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中国科学的发展与挑战(生命科学为例)
[, W) K2 B5 {, c% W中国科学的发展与挑战
0 v( w) O/ `5 f$ o/ B──以生命科学论文在国际期刊上的发表为例
+ A& L2 F2 j" E4 Z* o E; C) O饶 毅
3 a+ i& d6 B( Q- d' Q6 i3 j; u: V本文在简要回顾中国科学史的基础上,介绍一些近年研究的内容,肯定中国科学令人乐8 O0 }# ]. S! Q9 Q
观的进步,并讨论可能的意义。同时也指出,中国优秀论文总量仍不到世界的1%,低於# N: ]. H! _7 O! ~# X# W X' _8 P
中国经济在世界所占的百分比,也不能适应中国持续发展的要求。中国科学的规模需要+ R- U. F5 g! [9 W
相当程度的扩大,质量有待进一步提高。中国科技还存在、面临许多问题和挑战。
& A9 N- [' t/ f& _3 x一 中国生命科学研究史上的优秀例子
8 T: r( Z5 R+ H8 P 一个国家的科学研究状况,可以从其发表论文的情况反映出来,本文将主要从生命7 k1 Y, Y' P. c6 G: P: S3 ^6 W
科学的研究来讨论中国科学的发展。一方面我对这个领域有一定的判断力;另一方面,# c; h% |) S4 F% M
由於生命科学是科学技术最重要的组成部分之一,可以反映科学主流。讨论中国论文发
2 L& J/ h* J6 K- T& d表情况前,先谈两个背景:中国生命科学的历史;优秀科学和著名杂志的关系。, T+ R& c; I/ ?5 q$ D
奠定中国生命科学研究的是20、30年代协和医学院生理系的林可胜和生化系的吴宪0 x+ X6 a4 u1 E2 ~: C% {, s& @7 [
。他们不仅研究出色,而且培养和带领了其他研究者。林可胜在胃肠道生理和神经生理! Z+ P- `( N1 q
有优秀工作。1942年,他在中国当选为美国科学院外籍院士,是近代历史上第一位为世" r H, j+ X( n* d; b. f
界科学界推崇的华裔科学家。1965年,又当选为美国科学院院士。当时华裔美国院士有
4 |; k( Z7 ]1 d4 v o- w:物理学家吴健雄(1958)、数学家陈省身(1961)、应用数学家林家翘(1961)、物
* }) O n1 _! a5 H6 O理学家李政道(1964)和杨振宁(1965),其中只有林可胜的工作主要是在中国做的。
4 M' J2 x% C6 l, z8 E: H吴宪在生化和营养方面有出色的研究。他在哈佛留学期间对血糖分析方法有重要改进,1 N2 }5 h' }8 M! c; A
回国後研究蛋白质变性,达世界领先水平,他的妻子严彩韵和助手刘思职等也参与这些
: f" |; q' k4 |- [1 g. p5 D' @工作。中国现代遗传学奠基者、先後在燕京和北大的李汝祺於1923-26年在美国哥伦比亚
6 z5 p, x7 N; C+ @# [- R" e. l% ]大学摩根(Thomas Morgan)小组作研究生,他本人以及与摩根的杰出技术员布理奇斯(# E! g$ [- L& q
Calvin Bridges)合作研究了染色体畸变对果蝇发育的影响。1927年他在第一期《遗传9 g) l# @* s+ w
学》杂志发表的论文,确定了包括一个叫Notch的基因的致死期,而Notch至今仍然是发
@' U G* i1 T, d! e育遗传学家的重要研究对象。药理学家陈克恢於1923-25年在协和医学院药理系短期工作. ]+ z( S- c+ z& d/ l6 V; J" m
。他从中药麻黄中提取和研究麻黄素,其中对麻黄素的药理作用的研究使他扬名世界药
# ? b4 V8 y& x/ B7 M1 G( f& L" D理学界。他的发现是中国药学家对世界的一个贡献:现在一般西方日常用的感冒药里都( O, e1 k6 [0 I/ X1 o
有他研究的药物成分,中药如此成功地成为西药的例子迄今还是很少的。1925年後他再' W- B. D. a x1 H( i
到美国学医并获医学博士学位,以後更成为美国大药厂礼莱药厂的研究部主任和美国药
( N! `* W6 a7 \8 \6 B8 X2 `) S" Z理毒理学会理事长,但他最有名的工作还是在协和做的。植物生理学家李继侗和学生殷0 V7 U* C7 H, m& b9 z
宏章在南开大学的研究发现了光合作用的瞬时效应,他们的论文1929年发表在英国《植- B& ~; m8 j3 d; P$ L
物学志》,70年代仍为美国同行列为光合作用研究史上的重要工作。植物学家罗宗洛对9 x* J4 L# |4 o5 ?
