“這種混合虛實(shí)細(xì)胞是一種全新的系統(tǒng),它由現(xiàn)實(shí)細(xì)胞和計(jì)算機(jī)模擬這兩部分組成。我們要做的就是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)與虛擬世界間信息的直接溝通”。采訪當(dāng)晚七點(diǎn),羅旭東在實(shí)驗(yàn)室給前來(lái)咨詢(xún)的學(xué)妹解釋著“混合虛實(shí)細(xì)胞”的原理。
美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間9月28日下午1點(diǎn),由麻省理工學(xué)院主辦的2015年國(guó)際遺傳工程機(jī)器設(shè)計(jì)大賽(iGEM)在波士頓落下帷幕。我校iGEM代表隊(duì)從來(lái)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(duì)伍中脫穎而出,斬獲金獎(jiǎng)。
在他看來(lái),打破“虛擬”和“現(xiàn)實(shí)”的意義,不僅是“三連冠”和“首次提名”的榮譽(yù),更拉近了iGEM團(tuán)隊(duì)與夢(mèng)想的距離。
我有一個(gè)科研夢(mèng)“這個(gè)方案不可行,PASS(終止)!”“這個(gè)方案其他學(xué)校做過(guò)了,PASS(終止)!”2014年3月初,iGEM代表隊(duì)內(nèi)部開(kāi)始了每周一次的“頭腦風(fēng)暴”,討論起了2015年國(guó)際遺傳工程機(jī)器設(shè)計(jì)大賽的選題。
2015年 iGEM團(tuán)隊(duì)共有 17人,由生科院、信息學(xué)院、水產(chǎn)院和動(dòng)科動(dòng)醫(yī)學(xué)院等多個(gè)學(xué)院學(xué)生組成,團(tuán)隊(duì)成員各司其職,最終團(tuán)隊(duì)決定在應(yīng)用和學(xué)術(shù)這兩個(gè)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(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)為主的合成生物學(xué)。在這方面團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)反復(fù)討論提出了一個(gè)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(xiàn)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(shí)”的概念,即把細(xì)胞作為現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),計(jì)算機(jī)中的程序作為虛擬系統(tǒng),結(jié)合成一個(gè)“虛實(shí)結(jié)合”的系統(tǒng)。
“哎呀!又平了!”確定選題并不容易,“虛實(shí)細(xì)胞”和“土地神”的支持者總是打成“平手”。在隨后五月份的開(kāi)題答辯上,根據(jù)教授的建議,團(tuán)隊(duì)成員們最終決定選擇更具創(chuàng)新性和可行性的“虛實(shí)細(xì)胞”。
據(jù)團(tuán)隊(duì)成員介紹,這種虛實(shí)混合細(xì)胞由生存于培養(yǎng)基之中的細(xì)胞(現(xiàn)實(shí)部分)以及生存于計(jì)算機(jī)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(gè)巧妙的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)與虛擬世界間信息的直接溝通。按照這一構(gòu)想,將來(lái)人類(lèi)的身體可能會(huì)與電腦直接連接在一起,人們通過(guò)電腦就能直接觀測(cè)身體的每一項(xiàng)數(shù)據(jù),并對(duì)疾病進(jìn)行調(diào)控和治療。
“當(dāng)然,這個(gè)項(xiàng)目的生物學(xué)意義都是后來(lái)得出的,當(dāng)時(shí)我們都沒(méi)考慮那么多,只是覺(jué)得很有趣,我們想去做!”閆科技說(shuō)。
追夢(mèng)路上哪有不碰壁確定選題后就進(jìn)入了最緊張的階段。為了完成參賽項(xiàng)目,代表隊(duì)暑期留校,幾乎從早到晚都留在實(shí)驗(yàn)室工作,有人擔(dān)心太晚了回不去,就在實(shí)驗(yàn)室里放了一張折疊床,來(lái)不及了就直接睡。
在這樣高強(qiáng)度的運(yùn)作中,他們發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目存在很多“硬傷”。
首先是生物細(xì)胞和計(jì)算機(jī)之間信息傳輸?shù)膯?wèn)題,細(xì)胞和計(jì)算機(jī)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(gè)細(xì)胞的生命過(guò)程,它死后幾分鐘你才知道!”如果要讓他們達(dá)到耦合狀態(tài)必須要保證信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)“即時(shí)傳輸”。
由于問(wèn)題棘手,團(tuán)隊(duì)討論多次未果,“瓶頸期”怎么突破?為此,除了每天查找文獻(xiàn),團(tuán)隊(duì)還給武大、華科等高校的專(zhuān)家教授“狂”發(fā)郵件。最終,他們決定采用先觀測(cè)十幾分鐘,保證細(xì)胞已經(jīng)能根據(jù)改變的光強(qiáng)維持在穩(wěn)定的熒光強(qiáng)度后,再進(jìn)行下一次調(diào)控的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
還來(lái)不及為處理了這樣一個(gè)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(gè)細(xì)胞還是細(xì)胞群作為觀察對(duì)象?
