兩度“轉(zhuǎn)行”之后，95后貴州小伙以一作身份，在Science發(fā)表了第一篇文章。
而這距他剛?cè)腴T，也才不過兩年時間。
他叫做胡脊梁，曾以物理競賽保送到清華錢學(xué)森力學(xué)班（“錢”班），隨后在大二那年跟隨興趣所向。
在聽了施一公講座之后，他決定轉(zhuǎn)至細(xì)胞動力學(xué)，一個物理和生物交叉研究領(lǐng)域。
中國科學(xué)院院士鄭泉水曾對他印象深刻，
為了完成一篇論文，他一年時間學(xué)了20門研究生的課程。這個學(xué)生在“錢班”成績一般，但是他用論文一樣可以證明自己。
本科畢業(yè)、直博，而在一切看似順風(fēng)順?biāo)H，他又突然換方向，轉(zhuǎn)碩再讀博，研究更加復(fù)雜多樣的生態(tài)動力學(xué)。
△圖源：中國科學(xué)報
入門2年一作發(fā)Science
不妨就以他最新的Science論文成果，來介紹他的研究領(lǐng)域。
一言以蔽之，這篇文章在解決“是什么導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定？”的問題。
事實上這個問題由來已久，過去許多科學(xué)家都在致力于破譯其中所有的影響因素。
這其中較為著名的兩個預(yù)測因素為，群落中物種的數(shù)量以及物種之間的相互作用。
然而這放在現(xiàn)實自然系統(tǒng)中卻很難得到驗證，即便可以觀察物種之間的相互作用，通常也無法完成控制實驗。
而胡脊梁所在的團(tuán)隊，解決這個問題的途徑是：物理學(xué)。
為生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)建一個“相圖”，最終驗證需要結(jié)合著兩個參數(shù)：物種數(shù)量和種間相互作用強(qiáng)度整合一起，成功預(yù)測生態(tài)群落穩(wěn)定與否的情況。
具體而言，他們在實驗室合成了2到48種細(xì)菌的生態(tài)系統(tǒng)，監(jiān)測群落在生長、分散和稀釋周期中群落的組成和生物量。
此外他們發(fā)現(xiàn)，成對共生的概率隨著補充的葡萄糖和尿素濃度的增加而降低。這意味著，通過增加營養(yǎng)物質(zhì)的方式，可以用來加強(qiáng)物種之間的相互作用。
實驗結(jié)果顯示，群落生物量的波動在物種規(guī)?；蛘呦嗷プ饔脧?qiáng)度增加下，也會同樣增加。以48個物種群落為例，研究人員發(fā)現(xiàn)只有在低營養(yǎng)濃度下才會達(dá)到穩(wěn)定。
最后他們還繪制了“相圖”，描述生態(tài)系統(tǒng)如何僅基于兩個因素發(fā)生變化。類似于物理中基于溫度和壓力，來描述水的狀態(tài)變化。
結(jié)果顯示，相同條件下，波動的群落比穩(wěn)定的群落更加多樣化。
通訊作者、胡脊梁的導(dǎo)師Jeff Gore表示，相圖的驚人之處在于它可以以非常簡單的形式總結(jié)大量信息，找出一個邊界來預(yù)測穩(wěn)定性的喪失以及波動的開始。
據(jù)中國科學(xué)報報道，這是學(xué)者第一次對復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)提出一個比較統(tǒng)一的框架——
僅靠兩個變量，不依賴于任何生物學(xué)細(xì)節(jié)，就可以描述任何一個生態(tài)群落。
據(jù)胡脊梁本人介紹說，這篇論文投出后，返回的審稿意見有50多頁，但三個審稿人都給出了高度評價，“心里就有了底，感覺自己這項工作的意義得到了認(rèn)可”。
MIT官方消息，這種相圖的創(chuàng)建，可以幫助生態(tài)學(xué)家在信息很少的情況下，對森林等自然生態(tài)系統(tǒng)中可能發(fā)生的情況做出預(yù)測。
MIT直博轉(zhuǎn)碩再讀博
胡脊梁現(xiàn)在在MIT從事生態(tài)動力學(xué)領(lǐng)域研究。Science上發(fā)表的這篇論文，是他從單細(xì)胞力學(xué)轉(zhuǎn)方向后，發(fā)表的第一篇文章。
是的沒錯，2年前，MIT直博的胡脊梁，研究領(lǐng)域還是單細(xì)胞力學(xué)。
博士三年級那年，發(fā)生了什么？
