦凡这份对于研究的执着和坚持，正如当年的导师。对于科研领域转换过程以后始终如一的坚持，对于解析蛋白质结构新方法的不断追求和探索，程亦凡不断地身体力行，践行着他的那份追求。“尽管现在冷冻电镜方法已经很普及了，但我总是想要比别人做得更好，做出更多创新，推进整个领域。”

在他自述当初寻找教职的过程时，他是这么自我介绍的：“当我介绍我是一个物理学家，面试的系主任的第一句话是：That’s great, you know things we don’t know.（这很好，你知道我们不知道的东西。）对方能看到个人的潜质，而且给我这种环境，始终没有给我任何压力。”[3]尽管他现在从事结构生物学领域的相关研究，但是依旧与当初学习物理的过程对他的训练相互呼应。

对待未来，程亦凡希望能够从方法上获得更多的提高，包括提高分辨率和对较小蛋白的结构识别。在两年前，他已经和物理所开展合作，准备在方法论方面建立新的研究方向。

结语

尽管一路走来颇多心酸不足为外人道，但是程亦凡一直很享受这个过程。这些我们看来的不可思议，于他而言只是生活中味道略浓的调味剂而已。所谓苦中作乐，当如是。

参考资料：

[1] 清华生院院长：冷冻电镜获奖并不意味着该技术已经成熟. BioArt

[2] 清华大学王宏伟教授: 冷冻电镜的发展意味着结构生物学的终结？王宏伟，中国生物物理学会

[3] 程亦凡：从物理向生物领域的完美跨越. 知识分子