本文是与青年科学家合作推出的 系列博客 的一部分,该系列旨在迎接 2015年新领军者年会,该年会将于9月9日至11日在中国大连举行。在本文中,莱斯大学的埃雷兹·利伯曼·艾登认为,发现的核心在于选择正确的问题加以解决。
您的工作内容包括为谷歌分析500万本图书、研发一款帮助易跌倒人群的鞋具,以及提出一项将进化与经济学相联系的理论:您的工作是否有一种贯穿始终的指导性哲学?
一些实验室专注于特定方法,并寻找与其方法相契合的问题。我的实验室则不同。即便在一开始对某个问题一无所知,我们也始终致力于攻克科学领域中最引人入胜、最为重要的问题。在研究一个问题的过程中,我们会逐步弄清需要做什么,即需要掌握哪些方法,才能解决它。
如同最优秀的老师一样,一个好的问题会让你接触到从未想过会引起兴趣的新思想,也会让你结识原本不会交往的新合作者。在这一过程中,问题会以发现来回报你的努力,这些发现通常很微小,同时激励你坚持下去,全力以赴。最近我听someone说,从智力上看,你是你最亲近的五个人塑造的产物。这话有一定道理,但我还会说,从智力上看,你是你投入精力最多的五个问题塑造的产物。务必慎重选择你的问题!
您在二十多岁时取得的最重大成就之一,是开发了Hi-C技术,该技术用于逆向解析基因组的折叠方式。此后,这项工作有了哪些进展?
自我与Nynke van Berkum、Louise Williams、Andi Gnirke、Job Dekker和Eric Lander共同开发Hi-C以来,该方法已被用于绘制数百张三维图谱,涵盖范围极为广泛的各类生物。看到这一切的进展,我非常振奋。几乎每天都有新的Hi-C成果问世。事实上,美国国立卫生研究院已启动了为期10年的4D Nucleome计划,旨在绘制人类基因组的三维图谱。我非常荣幸能够担任该计划的咨询委员会成员,并对其带来新发现的潜力深感振奋。
尽管如此,我坦言,在很长一段时间里,我对Hi-C有些失望。这是因为,我个人对三维图谱的兴趣始终集中在一个非常具体的问题上。现代遗传学的一大谜题是“超距离作用”问题:人类基因组中位于某一位置的基因,怎样才能被沿着DNA链远处的DNA片段开启或关闭?
数十年来,人们一直怀疑,基因组折叠时会形成环,而这些环正是“超距离”作用的原因。我最初提出Hi-C的原因,可以说是它的杀手级应用:我认为最终有可能利用Hi-C绘制人类基因组中的全部环。遗憾的是,尽管最初的Hi-C方法促成了许多发现,但其分辨率远不足以满足绘制环的需要。因此,绘制环这一问题在很长时间里一直困扰着我。
幸运的是,我的两名“疯狂”学生Suhas Rao和Miriam Huntley,在我的实验室中历时五年,致力于解决Hi-C的分辨率问题。通过大幅提高分辨率,他们证明了绘制人类基因组中的环是可能的。他们甚至能够找出环形成的规律,并阐明环如何开启和关闭基因——从根本上说,他们表明,成环在许多方面是一种新的基因调控形式,并遵循其自身的规则。这些成果刚刚于2014年12月发表。因此,如今我第一次可以由衷地说,Hi-C已经相当不错了。
如果您现在能在科学界实现一件事,那会是什么?
人类是终极顶级捕食者——我们的活动速度越来越快,正导致我们周围的物种不断消失。出于种种原因,我们需要学会成为地球的负责任公民。然而遗憾的是,事实证明,要调集资源并凝聚集体意志去改变我们的生活方式极其困难。改变这一现状至关重要。
尽管说出这番话令我痛心,但作为一种权宜之计,我们应当考虑利用基因组测序技术,建立所有生物基因组的档案库。这样的档案库将有助于保护工作,并可能使已灭绝的物种重现。该项工作的成本大概与最初的人类基因组计划相当——这是可行的,我们应当去做。
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作者:埃雷兹·利伯曼·艾登是美国莱斯大学计算机科学与应用数学助理教授,also世界经济论坛青年科学家。他将出席论坛的 新领军者年会,该年会将于9月9日至11日在中国大连举行。
图片:2014年4月2日,研究人员在中国天津一家基因组学机构的实验室工作。路透社/Stringer