作为植物氮源的硝酸盐和铵盐的比较研究,得到了有应用价值的结果。先在协和、後在# A$ |9 _$ e: v0 u
中国科学院上海生理所的冯德培,对神经传递研究有重要贡献,他在30年代对神经可塑' }% D% t& G7 @0 W" Q# x* d
性的开拓性研究多年来被哥伦比亚大学坎得尔(Eric Kandel,2000年诺贝尔奖得主)推
' o% s& I) z. B2 H( ?" | t崇。1986年,冯当选为美国科学院外籍院士。30年代协和生理系的张锡钧对中枢神经系
4 n# Z+ t- l, a; y6 m0 Z统内化学传递和乙酰胆硷递质作用有重要水研究。以後在中科院细胞所的庄孝,他在30
0 `. m) |" `" I* J% f7 f7 S' n年代对胚胎诱导的研究工作到90年代还被英国科学家在《自然》杂志上引用。一些早期& a7 ` ~7 m$ a! [( B) v8 z. M+ g
中国生命科学家的研究,除了吴宪的起初是发表在《生物化学》上以外,多数都发表在
]& E8 r: h% p7 @* O英文的《中国生理学杂志》上。因为他们的研究水平高,使得这个杂志受同行重视,如
( z2 C8 g$ ?* i8 Z当时在澳大利亚的神经生物学家(以後的诺贝尔奖得主)埃克尔斯(John Eccles)也读
' C9 @8 F, o3 \5 ^* h& n《中国生理学杂志》,吴宪在这个杂志的文章也被《自然》介绍。
- e' x! J9 O" J" p" G$ i 50-70年代的30年里,中国大陆科学家一般不被允许到国际杂志发表论文。当时台湾
W0 Q; {( ?' c# G9 c$ N科学力量单薄,大陆有些很出色的工作,但没有在国际杂志发表。这些成果包括:1955
7 {9 `( t. Q+ P, Q$ G: ]年北京生物制品研究所汤飞凡等用鸡胚接种方法从沙眼病人的眼结膜刮屑物中分离培养
& J! x& r* s+ M$ u' l到沙眼病原体;1958-65年合成胰岛素(参加机关有中科院上海生物化学所、北京大学、( w F' |3 ]: @. Y# [+ J* ~
中科院上海有机化学所等,组织者包括王应睐,1982年国家自然科学一等奖获得者为钮
8 s& _: x$ \/ |: b经义、龚岳亭、邹承鲁、杜雨苍、季爱雪、邢其毅、汪猷、徐杰诚;其中汪猷和邢其毅
2 J$ O1 _" `( |+ S( o0 `; c1 ~等负责合成A链、钮经义和龚岳亭合成B链,邹承鲁、杜雨苍等使单独合成的两链结合起
1 |0 j1 Z7 X% Z7 d: ?- D来;这项工作在60年代就为英国剑桥大学教授、诺贝尔奖获得者肯德鲁爵士 [John C. 7 ]% t1 z% e) J: F, X
Kendrew] 和瑞典皇家科学院诺贝尔化学奖评审委员会主席蒂塞利乌斯 [A. Tiselius]
6 ^) T+ ]& D3 C- n1 \等高度评价;蒂塞利乌斯曾说:「你们能从书上学到原子弹的知识,但学不到人工合成
2 r1 _1 M' X# Y) w. w7 v. a, O胰岛素。」);生化所曹天钦对原肌球蛋白的研究和球蛋白轻链的发现;60年代初科学
0 W; B, N5 |2 [: x8 D) P' y院上海药物所邹冈和上海第一医学院张昌绍发现吗啡镇痛的脑内位点,对於镇痛研究有
0 l5 m3 ?3 V( c8 |6 E推动(他们1964年的英文论文发表於《中国科学》,1991年美国科学索引机构发现这篇$ W! L6 s0 ~* q; {7 E. E& I5 b+ V- N4 X
论文在其领域的引用率最高);上海脑研究所张香桐长期在运动皮层、神经元树突生理
9 L8 A+ C9 V2 c功能和针刺镇痛的神经机理研究等多方面作出了重要贡献;上海植物生理所殷宏章和沈
