曾安平:不惧颠覆,是最大的自由

“能够自由选择是人生之大幸。”

说话的是曾安平。在最近一次关乎人生的重大选择中,这位德国工程院第一位留德华人教授院士,决定全职加入西湖大学,任西湖大学合成生物学及生物工程讲席教授、合成生物学与生物智造中心创始主任。

对曾安平来说,选择意味着自由,而他从不掩藏对自由的向往。

小时候,他在赣江支流的禾水之滨放牛,自由在幼小的身体里野蛮生长;长大后,他辗转多个国家,自由选择始终以不同的姿态贯穿他的学业、事业与生活。

 

自由,是即使未来面目模糊,也要勇敢重新开始

曾安平回国前,是汉堡工业大学终身教授、生物过程与生物系统工程研究所所长,生物技术领域的领军人物。他在国际高水平刊物上发表论文300多篇,专业编著五本,专利(含申请)20多项,同时获得过海内外多项荣誉,包括中国国家(海外)杰出青年基金、美国医药和生物工程学院(AIMBE)会士(Fellow)、德国工程院院士等。

而这一切,在他1986年前往德国攻读博士学位时,是完全无法想象的。

曾安平没有读过完整的小学,中学也是“半工半读”。在上世纪六七十年代,他对于知识的渴求总是无法得到满足,但强大的学习能力已经开始显现——1978年,他成为全校两位考上本科的学生之一,进入江西工学院(现南昌大学)无机化学工程专业;大学毕业后,又以第一名的成绩考上北京石油化工研究院,专业是石油化学工程,并于1984年提前硕士毕业。

6年里,他像一块干透的海绵疯狂吸收知识,语言天赋似乎也被激活了。因为英语学得快,他又跟着老师学了日语和俄语。硕士毕业后,他着手准备托福考试,并已与美国加州大学伯克利分校(UCB)的化工热力学领域世界泰斗取得通信联系。

曾安平的硕士导师,是中国石油化工事业的开拓者之一林正仙先生。他于上世纪四十年代留美,获得博士学位后,曾在麻省理工学院工作数年。所以,去美国留学,对曾安平而言,是顺理成章的选择。

“但是人生充满意外。”曾安平说,导师当时的建议,彻底颠覆了他对未来的规划。

目光独到的林正仙先生建议曾安平:趁年轻,改学生物技术。

去哪里学?德国。

这似乎是个玩笑。一个学了英语、日语、俄语,踌躇满志打算报考领域内大牛课题组的高材生,突然要改学一门完全陌生的专业,而且得从零基础的德语开始。

面对职业生涯的第一次重大选择,强烈的不安全感裹挟而来,但直觉告诉曾安平,这个选择很可能是对的,并因此满怀憧憬。在同济大学留德预备部一年的德语学习后,他顺利通过了德国大学入学语言资格考试,来到布朗瑞克工业大学攻读生物化工博士学位。

曾安平:不惧颠覆,是最大的自由

1987年,曾安平在德国做博士论文实验   

 

自由,是即使囿于现实困顿,也要戴着镣铐起舞

初到德国,跃跃欲试,一切似乎从头开始。不曾想,德国导师布置的课题竟是自己避之不及的微生物发酵产品的分离提取。原因可能是曾安平在硕士论文中做了石油产品的分离提取研究,但这并非他当时的自由选择和兴趣所在。生物产品分离提取的重要性,是曾安平多年后自己做了教授后才体会到的,这是后话。

曾安平在布朗瑞克工业大学的博士生导师Deckwer教授,同时兼任当时德国国家生物技术中心(GBF,现更名为亥姆赫茨传染病研究中心)的生物化工部主任。在这样的国家级科研中心,导师对博士生往往是粗线条的“放养”。

这给年轻气盛的曾安平提供了“叛逆”的机会。

第一次,他选择将导师布置的课题改成发酵过程的反应动力学和其生物能量代谢定量化。半年后,当他拿着实验结果和一篇论文初稿向导师汇报时,导师除了惊呼一句“你都干了些什么”,并没有加以责备,反而是理解他的兴趣和努力所在,默认并支持他的选择。后来,曾安平在博士论文中将工程定量的概念引入传统微生物学研究,取得了意想不到的结果,颠覆了关于氧气利用生物能学效率一个教科书般的定论,让导师和同行刮目相看。

第二次“叛逆”,多了一点孤注一掷的味道。在德国,教授席位有“小王国”之称,教授有权决定这个“小王国”内的一切事务,这种吸引力不言而喻。但当时中国人在德国当教授太难,尚无先例。更何况,多年奋斗获得教授资格后也未必能获聘,与曾安平同在国家生物技术研究中心的几位德国本土博士同事即是如此。为增加机会,也是兴趣使然,在准备教授资格论文这项令很多人焦虑的工作中,曾安平选择了难度翻倍的“双线作战”。