時間回到2017年。那時候，胡脊梁從清華畢業(yè)，以直博生身份進(jìn)入MIT，并延續(xù)了本科階段研究細(xì)胞動力學(xué)的路線。
鄭泉水接受采訪時曾回憶，博一時，胡脊梁的思維和鉆研勁頭讓MIT導(dǎo)師們格外留意。為此，物理系專門開展了一個研討會，討論主題是：胡脊梁這樣的學(xué)生是怎么培養(yǎng)出來的？
進(jìn)入MIT后，胡脊梁于2019年和2021年先后發(fā)出兩篇PNAS（《美國科學(xué)院院報》）。
然而，“改變方向”這四個字卻在他心中扎根。
胡脊梁自身慣有的學(xué)習(xí)思維偏“工程式”，更喜歡簡潔有邏輯，能夠從復(fù)雜現(xiàn)象抽象出優(yōu)美模型或理論的東西。
因此，他長期認(rèn)為生物學(xué)的書不太優(yōu)美，存在許多冗余信息。
直到他接觸了生物物理學(xué)：原來生物學(xué)也可以用簡潔的語言去描述。
于是，直博第三年，胡脊梁選擇“轉(zhuǎn)行”，一頭扎進(jìn)生態(tài)動力學(xué)的河流。
這其中不僅有其自身思維方式和研究范式的原因，他現(xiàn)在的導(dǎo)師、也是Science所發(fā)表論文的通訊作者，Jeff Gore，提供了巨大幫助。
△Jeff Gore
Jeff是MIT物理學(xué)教授，研究方向正是生物物理學(xué)。
他所在的戈爾生物物理實驗室，研究興趣是利用微生物種群，探索種群或群落內(nèi)部的相互作用是如何導(dǎo)致豐富突發(fā)現(xiàn)象的。
幾番接觸下來，胡脊梁發(fā)現(xiàn)Jeff和他思考問題的方式和興趣方向非常契合，他深覺，如果進(jìn)入Jeff的選題組，一定是一種“享受”。
胡脊梁主動找到 Jeff，表明自己想轉(zhuǎn)到他的課題組讀博的強(qiáng)烈意向。
在完全能夠直博畢業(yè)的情況下，胡脊梁先轉(zhuǎn)為碩士畢業(yè)，改投Jeff門下。
如愿以償，胡脊梁進(jìn)入Jeff的“Physics of Living System Center”課題組攻讀博士學(xué)位。
“我現(xiàn)在在研究復(fù)雜微生物群落的動力學(xué)，這些菌群廣泛存在于人體腸道、皮膚以及植物的根系和土壤。”胡脊梁介紹道，“不同種類的細(xì)菌有物種間的相互作用，物種和環(huán)境之間也有相互作用，就形成了一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。”
在接受《中國科學(xué)報》采訪時，胡脊梁將這次轉(zhuǎn)換方向稱為“可能是在MIT讀博期間做得最正確的一個選擇”。
吸引眾多導(dǎo)師的清華錢班學(xué)生
在不同領(lǐng)域取得不錯的成果，除了MIT的5年研究經(jīng)驗，還歸功于本科時，胡脊梁在清華大學(xué)“錢班”夯實了基礎(chǔ)。
何謂錢班？
2009年，為嘗試回答“錢學(xué)森之問”，清華大學(xué)成立了“清華學(xué)堂人才培養(yǎng)計劃”錢學(xué)森力學(xué)班（以下簡稱錢班），每年招收本科生30名。
（錢學(xué)森之問的內(nèi)容：為什么我們的學(xué)?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出人才？）
2013年，就讀于貴陽市第一中學(xué)的胡脊梁，以理科653分參加錢班全國創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽，獲全國第一名，并獲得清華學(xué)堂計劃獎學(xué)金。
在錢班，胡脊梁遇到了另一個讓他獲益匪淺的老師，清華錢班首席教授、中科院院士鄭泉水。
△鄭泉水
本科期間，胡脊梁因產(chǎn)生了一個稚嫩的idea，在寒風(fēng)中與鄭泉水交談了兩個多小時。
盡管這個課題最后也沒有做出什么結(jié)果，但鄭老師當(dāng)時還是像對待一個博士生一樣尊重我的想法，并培養(yǎng)我。
在鄭泉水身上，胡脊梁學(xué)得最多的，就是一個科學(xué)家擁有的思考問題的過程。
彼時，在鄭泉水的努力下，錢班先后將SURF（Senior Undergraduate Research Fellowship，高年級學(xué)生研究員）、SRT（Student Research Training，本科生科研訓(xùn)練）納入必修環(huán)節(jié)。
