“這種混合虛實細胞是一種全新的系統(tǒng),它由現(xiàn)實細胞和計算機模擬這兩部分組成。我們要做的就是實現(xiàn)現(xiàn)實與虛擬世界間信息的直接溝通”。采訪當(dāng)晚七點,羅旭東在實驗室給前來咨詢的學(xué)妹解釋著“混合虛實細胞”的原理。
美國當(dāng)?shù)貢r間9月28日下午1點,由麻省理工學(xué)院主辦的2015年國際遺傳工程機器設(shè)計大賽(iGEM)在波士頓落下帷幕。我校iGEM代表隊從來自哈佛、麻省理工、牛津、海德堡、東京大學(xué)等全球頂尖高校的近三百支參賽隊伍中脫穎而出,斬獲金獎。
在他看來,打破“虛擬”和“現(xiàn)實”的意義,不僅是“三連冠”和“首次提名”的榮譽,更拉近了iGEM團隊與夢想的距離。
我有一個科研夢“這個方案不可行,PASS(終止)!”“這個方案其他學(xué)校做過了,PASS(終止)!”2014年3月初,iGEM代表隊內(nèi)部開始了每周一次的“頭腦風(fēng)暴”,討論起了2015年國際遺傳工程機器設(shè)計大賽的選題。
2015年 iGEM團隊共有 17人,由生科院、信息學(xué)院、水產(chǎn)院和動科動醫(yī)學(xué)院等多個學(xué)院學(xué)生組成,團隊成員各司其職,最終團隊決定在應(yīng)用和學(xué)術(shù)這兩個方向討論具體選題。
應(yīng)用方向的理論依據(jù)是以生物學(xué)、工程學(xué)、計算機科學(xué)和數(shù)學(xué)為主的合成生物學(xué)。在這方面團隊經(jīng)過反復(fù)討論提出了一個構(gòu)想———有關(guān)環(huán)境治理的“土地神”。在學(xué)術(shù)方向,成員在從指導(dǎo)老師馬彬廣提供的文獻中產(chǎn)生了靈感,大膽地提出了“生物領(lǐng)域的混合虛擬現(xiàn)實”的概念,即把細胞作為現(xiàn)實系統(tǒng),計算機中的程序作為虛擬系統(tǒng),結(jié)合成一個“虛實結(jié)合”的系統(tǒng)。
“哎呀!又平了!”確定選題并不容易,“虛實細胞”和“土地神”的支持者總是打成“平手”。在隨后五月份的開題答辯上,根據(jù)教授的建議,團隊成員們最終決定選擇更具創(chuàng)新性和可行性的“虛實細胞”。
據(jù)團隊成員介紹,這種虛實混合細胞由生存于培養(yǎng)基之中的細胞(現(xiàn)實部分)以及生存于計算機之中的一段程序代碼(虛擬部分)兩部分組成,兩者相互依存。這個巧妙的設(shè)計實現(xiàn)了現(xiàn)實與虛擬世界間信息的直接溝通。按照這一構(gòu)想,將來人類的身體可能會與電腦直接連接在一起,人們通過電腦就能直接觀測身體的每一項數(shù)據(jù),并對疾病進行調(diào)控和治療。
“當(dāng)然,這個項目的生物學(xué)意義都是后來得出的,當(dāng)時我們都沒考慮那么多,只是覺得很有趣,我們想去做!”閆科技說。
追夢路上哪有不碰壁確定選題后就進入了最緊張的階段。為了完成參賽項目,代表隊暑期留校,幾乎從早到晚都留在實驗室工作,有人擔(dān)心太晚了回不去,就在實驗室里放了一張折疊床,來不及了就直接睡。
在這樣高強度的運作中,他們發(fā)現(xiàn)項目存在很多“硬傷”。
首先是生物細胞和計算機之間信息傳輸?shù)膯栴},細胞和計算機之間信息傳遞的延遲現(xiàn)象難以解決?!斑@就像當(dāng)你觀察一個細胞的生命過程,它死后幾分鐘你才知道!”如果要讓他們達到耦合狀態(tài)必須要保證信號能夠?qū)崿F(xiàn)“即時傳輸”。
由于問題棘手,團隊討論多次未果,“瓶頸期”怎么突破?為此,除了每天查找文獻,團隊還給武大、華科等高校的專家教授“狂”發(fā)郵件。最終,他們決定采用先觀測十幾分鐘,保證細胞已經(jīng)能根據(jù)改變的光強維持在穩(wěn)定的熒光強度后,再進行下一次調(diào)控的方法來解決這個問題。
還來不及為處理了這樣一個大麻煩而高興,其他難題卻接踵而至。比如又一次出現(xiàn)“平手”:選擇單個細胞還是細胞群作為觀察對象?
生工1304班的吳一博支持觀察細胞群,他認(rèn)為,觀察多個細胞能反映整個細胞群的狀態(tài),也更能觀察反映出細胞各個階段的生命活動。另一種說法則認(rèn)為觀察細胞群的生命活動無法確定單個細胞的行為是否會對整個群體造成影響?!拔覀兌紙猿肿约旱淖龇?,幾乎都‘決裂’了”,吳一博坦言。
繼續(xù)尋找科學(xué)文獻、內(nèi)部討論、咨詢教授……最終,他們決定綜合兩種方案的優(yōu)點:在集體細胞的視野下挑選單個細胞進行觀察。
“在我看來這并不是挫折,而是令人享受的過程,收獲頗大的經(jīng)歷”,當(dāng)談及這一路上的坎坷挫折時,李澤堯淡然笑之。窮極一生,做不完一場夢9月,距賽事不到一月時間,所有成員都在實驗室討論、制作網(wǎng)頁和海報,將要赴美交流的六名隊員倍感壓力?!澳菐滋?,我們幾乎睜開眼就說‘ourteam’(我們團隊)”一位隊員說。
9月23日,帶著大半年的成果六人飛往美國。在飛機上,他們絲毫沒有放松緊繃的神經(jīng),反復(fù)練習(xí)外院方紅老師錄下的演講稿。
準(zhǔn)備公開演講,在海報展示區(qū)與來自不同國家地區(qū)的團隊交流……兩天的比賽時間過得緊緊張張。
參賽的300余支隊伍里,有的、來自哈佛等世界名校的,有來自國內(nèi)的“985”高校的,華農(nóng)學(xué)子看起來并沒有什么優(yōu)勢。但我校代表隊表現(xiàn)優(yōu)秀,“演講期間,好幾位評委都對我們的項目表示出肯定,美國萊斯大學(xué)的一位博士生還不停地豎起大拇指點‘贊’,強烈建議我們?nèi)ニ麄儗W(xué)校深造?!泵棵肯氲疆?dāng)時的情景,“小分隊”都自豪而激動。
羅旭東喜歡一句歌詞:“窮極一生,做不完一場夢”。今年就要把接力棒交給新隊長的他認(rèn)為,即便iGEM團隊三年奪金,首次獲得提名,但金牌不是終止,榮譽更不是目的,對科研的探索才是窮極一生都做不完的夢。
“獅子山不高,但站在獅子山頂,一樣可以成為耕讀不輟的創(chuàng)新達人!”又是一年招新季,2015屆iGEM團隊老成員寄語新生:望新iGEM人能延續(xù)夢想,不斷開拓!