內森斯在他的實驗室裡。 資料圖

近日，內森斯（右一）在上海參加“世界頂尖科學家校園行”活動。 資料圖

他克隆出牛和人類的視蛋白基因，繪制視蛋白的氨基酸序列圖譜﹔他揭示人類顏色視覺的分子基礎，闡明了視網膜發育的機制及其與遺傳性眼病的關系﹔他探索基因治療在視覺系統疾病中的潛力，並為視覺科學的研究和成果的臨床應用開辟了新方向。

他就是2024世界頂尖科學家協會獎“生命科學或醫學獎”得主、約翰斯·霍普金斯大學分子生物學與遺傳學教授杰瑞米·內森斯（Jeremy Nathans）。10月下旬正值晚秋時節，內森斯蒞臨中國上海，走上“復旦·浦江科學大師講壇”，講述他探究視覺科學奧秘的歷程、發現和感悟，表達與中國同行進一步加強交流與合作的願望與期待，寄語中國高校學子充分利用在校時光和科研機遇，勇攀科學高峰。

取得豐碩成果

深灰色西裝、白色條紋襯衫、紅色領帶，內森斯走上主席台向現場聽眾微笑頷首致意，隨即打開准備好的幻燈片，開始了演講。他特意選取了兩幅風格迥異的圖片：一張是彩色，絢麗異常﹔另一張為黑白，簡約朴素。結合兩幅圖，他解釋了人類視覺形成的內在機制，即我們如何“看見”這個五彩斑斕的世界，同時個體對此的感知為何既有諸多相似之處，又各有差異。他進而引出了自己多年來致力於研究的眼科學、神經科學、分子生物學領域並娓娓道來。

作為國際著名生物學家，內森斯對現代生物學特別是人類眼科學發展作出了重大貢獻。300多年前，現代物理學奠基人之一、英國科學家牛頓發現陽光經三棱鏡折射后，產生了多種色光組成的光譜，且每個折射角對應不同波長的色光。人類究竟是如何通過光“看見”多彩世界的呢？為了揭示這個問題的答案，很多研究者孜孜以求。其中，英國醫生托馬斯·楊提出一個假設——人眼具有至少能夠識別紅、綠、藍三原色的不同感受器。直到20世紀60年代，人眼顏色感受器才被定位到視網膜的錐狀細胞上。從上世紀80年代開始，內森斯在前人研究的基礎上，不斷向前推進並取得一系列成果。他發現了三色視覺（人類所有感知到的顏色都由三原色混合產生。三色視覺是指一般意義上顏色辨別能力正常的顏色視覺）的分子基礎，並繪制出視蛋白的氨基酸序列圖譜。值得稱道的是，他獨自克隆出牛和人類的視蛋白基因，闡明了染色體上串聯排布的紅、綠感光色素基因異常重組導致基因缺失是色盲的分子基礎。

內森斯通過研究發現，女性在抵抗色盲遺傳上有生物學優勢。男性有一條X染色體和一條Y染色體，而女性擁有的兩條染色體均為X，因此，一旦女性的一條X染色體發生基因突變，其另一條X染色體會“接替上崗”，彌補了突變基因的負面影響。X染色體的多變性讓女性的基因表達更加多樣，進而降低了女性色盲的概率。內森斯據此進一步指出，發現雌性動物X染色體失活機制，將為基因缺陷疾病診療開辟道路：理論上，人們可以通過讓失活的基因重新表達，使突變的基因沉默，從而取得預期的診療效果。此外，內森斯在一項研究中發現了一種調控視網膜和大腦中血管生長和通透性的信號系統，對由血管功能受損造成的視覺或神經系統疾病的診療帶來新思路﹔內森斯與合作者確定了斯塔加特病的致病基因，該成果有利於早發遺傳性黃斑變性疾病的診療。

幾十年來，內森斯持續用視覺科學幫助理解人類如何“看見”多彩世界，促進研究成果應用於人類健康事業。他參與發表了200篇國際論文、被引3萬余次、影響后續論文約2萬篇，對分子生物學、遺傳學、神經科學等學科發展產生了深遠影響，被諾貝爾生理學或醫學獎得主蘭迪·謝克曼稱為“世界上最優秀的神經科學家之一”。

