德米特里·科尔金:冠状病毒的计算生物学
Dmitry Korkin: Computational Biology of Coronavirus
计算生物学家讲解如何用建模与数据分析研究新冠病毒的结构、传播机制与潜在药物靶点。
一个直径百纳米量级的小东西,比蝴蝶扇一下翅膀带起的气流还小得多。它没有大脑,没有新陈代谢,严格说都算不上活着。但它能让全球股市熔断,让几十亿人困在家里,让一整个国家的经济按下暂停键。
德米特里·科尔金(Dmitry Korkin)是伍斯特理工学院(WPI)的生物信息学与计算生物学教授,研究复杂疾病的生物信息学、计算基因组学和生物医学数据分析。今年二月,他的团队用新冠病毒的基因组序列,重建了它主要病毒蛋白的三维结构,以及这些蛋白与人体蛋白的相互作用,等于给这个病毒画了一张结构基因组图谱,并且把数据全部公开。
这次对话发生在疫情最紧张的时候。他们聊了病毒本身,聊了计算手段怎么帮我们理解结构、进而设计抗病毒药物和疫苗,也聊了病毒为什么让人着迷,甚至有点"聪明"。
病毒是机器,不是生命
科尔金一开口就把病毒定义得很干脆。
"它不是一个活的有机体,它是一台机器。而且是一台被打磨到极致的机器,功能数量有限,但它只需要刚好够用的信息就能完成这些功能,还带着自我修改的能力。"(德米特里·科尔金)
把病毒叫机器,听起来像是低估了它。但科尔金觉得恰恰相反。他说的"智能"不是人类那种智能,也不是人工智能那种智能。
"病毒的智能在于它的简单,用极少的材料和信息做成了极多的事。"(德米特里·科尔金)
他甚至怀疑病毒是群体智能最基础的样本。单个病毒没什么,当成千上万个病毒作为一个整体行动时,效率高得吓人。
那病毒到底算不算生命?科尔金说不算,理由是它不自主。它缺少关键工具,必须寄生到宿主细胞里,借用对方的核糖体来打印自己的蛋白质。病毒连"打印机"都没有,只能借别人的用。
这里我故意抬杠:人类也需要地球这个宿主才能活。按这个逻辑,人类也不自主。
科尔金的回应很坦白。他说这确实是很难回答的问题,说到底是个定义问题。他倾向于用"是否自主"这条线来区分生命和机器,仅此而已。
越致命,越难传播
说到传播力,绕不开一个数字:R0,也就是一个感染者平均能传染给多少人。
新冠的估计在 1.5 到 3 之间。天花是 5 到 7。麻疹超过 15。流感远低于这些数字。
科尔金说,这里有个耐人寻味的规律:看起来病毒越致命,传播力反而越弱。MERS 的死亡率在两三成以上,但它从来没变成大流行。几年前在中国出现的 H7N9 禽流感,死亡率超过 30%,但它主要从鸟传人,人传人的能力很弱。
为什么高致命性和高传播力很难兼得?科尔金说他也没有答案,这仍然是个开放问题。
换句话说,那些把我们折腾得最惨的病毒,其实并没有想要把我们杀死。宿主死了,病毒自己也走不远。这是一场漫长的谈判,双方都在找那个能长期共存的平衡点。
聊到这里,我问了个稍微吓人的问题:未来一百年,更该担心自然出现的病毒,还是被人为改造出来的病毒?
科尔金说他更担心天然的。因为新毒株一直在冒出来,这是自然过程,而这个过程本身就已经足够强大。他读过不少关于现代生物技术改造病毒的论文,也希望这不会在不久的将来成为主要威胁。
但他补了一句很有意思的话:改造病毒有一个和核武器一样的问题,它很难不导致相互毁灭。你没法控制一个能当武器用的病毒。
一半感染者没有症状,这才是真正的变量
病毒怎么传播,牵扯的因素很多。有生物层面的,也有社会层面的。病毒能在物体表面存活多久,复制速度多快,这些都好理解。
科尔金点出一个过去大家不太在意、这次却至关重要的因素:无症状感染者的比例。
冰岛做过一项规模很大的筛查,结果是大约 50% 的感染者无症状。这些人自己不知道,却照样在传播病毒。
他提了一个对比:猪流感当年感染的人数以十亿计,占人口的 20% 到 30%。幸运的是致死率低。但一个病毒能这么快席卷整个人群,本身就够吓人的。
"这大概是我最喜欢的蝴蝶效应的例子,因为它比蝴蝶还小。病毒的大小只是几个原子,几个原子的改变,就造成了这么大的影响。"(德米特里·科尔金)
那第一下扇动的翅膀是什么?是让病毒能从蝙蝠跳到人身上的那几处突变。科学家到现在还在找"零号病人",还在弄清到底是什么样的基因改变,让这个原本待在蝙蝠体内的东西,先学会了跨物种,又学会了人传人。
科尔金提到,几年前有科学家用实验证明,只要改动流感病毒上的几个残基,就能让它跨物种传播。这项研究当时引发巨大争议,甚至一度被叫停,后来还是发表了。
争议的点很直接:你公开演示了怎么改造,是不是等于给了别人说明书?科尔金的立场是,这类研究应该做,人类需要被充分告知,需要尽可能理解机制,才能预防。所有答案最终都会指向更好的疫苗,甚至通用疫苗。
什么是通用疫苗?他举了流感的例子。每年打流感疫苗,是因为我们在和不断变异的病毒打军备竞赛。如果下一次流感大流行来了,现有疫苗大概率救不了我们,因为毒株可能完全不同。如果能设计出一种对甲型流感所有毒株都有效的疫苗,不管它从哪个物种跳过来,那会是科学的一次巨大胜利。