曾安平的“主项”是工业生物技术,以微生物为研究对象,这在当时是一个冷门方向,连这一术语都还没被正式提出。对比之下,他选择的“兼项”要热门很多,是以动物细胞为研究对象的生物医学技术, 但他的导师Deckwer自己并没有涉足该领域。

兴趣所驱,曾安平再次展现出自己强大的抗压力和学习力。在工业生物技术研究方面已在国际上崭露头角的他,不顾导师的担忧,再次一头扎进实验室,开辟新的研究方向,用双倍的努力来走德国大学教授这条崎岖之路。而支撑这一切的根本力量,是他不断超越自我和勇于选择,以及在探索新领域的过程中所获得的纯粹的乐趣“对两个方向都有兴趣,不知如何取舍,索性都做了。”他说。

后来,他在这两个不同领域都完成了相当于教授资格的论文工作,也先后获得了两个领域的教授席位。

曾安平:不惧颠覆,是最大的自由

曾安平获得教授资格后与Deckwer教授合影    

 

之后的数十年里,曾安平充分享受着这种跟着兴趣走的科研自由,也鼓励学生在课题选择上要有自己的主见。谁都知道这份自由背后,一定有着无尽的曲折,课题冷门时独尝坐冷板凳的寂寥,炙手可热时又面临激烈竞争的压力,还有科研探索道路上必然伴随的一次又一次失败,但自由带来的自在能够铸成盔甲抵消这一切——仿佛回到小时候,记忆中在禾水之滨放牛般的淡定自在。

 

自由,是即使庭前花落花开,依然独自宠辱不惊

 

在西湖大学官网上,曾安平的主要研究方向为工业生物技术、动物细胞培养技术、蛋白质工程、系统代谢及合成生物学。这句话,也正好总结了他在科研事业上的一次次“变道”。

而正是这一次次“变道”,引导他走向一门学科高度融合与交叉的领域——合成生物学。

简单来说,合成生物学是一场面向生命的“工业革命”。科学家用工程的理念和技术,去研究生命科学,甚至从无到有地设计出一套“生命”。在这条“生产线”上,生命被拆解成一个个标准化、可批量生产和组装的“零件”。

科幻小说的即视感,意味着极大的挑战与颠覆。

进入21世纪,合成生物技术开始成为国际间前沿科技竞争的关键领域之一:美国将其列为“21世纪优先发展的六大颠覆技术”,欧盟将其列为“未来的关键技术”,中国也将其列为战略性前瞻性重点发展方向。而与它并列的,有脑科学、量子信息、超材料等同样具有颠覆性应用前景的领域。

为什么合成生物学如此重要?往近处看,席卷全球的新冠病毒大流行中,合成生物学成为药物与疫苗研发的主要力量之一;往远处看,在解决全人类所面临的环境、气候与能源问题上,合成生物学也将发挥举足轻重的作用。

曾安平:不惧颠覆,是最大的自由

曾安平在科普活动中介绍合成生物学   

在上周一场面向公众的科普讲座中,曾安平用一组数字对比介绍了合成生物学在绿色生物制造方面的巨大潜力——

理论上,全球60%以上的重要化学品、燃料、天然产物及原材料等,都可以采取生物合成的方法得到,这是从零到一的基础研究角度;但事实上,目前真正实现的生物合成制造只有不到6%,这是从一到一百的工程研究角度。

在德国的科研环境中浸润多年,曾安平更擅长将原始创新和工业应用紧密结合,实现系统性创新。

关于二元醇,尤其是1,3-丙二醇的系列研究就是其中一项代表性工作。1,3-丙二醇是一种重要的有机化工原料,主要应用于新一代化纤、油墨、涂料、化妆品、制药等行业,具有易于加工、自然循环、可生物降解等环保特性。

从零到一,他的团队不仅开发出从不同原料,包括一碳化合物(如二氧化碳、甲醇),合成1,3-丙二醇的全新生物合成途径和微生物, 还发展出一条普适性途径原理,合成不同结构的二元醇。而从一到一百,他在生物反应工程、产品分离精制以及与电生物技术融合方面做了系统性研究,不仅开发了新颖的All-in-One电生物反应器,实现原位电驱动生物合成,还开发了原创的高效1,3-丙二醇与有机脂肪酸联产工艺,并完成工程放大,为这一生物合成的工业化奠定了基础,被认为是这一领域在国际上最具影响力的学者。

曾安平:不惧颠覆,是最大的自由

曾安平在未来的合成生物学与生物智造中心    

科学探索就是这样,一项理论与技术的突破将激活曾经的冷门领域,甚至带动一场全新的科学革命。对合成生物学来说,“激活”来自于人类基因组图谱的完成和随后基因编辑、合成技术的发展,因此也被称为“第三次生物技术革命”。