豐碩科研成果為內森斯贏得諸多榮譽。上世紀八九十年代，他獲得美國科學促進會頒發的紐科姆·克利夫蘭獎，美國國家科學院頒發的研究創新獎，神經科學學會頒發的青年研究員獎。1996年，時年38歲的內森斯當選美國國家科學院院士，是該科學院最年輕的院士之一。進入本世紀，他陸續獲得海倫·凱勒視覺研究獎、本杰明·富蘭克林獎章、梅希爾德·埃塞爾·內默斯醫學科學獎等。2024年10月，憑借“在發現人類顏色視覺的基因、調控和可塑性，以及闡明導致失明的疾病機制方面作出的貢獻”，內森斯摘得世界頂尖科學家協會獎“生命科學或醫學獎”。

走出成功路徑

談到自己獲得的豐碩科研成果和獎項，內森斯非常謙虛並引用了科學先賢牛頓晚年說過的一段話：“我不知道在世人眼中我會是什麼樣子，但在我自己看來，我似乎只是一個在海邊玩耍的男孩，不時地尋找比平常更光滑的鵝卵石或更漂亮的貝殼來取樂，而真理的海洋在我面前，我卻全然不曾發現。”

內森斯認為自己能夠在海灘上擷取“更光滑的鵝卵石或更漂亮的貝殼”除了好運氣之外，更多是得益於老師長輩等的大力幫助和支持。他說：“每個人的生命旅程都與他人相伴﹔沒有人是獨行的，科學家尤其如此——老師、同事和學生的參與塑造了我們。”

“高速攝影之父”、麻省理工學院電氣工程教授哈羅德·埃杰頓（Harold Edgerton）無疑是對內森斯科研方向產生重大影響力的塑造者之一。他與內森斯邂逅的故事雖然非常簡單，但堪稱科學史上的一段佳話。彼時，還在上高中的內森斯有一天來到麻省理工學院，在校園漫步時，被走廊上展出的一些照片深深吸引了，於是駐足欣賞，沉醉其中。這時，一位老人來到他身邊，發出熱情的邀請：“年輕人，你想參觀這個實驗室嗎？”。這位老人就是埃杰頓，這間實驗室就是著名的麻省理工學院光電實驗室。這次偶然相逢點燃了他對視覺科學的探索熱情，成為他致力於視覺研究的起點。引導內森斯走上視覺科學研究的當然還有科學巨擘查爾斯·達爾文。在學習過程中，他對達爾文關於眼睛在人類進化過程中扮演的特殊角色的論述驚嘆不已，立志破解更多人類視覺方面的未解之謎，特別是幫助視覺障礙者看到光明。

內森斯是“諾二代”，他的父親丹尼爾·內森斯是1978年諾貝爾生理學或醫學獎得主。父親對他科研品格的塑造體現在諸多方面。在內森斯看來，其中對他影響最深刻的當屬保持學術專注力。他介紹，父親在從事科研過程中非常專注，把自己有限的精力聚焦於所在領域中他認為有趣的科學問題，很少為領域內的其他事情而分散時間和精力。“我深受父親這一科研風格的影響，在很大程度上，我早已將此內化於心。”內森斯說。

梅花香自苦寒來。在科研中，內森斯不僅勤奮刻苦，而且事必躬親。從學生時代開始，特別是進入斯坦福大學就讀之后，他幾乎每天都投入10多個小時到學習或者工作中。直到今天，內森斯在霍普金斯大學醫學院總是最早到實驗室的那批人之一：通常每天清晨8時前就進入實驗室，忙上10多個小時做實驗，直到深夜11時還在忙。值得一提的是，實驗室裡那些被視為打雜的基礎工作，比如操作液氮罐、處理實驗動物尸體等，內森斯也不讓學生代勞，而是親力親為。對此，他解釋說，自己必須親身經歷整個實驗過程，親手驗証提出的科學假設，同時他喜歡做實驗室裡的各項工作。