9 M( S) s9 Z$ I& I8 E: o5 w" Z允钢等发现光合磷酸化过程中存在著高能中间态;60年代後期到1971年中国分析胰岛素, S( O& E' b7 j- T
晶体结构,有中科院生物物理所梁栋材、林政炯、王家槐、物理所李鹏飞和北京大学人
5 H, z: I0 a6 I5 Z( J/ j% \: f6 |员参与,成功地解出胰岛素高解析度结构。这个研究发表在《中国科学》,英国结构生7 c) ?. ?5 e% E
物学家、诺贝尔奖得主霍奇金(Dorothy Hodgkin)很关注这个工作,虽然她本人也做同! z2 q, [2 H5 @
样的工作,而且比中国科研人员更早写出论文。1972年她到北京後,在给牛津大学同事
. n" ~6 M/ w0 k$ `的信中称赞中国胰岛素晶体结构研究工作做得出色。她又在国际结晶学大会上介绍此研* f, \" M; C P
究,使国际科学界注视中国,并且在《自然》杂志专门介绍中国工作时称:「北京图谱
' ]- j/ z8 L* w Z5 J$ g0 C目前是(也许永远是)胰岛素最精确的图谱」;70年代上海生化所王德宝等人工合成酵
7 B$ D( X5 Y/ ~# N# g: `母丙氨酸tRNA;上海生化所李载平推动中国分子生物学研究起步和对中国肝炎病毒研究5 \/ h! n, N6 B6 l; [
也有重要贡献。% c! O$ o8 U- H u" s+ o
80年代,上海第二医学院王振义实验室发现全反式维甲酸可以治疗白血病的特定亚8 {9 U6 \4 B, [& K
型(急性早幼粒细胞白血病),王振义这一工作於1988年在《血液》杂志上发表,他们
7 {" l& ?3 x& H; Q4 D的新方法已被世界接受,为中国和世界各地的白血病人带来福音,是近20年来中国生物
: {. B. u) B& o7 E; A$ ]! ^医学最重要的工作之一,也是一个极少的中国向世界推出现代治疗药物和方法的例子。
" C1 d8 i4 E" T8 P) X6 Z5 L8 D) s! v2 J0 r. e. ?
从部分中国科学优秀工作可以看到历史的侧面。当然,因为个人了解有限,这里不/ \$ C5 G/ o" [( C6 O
可能全面介绍生命科学的优秀工作,特别缺乏对传统生物学和生态等方面的介绍。! U1 v# a& u1 {
二 优秀研究和著名杂志
( ?" H" A! F' m8 t3 c 在早期生命科学界,优秀论文并不一定要竞争到某个或某几个特定的杂志上发表。7 H+ B+ y3 W& g5 P8 C- z
美国的《生物化学杂志》和英国的《生理学杂志》都发表过一些得诺贝尔奖的论文。但, ^; O* T' h5 _8 E) ?7 x
近几十年来,将优秀论文到著名杂志竞争发表的情况比较激烈。迄今为止,中国在这些0 K& K# l% c" z4 r; o7 x9 k
杂志发表论文数量很少,主要是因中国科学水平还不高,研究欠严密,思想欠创新。是
0 E+ _; |3 w3 w" Q否有国外科学家的偏见?偏见会有,但中国研究水平不足是主要原因。英文水平有限现: Z) ^ `( M, R+ J* k9 T
在也不是主要原因。未来,中国需要努力把研究水平提高,把好论文投到著名或优秀杂
8 n6 n1 y& R( s1 e志。著名杂志的审稿人和编辑对论文要求高,有助於提高研究质量。基础科学研究不应3 H7 z# ^* {3 m
该鼓励在中国杂志发表,像德国和日本等科学发达国家,都还是把好的论文投到美国和# z' j/ V4 r! {2 k. L
英国的英文杂志,因为这是国际交流和竞争的需要。想把中国杂志赶快推上去是不切实( F, z2 ^( `! s# Z# ]% I5 Y) v
际的:目前中国的研究群体还没有能力把中国杂志推到世界水平,而如果坚持把好的论