曾安平在跨入21世纪的第一年,就选择了“冷门”工业生物技术作为自己教授资格论文的方向。对他来说,拨云见日固然可喜,但更多的是只道颠覆是寻常。

 

自由,是即使洞悉利弊得失,依然忠于内心所向

加入西湖大学之前,曾安平在德国的科研做得风生水起。

2020年圣诞节前夕,由他发起并主持的一项全德重点研发计划——“电生物合成技术的生物电化学及工程基础”刚刚正式启动,相关科研经费预计超过1000万欧元。在德国生物化工、生物技术领域,这是第二个德国科学基金会重点专项,也是与碳中和密切相关的一个课题。

差不多前后脚,他被评为德国工程院第一位华人教授院士的好消息,也迅速传到了国内。

几乎没有人理解,曾安平为何放弃这一切全职回国,就像他36年前从中国去德国那样重新开始。

“校长施一公的一句话打动我了。”他透露。

在那次关于事业选择的关键对谈中,曾安平问施一公:“你对我有什么期待?”

“我对你没有期待,只希望你能做自己最想做的事。”

言下之意,在西湖大学,你可以遵从对科学探究的兴趣,除此之外没有其他附加的干扰项,只有充分的支持。

曾安平:不惧颠覆,是最大的自由

位于工学楼的曾安平实验室正在建设中   

曾安平正式加入西湖大学后,将组建合成生物学及生物工程实验室,同时打造一个全新的校级合成生物学与生物智造中心。而遵从兴趣的研究方向,将聚焦于新一代生物药物、生物材料以及基于二氧化碳和太阳能的大规模绿色生物制造核心技术。

显然,这是一个与双碳目标紧密相关的研究方向,曾安平过往的多项研究成果,也已经在为绿色制造及碳中和助力。

曾安平团队的几大方面研究计划,都紧紧围绕1碳到3碳代谢系统调控机制及其工程化应用这个核心科学问题。换个好懂一点的说法,比如捕捉大气中的碳、氮、氢、氧等元素合成化学品和蛋白质。

比尔·盖茨在《气候经济与人类未来》一书中描述过类似的技术,不论二氧化碳在何时何地产生,我们都可以捕获它。这个在盖茨眼里“听上去很美好,但仍然昂贵、尚未得到验证的”假设,正是像曾安平这样的科学家们试图取得突破的地方。他们考虑的还比这个假设更多一步,那就是捕获二氧化碳后怎么用,这也是以行动去面对书中提出的关于捕获二氧化碳后如何“脱碳”、如何存储等疑问。

两年前,曾安平团队在从事二氧化碳捕捉系统的研究中,首次发现其中一个关键酶蛋白类似于水凝胶,具有环境相应的可逆相变现象。这个偶然的科学发现,为他们进一步围绕1-3碳代谢开展研究提供了难得的机遇。1-3碳代谢系统是生命最核心的物质代谢,也是能量代谢的关键步骤并涉及核酸的生物合成,对这一过程的定量分析及人工设计优化,有助于相关疾病如癌症和神经退化等的诊断及治疗。

目前,还没有其他团队报道过具有环境相应的可逆相变酶蛋白,曾安平团队正在开辟一个全新的研究领域——催化智能软物质合成生物学”,它在绿色生物智造和生物医学上都有着广泛的应用潜力。

曾安平此前在西湖大学访问仅数月,便已和校内不少年轻PI(特聘研究员、博导)在相关领域迅速开展了不少令人兴奋的科研合作,这也让他更坚定了自己的选择。合成生物学是一个对学科交叉需求极大的领域,曾安平在西湖大学的体验是:“学科交叉没有任何门槛,一定要说有的话,PI个人的兴趣就是唯一的门槛。”

他并不担心这“唯一的门槛”,甚至希望能够尽全力保护。他与生命科学学院、理学院、工学院的很多PI 都聊过,这些年轻人具备出色的科研水准、学术品味及创新热情, 给他留下深刻印象,“合作起来效率很高,很愉快”。

自1986年出国读博至今,这是曾安平在时隔36年之后第一次正式全职回国工作。

事实上,这与西湖大学多数讲席教授的选择一样。多年来,他们在海外接受系统专业的科研训练,从事前沿尖端的科学探索,回到中国面对的反而是一个全新的环境与一份未知的事业。

这样的选择一定是艰难的,但改变对科学家来说并不可怕。反倒是对于学术自由、对于要做纯粹的科研,他们之间有着毋需言语的默契。

正如我们在曾安平身上看到的——不惧颠覆,才是最大的自由。

 

本文转载西湖大学。文章为作者独立观点,不代表即刻学术立场,转载请联系原作者。

原文链接:https://www.westlake.edu.cn/news_events/westlakenews/people/202203/t20220311_18868.shtml

版权声明:Robin 发表于 2022年3月19日 下午3:10。
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