生工1304班的吳一博支持觀察細(xì)胞群,他認(rèn)為,觀察多個(gè)細(xì)胞能反映整個(gè)細(xì)胞群的狀態(tài),也更能觀察反映出細(xì)胞各個(gè)階段的生命活動(dòng)。另一種說(shuō)法則認(rèn)為觀察細(xì)胞群的生命活動(dòng)無(wú)法確定單個(gè)細(xì)胞的行為是否會(huì)對(duì)整個(gè)群體造成影響?!拔覀兌紙?jiān)持自己的做法,幾乎都‘決裂’了”,吳一博坦言。
繼續(xù)尋找科學(xué)文獻(xiàn)、內(nèi)部討論、咨詢(xún)教授……最終,他們決定綜合兩種方案的優(yōu)點(diǎn):在集體細(xì)胞的視野下挑選單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行觀察。
“在我看來(lái)這并不是挫折,而是令人享受的過(guò)程,收獲頗大的經(jīng)歷”,當(dāng)談及這一路上的坎坷挫折時(shí),李澤堯淡然笑之。窮極一生,做不完一場(chǎng)夢(mèng)9月,距賽事不到一月時(shí)間,所有成員都在實(shí)驗(yàn)室討論、制作網(wǎng)頁(yè)和海報(bào),將要赴美交流的六名隊(duì)員倍感壓力?!澳菐滋?,我們幾乎睜開(kāi)眼就說(shuō)‘ourteam’(我們團(tuán)隊(duì))”一位隊(duì)員說(shuō)。
9月23日,帶著大半年的成果六人飛往美國(guó)。在飛機(jī)上,他們絲毫沒(méi)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(kāi)演講,在海報(bào)展示區(qū)與來(lái)自不同國(guó)家地區(qū)的團(tuán)隊(duì)交流……兩天的比賽時(shí)間過(guò)得緊緊張張。
參賽的300余支隊(duì)伍里,有的、來(lái)自哈佛等世界名校的,有來(lái)自國(guó)內(nèi)的“985”高校的,華農(nóng)學(xué)子看起來(lái)并沒(méi)有什么優(yōu)勢(shì)。但我校代表隊(duì)表現(xiàn)優(yōu)秀,“演講期間,好幾位評(píng)委都對(duì)我們的項(xiàng)目表示出肯定,美國(guó)萊斯大學(xué)的一位博士生還不停地豎起大拇指點(diǎn)‘贊’,強(qiáng)烈建議我們?nèi)ニ麄儗W(xué)校深造?!泵棵肯氲疆?dāng)時(shí)的情景,“小分隊(duì)”都自豪而激動(dòng)。
羅旭東喜歡一句歌詞:“窮極一生,做不完一場(chǎng)夢(mèng)”。今年就要把接力棒交給新隊(duì)長(zhǎng)的他認(rèn)為,即便iGEM團(tuán)隊(duì)三年奪金,首次獲得提名,但金牌不是終止,榮譽(yù)更不是目的,對(duì)科研的探索才是窮極一生都做不完的夢(mèng)。
“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(dá)人!”又是一年招新季,2015屆iGEM團(tuán)隊(duì)老成員寄語(yǔ)新生:望新iGEM人能延續(xù)夢(mèng)想,不斷開(kāi)拓!