, `, a( l- \, `+ q文都投到中国杂志上去,反而可能影响中国科学的发展。$ J7 I% b1 C0 O: A7 x5 ~
这里只讨论生命科学著名杂志:英国的《自然》、美国的《科学》、《细胞》、《
$ D8 V1 w3 X6 C/ M4 J新英格兰医学杂志》和《自然》的几个分科杂志。《新英格兰医学杂志》的权威性和历
+ E) G& U/ k1 X I& e+ z0 C史要优於《自然 医学》,但很难把杂志作绝对的区分:《自然 细胞生物学》与《分. e% U/ S0 ?* b' M9 [: T; L/ j& N# \- w
子细胞》和《基因与发育》相当,并与《欧洲分子生物学组织杂志》接近;《自然 神
. Y7 j9 M0 m' b! S6 G经科学》与《神经元》相当;《自然 免疫学》与《免疫》和《实验医学杂志》相当。
; t' E4 J0 c: Q# t6 c: l《自然》和《科学》有不同论文,一般认为最难在《自然》和《科学》发表长文(在两* _. r `) ~8 i9 o7 U1 c4 t, }
个杂志里分别称为articles和research articles),然後是《细胞》,再是《自然》和* \0 y3 s; V* y+ W
《科学》的短文(分别称为letters和reports)。当然长短还和资料多少有关。
# g w8 T& J- }+ f$ T8 \ 我要说明,评价一个研究是否优秀,不能只看论文发表在甚麽杂志上。事实上,今4 b! u2 r0 Y' y$ x* S
年我在中国科学院教研究生时,期中考试就是让学生批评一篇《自然》杂志的论文。杂9 C/ s% b5 P3 \. W( @: X
志发表情况是专家对科学评价的一部分,因为每一篇文章所经过的审稿人和编辑有限,! B0 W: b$ q, M) I' y! \$ l
论文出来以後专家通过更多时间进行广泛的评价才会更准确。但是,总体来说,特别是- a" f3 F! w6 Y, Y0 L. D) L
从一个国家的情况来说,论文发表情况可以反映科学研究的整体水平。% B. v' z1 E9 u* W* L9 L
三 中国以往在优秀杂志发表论文的情况3 C4 d, R0 l' q
被一些国际权威综述杂志邀请写文章是很难得的,中国生命科学家应邀写过综述的
+ d8 K* p1 v' p" H8 ~7 B1 R包括:科学院植物所汤佩松1983年为《植物生理年评》和上海生理所冯德培1988年为《9 }8 `0 Y8 a, J
神经科学年评》写个人科学生涯,北京医学院神经科学研究所韩济生1982年应邀在《药8 W3 k# B5 ]% H
理和毒理年评》写综述,科学院生物物理所邹承鲁1991年应邀在《生化科学趋势》写综" g; Q/ z3 H, [; C; `3 [
述、1995年写回顾胰岛素合成的工作生涯。以下主要讨论直接报导研究的原始论文。 h1 s4 _- l0 Y, ^
1930和40年代,中国有相当多论文发表在《自然》和《科学》上。包括:物理学家
( _! p3 R3 |0 P" N吴有训、赵忠尧、余瑞璜、施士元、陆学善、王淦昌和何增禄;化学家李方训、汪猷等
# [5 W8 w/ i- z6 z9 S) l0 f8 |;生命科学的汤佩松、殷宏章、汪敬熙、张昌绍、金荫昌等;地质学家李四光等。中国
' j2 n2 U# N3 x& m; E) n当时的物理学家在《物理评论》、化学家在《美国化学会杂志》上还有较多论文。而微7 Q' _! T0 F0 x2 k3 x* L; a/ Y1 l
生物学家汤飞凡和医学科学家张孝骞分别在《实验医学杂志》和《临床研究杂志》等优5 o, I3 F9 _7 S" J+ Q, i" T/ F+ Y" Q
