谢灿:在一个未知的旅途,我路过一座丰碑
纪念Klaus Schulten2016年11月1日,一位认识多年的挚友从美国来北京,约了几位朋友一起小酌。我不是贪杯之人,但是和朋友围坐叙旧,聊聊理想与科学,确是人生快意之事。相谈甚欢之际,手机突然响起,一个email进来——Klaus Schulten教授今日刚刚去世——突然之间,竟然不知所措,百感交集。杯中酒百味夹杂。
对我来说,Klaus Schulten是磁感应,动物迁徙和生物导航研究领域的一座丰碑。当心中的一座学术丰碑轰然倒塌,是感伤而不能自已的一件憾事。如果将镜头回放到二十世纪六七十年代,这一领域开始孕育和蓬勃发展之际,由于人们对磁感应和动物迁徙的机理几乎一无所知,各种狂野的猜想,尖锐的批判共存,想象力和创造力如同烟花一样绽放在科学的夜空中。
1965年,Wolfgang Wiltschko刚刚完成证明鸟类能够感知和分辨磁场的方向的实验(Wiltschko and Merkel, 1966)。其后他遇到了他未来的夫人,1972年,Wiltschko夫妇证明知更鸟使用一种磁倾角罗盘进行迁徙,但工作原理尚未可知(Wiltschko and Wiltschko, 1972)。
诸多充满玄幻色彩的假说和模型盛行一时,但因为缺乏科学基础,又纷纷落幕。同一时期,Klaus Schulten,一个天才的物理学家,刚刚获得他的化学物理学博士学位,在Max Plank 研究所谋到了一个职位。
他猜想光激发的高速三重态反应中的一对电子处于量子纠缠态,并推算得知其单重态(Singlet)到三重态(Triplet)的转换速度受磁场调控,据此提出了他后来非常著名的自由基对假说(Radical Pair Model, 也被称为Chemical Compass Model,也即化学指南针假说)。他进而大胆地推测这一反应可能构成了动物磁感应和鸟类迁徙的基础。
尽管基于Cry的化学指南针假说从提出伊始就一直被挑战,包括我自己也并不认同,但无可置疑的是,Klaus Schulten的这一工作是理论先行的经典范例。这是一个天才的物理学家充满想象力和创造力的体现,把一个宏观上神秘的动物行为通过理论预测锁定在一个分子机制上。他在磁感应、动物迁徙和生物导航领域的贡献几乎无人能及,堪称这一领域的一个丰碑。
我一直对Klaus的创造力和想象力充满崇拜,然而,我认为化学指南针假说不足以解释磁感应和动物迁徙的分子机理。2009年回国加盟北大后,我开始了自己的探索之旅。我坚信动物磁感应的受体其实另有玄机,而Cry只是其中的一个关键部件。因此,某种意义上,Klaus既是我崇拜的科学家,也是我尊重和敬佩的一个对手,或者说是我希望能够逾越的一块丰碑。
于是六年后,2015年11月16日,我们在Nature Materials上发表了自己的工作,某种意义上否定了(或者部分否定了)Klaus Schulten的工作,提出了真正的磁感应受体是我们找到的MagR,而Klaus 提出的Cry只是光磁偶联的复合机器中的一部分。两天后的11月18日,我接到Klaus Schulten的email,那是我和他的第一次直接接触。
他的email全文如下:“Dear Dr. Xie, My compliments to your very interesting Nature Materials paper on “A Magnetic Protein Biocompass.” I very much enjoyed reading your paper and thinking about what your magnetosensor system means for biological magnetoreception. Clearly, you opened a new door to the field with adding the MagR polymer to the picture, so far dominated by Cry alone. I would like to ask you for the pdb file of the complete magnetosensor system to follow your arguments in detail. I completely understand that your structure is just a first model and my intention in looking at the pdb file is solely to follow your arguments in your paper and to be inspired by your great finding, not to criticize it. Should I have any question or critique I would communicate it to you and discuss it with you. Again my compliments and best wishes to your co-authors and you, Klaus Schulten”记得当时接到这个email,我心中非常激动,写了一个长长的email,详细介绍了我们的工作,对动物磁感应分子机理的推测和我们的证据,同时附上了我们的分子模型以及其他的相关资料。
Klaus马上回应说他会仔细思考并推敲MagR和Cry之间的关系。其后,从友人口中得知Klaus的身体状况其实很不好,心里一直希望他能康复过来。生活仍在继续,我们的研究也在持续而坚定地往前推进。2016年10月29-30日,在桂林召开的《光合作用与生物导航相关的物理过程》会议中,孙昌璞老师,喻进老师(Klaus的学生) 和我刚刚商定联合邀请Klaus Schulten教授访问北京事宜。
我们都非常exciting(兴奋)并充满期望。然而,世事竟然如此无常,两天后,我们惊闻Klaus Schulten已经离我们而去。想来,我们参加的这次研讨会竟成了对Klaus 早年工作的一个具有特别意义的回顾!夜深,酒渐醒,心中竟悲怆莫名,为一个天才的物理学家或者说生物物理学家的突然逝去。但是,Klaus Schulten早年的工作在这个领域树立的丰碑将永远留存在我们的心中。
想想也是,我们,无论是已经逝去的,还是正在前行的,其实都在科学的旅途中,经过很多杰出的科学家们在路途中树立的一座座丰碑,都只是为了一步步地逼近真理。而这些丰碑,无论被推倒的,还是被越过的,都将被经历此路的科学家铭记在心。2016年11月1日深夜,谢灿于北京大学燕东园。谨以此文纪念Klaus Schulten的去世。