感恩回報社會

作為杰出的科學家，內森斯對科研成果的認知有獨特的維度。他在獲頒世界頂尖科學家協會獎“生命科學或醫學獎”的儀式上發表感言時表示，科研成果既包括有形的，也包括無形的，前者表現為各類發明創造應用於生產生活，促進人類福祉﹔后者則表現為科學思維、科學精神對社會的影響，包括激發人們“對真理的渴望、對膚淺解釋的質疑、在數據不符時放棄原有假設的意願、對新觀察和新思想的開放態度以及對自然之美的深刻欣賞”。

內森斯認為，向社會和公眾奉獻優秀的科研成果是科學家義不容辭的責任，因為社會和公眾的支持是科學事業的基礎，是產生科研成果的動力來源。也正是基於這樣的認知，內森斯和妻子決定將獲得的世界頂尖科學家協會獎“生命科學或醫學獎”獎金全部捐獻出來，用於慈善事業。也正是基於這樣的認知，內森斯於2017年拍賣了父親的諾獎獎牌，並將所得款項捐贈給漢彌爾頓·史密斯獎，以此激勵、助力青年科學家成長，為社會貢獻更多、更大科技創新成果。當然，內森斯此舉也是表達對史密斯的敬意和感謝。“當年漢彌爾頓不求回報，慷慨地向我父親提供了研究所需的酶樣品，這種純粹、互助的學術氛圍值得我們銘記。”內森斯說。

對社會的支持和別人的幫助，內森斯常懷感恩之心，自己也慷慨助人，不求回報。中國科學技術大學生命科學與醫學部部長程臨釗教授回憶說，在他任約翰斯·霍普金斯大學醫學院助教時，有一份研究設計求助於內森斯並獲得其慷慨襄助。在該項目完成后，程臨釗請求內森斯在項目成果上署名，但被他婉言謝絕並表示幫助同行是他分內之事。在約翰斯·霍普金斯醫學院，內森斯助人為樂有口皆碑，經常有同事、學生等到他的辦公室、實驗室請教或者求助，他都不遺余力，大力幫助。桃李不言而成蹊，內森斯的慷慨與大度帶動了很多人特別是身邊的學生，他們以內森斯的學術品格為榜樣，勤勉治學、樂於助人。

激勵青年學子

通過內森斯的演講和回答聽眾的提問，人們能鮮明地感受到他言談舉止中透露著非常謙遜甚至謙卑的態度。對此，他解釋說，我們常說眼睛是心靈的窗戶，但是關於視覺科學，仍有太多未解之謎。“還有很多我們不了解的地方，比如關於直覺，比如關於單一細胞的應答。”內森斯說。他進一步指出，科學的進步是非常艱難曲折的，教科書裡的知識往往是在無數次失敗中才獲得的，大多數科學實驗不會成功，很多科研項目的結果達不到預期，所以謙虛甚至謙卑是科學家應該一直保持的態度。

在認識到困難的同時，內森斯也指出人類應該為已經取得科學成果感到自豪，就他所在研究領域而言，科學界對於視覺的理解已達到相當的高度，對重要細胞的運作機制已經比較熟悉，比如圖片如何在視網膜上得到處理並最終把相關信息傳遞給大腦。他熱情鼓勵演講現場的青年學子，告訴他們進入大學接受高等教育是幸運的，要認真對待大學裡的每一步，積極投身科研，抓住寶貴的人生機會。“把你自己想象成牛頓，沒有什麼不可能！”內森斯激勵大家樹立遠大理想，增強信心，爭取在科技創新上成就一番事業。

內森斯常說孩子天生就是科學家，因為創新和發現在很大程度上源自求知欲和好奇心，而孩子對大自然有與生俱來的好奇心和探究的天性。“在日常生活中，父母、兄弟姐妹、朋友和老師如果能夠積極呵護、鼓勵孩子的好奇心，並進行引導和培養，相信一定能帶來許多驚喜。”他說。內森斯自己就是這樣做的，對身邊的孩子特別和藹可親，循循善誘。他會把測視力的陀螺當玩具送給實驗室成員的孩子，會給身邊的孩子畫可愛的小兔子，繪聲繪色地講解有趣的科學故事和知識。

（王崟欣、趙文博、孫寧浩、張研吟）

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