秀杂志上发表论文。* D" B/ U8 T& y- L# y0 X) C
50年代以後,我们现在可以查到的是:1957年6月29日,中国科学院植物研究所和北+ i7 {/ \( Z" h
京大学的汤佩松和同事在《自然》杂志发表论文。1949年以前汤佩松在武汉大学、西南
W5 @7 B- Y5 z联大和清华大学生物系和农学院工作,在植物呼吸代谢的控制等方面研究有重要贡献,4 D/ K, E5 o: x) Z$ V& C' k
特别是发现同一植物中呼吸代谢途径的多样性。1957年汤佩松等发现:水稻幼苗生长时' l+ k; F2 f k7 N
,如果通过提供硝酸盐使它们得到含氮环境,会产生适应反应,体内被诱导产生硝酸还9 a( M! J# E1 l+ Y/ e( o6 j2 H% [
原酶,而此 酶作用於硝酸底物。这一工作澄清了当时还有争议的底物诱导植物适应性反* w0 ~. C7 A3 J6 `8 h: W) {
应问题,证明了高等植物体内适应酶的形成。
) o$ N' i* K) b4 F, u2 t5 |4 R" \6 f 1967年9月9日,台湾大学医学院药理系的李镇源等在《自然》发表论文,报导去除* a: m5 ]: v; ^
神经对肌接头上α银环蛇毒素位点的作用。李镇源等最重要的工作是1963年发现α银环
( H* W0 ^+ M) a: h9 i蛇毒素,以後一系列的研究表明它可以不可逆地结合到神经递质乙酰胆硷的受体上,这# f4 ]( I8 W7 g' ?
个毒素对研究乙酰胆硷受体和神经肌接头的发育两方面都有很大的帮助。我的两位同事. Q9 @+ H0 ~! v6 ]
、神经肌接头发育的世界权威萨内斯(Joshua Sanes)和利希特曼(Jeffrey Lichtman
7 N4 s) j0 A3 Q" y)今年在《自然神经科学综述》的文章仍引用李镇源1967年的论文,并强调发现α银环
- |8 I$ v4 G; A* R1 H1 ?蛇毒素对於研究突触後发育的重要性。9 r- ~; }, d4 m
文革後,当中国大陆科技教育界尚未普遍走出困境时,《自然》杂志於1978年10月
0 S' ~) ^- `; m, ^6 V, _( |7 M3 s3日收到中国科学院生物物理所邹承鲁一篇投稿,大概编辑没有要求修改就在1978年11月
) A/ B G" N: R* ?/ V" Z! h- O10日接受了这篇论文。1979年1月18日《自然》发表邹承鲁等对甘油醛-3-磷酸脱氢酶
+ n, j6 W7 K1 X4 D+ Q! l活性部位新荧光团形成的研究。邹承鲁在生物化学有多方面研究,60年代研究化学修饰$ p1 w. e! m# F: s# `* x
对蛋白质功能的影响,1962年首先提出修饰程度和活性变化间定量关系,这篇在中国发& N$ G, D- y0 ]) u0 U
表的论文到1979年在英国出版的经典酶学教科书中有较详细的介绍。邹承鲁统一研究酶
: b8 l& ^/ M+ U. M3 d的可逆性和不可逆性抑制,文革後以英文发表在《生物化学》的论文受重视,1988年应
& }. ^' a( D. r4 @' O邀在《酶学进展》上长篇综述他的实验室这方面的研究,被广泛引用至今。近年他研究
# H" d- G! A6 q d3 m0 f- d% N5 M% d酶活性位点构型的柔性,部分工作在1993年10月15的《科学》上有讨论。邹承鲁是较早
. V) W& f/ r& {3 [开始研究蛋白质折叠的科学家之一,而这个问题到今天也是结构生物学和生物化学一个
: P% g5 ?6 J) P K& l, w, l6 G活跃的重要领域。 |
zan
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