后來，錢班還開設(shè)8個學(xué)分的ORIC（Open Research for Innovation Challenge，開放挑戰(zhàn)性創(chuàng)新研究），學(xué)生需用1年左右的時間，獨立負(fù)責(zé)一個完整的科研項目。
胡脊梁就讀大一那一年，正是錢班以研究學(xué)習(xí)為目的的“進(jìn)階史研究學(xué)習(xí)系統(tǒng)”開始完整運行的第二年。他的ORIC在北京大學(xué)定量生物學(xué)中心完成。
進(jìn)階式研究學(xué)習(xí)系統(tǒng)給胡脊梁留下的印象，是“一個非常有效的科研培養(yǎng)模式”：
錢班充分尊重每名學(xué)生的興趣和特長的同時，完成基礎(chǔ)科研能力訓(xùn)練。
鄭泉水老師他們不是讓大家在同一個維度比高低、形成惡劣競爭。
也是大一那一年，胡脊梁就表現(xiàn)出了對細(xì)胞膜的好奇，滿懷著憧憬，胡脊梁開始實驗、觀察、建理論模型。
為此，他自學(xué)20門研究生課程，主動聯(lián)系生物系、化學(xué)系及北大生物學(xué)院的實驗室。
受他的熱情吸引，僅清華生命科學(xué)學(xué)院，就有16位教授來給錢班上課；MIT物理系、材料系、計算機(jī)系、機(jī)械系等院系的6位教授也加入錢班，開設(shè)了挑戰(zhàn)性問題課程。
因為興趣的天平傾斜，大二時，胡脊梁進(jìn)行了第一次方向轉(zhuǎn)變。
那時候，胡脊梁聽完西湖大學(xué)校長、中國科學(xué)院院士施一公的講座，更覺21世紀(jì)是生物的時代，隨即嘗試往這方面發(fā)展。
△施一公
據(jù)他本人描述，他大概是第一個從錢班轉(zhuǎn)去做生物的。出乎他意料，鄭泉水表示了大力支持。
鄭泉水不僅拎出來兩、三個小時專門給他講交叉研究，還把他推薦給了清華生命科學(xué)學(xué)院教授俞立。
亟待探索生命科學(xué)世界的胡脊梁，更是主動找到力學(xué)與生物學(xué)幾何方向的實驗室，開啟了物理生物交叉研究的篇章。
俞立對待胡脊梁這名本科生，和對待別的博士生并無二致。
和博士生同樣的預(yù)算、和博士生一樣使用課題組經(jīng)費，不同之處在于，偶爾還有小灶——補生命科學(xué)研究的課程。
“這些老師給了我很大的信心和動力。”至今，他還和鄭泉水、俞立兩位老師保持聯(lián)系，在MIT的直博轉(zhuǎn)碩再讀博，也得到了兩位老師的支持和鼓勵。
總而言之，錢班在胡脊梁的學(xué)習(xí)生涯中雕刻下濃墨重彩的一筆。
回顧錢班就讀生涯，胡脊梁的成績并不算出類拔萃，但他用論文證明了自己的能力。
本科期間，胡脊梁共發(fā)表5篇論文，其中1篇還是以共同一作身份，發(fā)表在PNAS上。
（所以他一共發(fā)了3篇PNAS）
One More Thing
胡脊梁日后的規(guī)劃現(xiàn)在已經(jīng)明了：
據(jù)中國科學(xué)報消息，在結(jié)束MIT的博士后研究后，他將于回國繼續(xù)從事科研，做個PI（Principle Investigator，學(xué)科研究員）。最終實現(xiàn)“有一天能夠把生物書寫得像物理書一樣簡潔而優(yōu)美”。
他說，現(xiàn)在的導(dǎo)師Jeff給他的另一個啟發(fā)是，以后自己做PI時，也要讓大伙兒開開心心做科研，有自己的風(fēng)格，也有一定的自由度。
“人在心情好的時候，才有創(chuàng)造。”
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm7841
參考鏈接：
[1]https://news.mit.edu/2022/ecosystems-instability-models-1006
[2]http://cpp.cau.edu.cn/art/2021/10/29/art_21981_793837.html
[3]https://www.tsinghua.edu.cn/info/1179/17390.htm
[4]http://www.jyb.cn/rmtzgjyb/201908/t20190816_253478.html
[5]https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/10/488065.shtm
文章來源：快科技