二十九个蛋白,我们至今没搞清它们干什么
回到病毒本身。它怎么进入人体?科尔金拆成了几个关键步骤。
第一步是附着。新冠病毒和 SARS 走的是同一条路:病毒表面的刺突蛋白(spike protein)抓住人体细胞上的 ACE2 受体。
而且有越来越多的证据显示,新冠病毒结合这个受体的效率,比 SARS 还要高。
刺突蛋白不是单独行动的。它会三份拷贝凑在一起,形成三聚体,作为一个功能单元去和 ACE2 对接。这就是为什么你在所有病毒示意图上看到的那一圈"皇冠"。
第二步是进入。病毒把自己的膜和宿主细胞的膜融合,把 RNA 释放进去,然后劫持细胞的机器。
病毒的结构其实很简洁。表面有三类主要蛋白:刺突蛋白、数量最多的膜蛋白(membrane protein,负责撑出包膜的形状和曲率)、还有数量很少的包膜蛋白(envelope protein)。包膜蛋白到底干什么,至今还在研究中。
里面还有一个核衣壳蛋白(nucleocapsid protein),作用是包住病毒 RNA,形成一个保护壳。
然后是一个让人意外的数字:流感病毒只有八九个蛋白,新冠病毒至少有 29 个。
科尔金说,尽管人类研究冠状病毒已经二十多年,这 29 个蛋白里还有很多功能没被完全搞清楚。
怎么搞清楚?这就是计算生物学能插手的地方。过去几十年,科学界积累了海量关于各种病毒蛋白的知识。拿到一个新病毒的基因组,先识别出可能的基因和蛋白,再去和已知的蛋白做比对。如果相似,就能推断功能。蛋白酶、聚合酶这类关键部件,往往一眼就能认出来。
麻烦的是那些真正全新的蛋白。没有参照物,只能从零开始,难度陡增。
科尔金强调,他们做出来的所有预测都必须回到实验里验证。生物信息学的角色,是帮实验科学家把发现过程加速,而不是替代实验。这个链条通常是这样:做计算的人给预测,病毒学家做验证,分子成像专家用电子显微镜看结构,生物化学家和药企的人再往下接。
从一个字母串,到一个三维结构
那篇论文叫《SARS-CoV-2 的结构基因组学揭示病毒蛋白中进化保守的功能区域》。名字很长,做的事情可以讲得简单。
新冠病毒的基因组是一串不到三万个核苷酸的序列,本质就是一串字母。这串字母本身没什么用,得先确定基因的边界,才能知道它对应哪些蛋白。
有了蛋白序列,下一步就是找三维结构。这里用的方法叫同源建模,或者叫模板建模。核心假设是:两条序列如果字母上相似,结构大概率也相似。
这个方法有好处也有代价。代价是,你可能拿不到全部 29 个蛋白的模板。好处是,只要有模板,建模的精度就非常高,远高于那些不用任何模板的方法。
拿到单个蛋白的结构之后,还要看它们会不会互相结合。有些蛋白自己就能凑成多聚体。刺突蛋白要三份,包膜蛋白要五份,形成一个五聚体环。
科尔金说,判断蛋白会不会相互作用,有两个思路。一是看以前解出来的复合物结构,二是从已知的相互作用数据里推断。他们手上既有结构信息,也有从 MERS 和其他相关病毒那里积累的相互作用知识。
这里有个漂亮的洞察:相互作用是结构问题,但结构本身又在执行功能。一个蛋白之所以要和另一个结合,往往是因为某个功能必须靠这个组合才能完成。所以你从结构入手,最后会绕回到功能上。
论文里有一张图,把病毒蛋白按结构画成一堆蓝色、青色的块,再把和近亲病毒不同的部分标成粉色。
粉色的部分很有意思。在二维序列上看,这些差异可能离得很远,互不相关。但一放到三维结构里,它们常常聚在一起。
这说明什么?这些差异并非随机漂变,它们很可能指向功能位点。某个区域高度突变,可能是因为那里正在和别的分子打交道,进化的压力集中在那里。
再看整体模式:新冠病毒里有些蛋白几乎原封不动,和 SARS、和蝙蝠冠状病毒一模一样,另一些则突变严重。进化并没有均匀地扫过整个基因组,它精准地挑了几个目标下手。
这篇论文的起点,是一场被忽视的本地疫情
故事要倒回到 2019 年 9 月。
那时候新英格兰地区爆发了另一种危险的病毒:东部马脑炎病毒(Eastern Equine Encephalitis,简称 Triple E)。这个病毒攻击大脑,有死亡病例,主要传播媒介是蚊子。
当地经济受了影响,学校六点以后关闭,孩子们不许在外面活动,因为儿童感染后的后果特别严重。疫情一路蔓延到新罕布什尔和康涅狄格。
科尔金在 WPI 教生物信息学,那是个很强调"用真实问题学习"的地方。他想,这正好是个完美的案例研究。
Triple E 有个尴尬的处境:它是个"被忽视的疾病"。规模不够大,药企不会为它专门开发抗病毒药,国家基金也不容易批下来。但这不代表我们什么都做不了。
于是他设计了一个项目,用生物信息学去尽可能理解这个病毒:它的蛋白结构是什么样,蛋白之间怎么相互作用,怎么和宿主蛋白相互作用,它是怎么进化的,接下来可能往哪走。
项目在十二月中旬做完,参与的都是本科生,本来要写成一篇文章,学生都是共同作者。
几周后,他听说了中国报告的一种神秘新病毒。他第一反应是:我们刚做过这件事,为什么不对这个新病毒再做一遍?
然后就是等基因组公布。因为基因组序列是第一步,没有它什么都做不了。
第一版预印本他们甚至没发到 bioRxiv,因为当时那个平台已经被投稿淹没,光是通过初审挂上网就要五六天。他们干脆把预印本放在自己网站上,很快就有人来看。
科尔金说,这件事让他重新理解了学术出版。知识本身正在变成核心价值,而不是承载知识的论文或期刊。加速的审稿流程、铺天盖地的预印本,正在从根本上改变我们对"论文"这个东西的理解。
老药能不能治新病,答案藏在结合位点里
他们的研究里最有价值的一条发现是:病毒表面那些被已知小分子药物靶向的结合位点,几乎没怎么变。
这意味着什么?意味着原来针对 SARS、针对 MERS 开发的药物分子,很可能对新冠病毒同样有效。
反过来,他们也标出了哪些部分已经变了,哪些部分还保持原样。等于给药物研发划出了重点区域。
当然,所有预测都还要实验验证。但至少方向清楚了。
聊到具体药物,科尔金点了瑞德西韦(Remdesivir)。它原本是为埃博拉和马尔堡病毒开发的,后来被证明对 SARS 有效。它的原理是模仿 RNA 里的一种核苷酸,从而阻断病毒复制。
还有一类药专门抑制蛋白酶,也就是那个负责"剪开"蛋白序列的东西。另有一种原本是为疟疾开发的药物,也在候选名单里。
这里就是计算生物学真正发挥作用的接口。我们手上可能有一个对 SARS 和 MERS 都有效的完美候选药,但它对新冠病毒有没有效,没人知道。 影响药效的因素很多,最直接的一条是:如果结合位点突变了,药物就贴不上去了。科尔金团队的工作,正是去看这个位点有没有变。目前看,他们检查的那几个配体结合位点基本完好。
我问了个更现实的问题:抗病毒药物和社交距离,哪个才是短期内的答案?
科尔金的判断是抗病毒药物。他注意到新闻里越来越多医院开始给病人用新的候选药。经济要重启,我们确实需要它。但他也说,自己没法预测经济重启会怎么走,因为我们已经陷得太深,而且不只是美国,是全球性的。第二波的可能性始终存在,所以必须非常小心,必须遵守医生给的所有防护建议。
病毒会不会变异到让抗病毒药失效?他说不知道,这正是需要研究的东西。
"这是个美丽又可怕的过程,病毒可能变异,绕开我们摆在它面前的东西。"(德米特里·科尔金)
这个机制没什么神秘的,就是进化。病毒身上没有被刻进任何东西,它只是在和宿主一起进化。科尔金说,这是进化论最干净的样本之一。病毒之所以能这么简单,恰恰是因为它把大部分必需功能都外包给了宿主。外包得越多,自己需要背的包袱就越少。
不过最近科学家发现了和细菌一样大的病毒,巨型病毒。这些发现让学界重新思考病毒的起源,以及到底是什么进化机制造出了病毒这种东西。
折叠一个蛋白质,比下围棋难多了
蛋白质是一条氨基酸链,也就是一串残基,然后它会自己折叠成奇形怪状的三维结构。这个折叠过程怎么发生的,是个悬赏百万美元级别的难题。
诡异的地方在于:你用高温把它解开,它冷却后往往又会折回原来的形状。我们大致知道折叠的机制,但把所有机制拼起来算清楚,计算量极其庞大。
那蛋白质会折成任意多种形状吗?科尔金说,通常认为每个蛋白有一个标准构象,但也有很多情况下,蛋白在去稳定化之后会折成另一种构象,尤其是那些由多个结构单元组成的蛋白。
这些结构单元叫蛋白结构域(domain)。一个结构域通常进化上保守,单独执行一个功能,有自己清晰的三维折叠方式。人体细胞里一个平均蛋白,大概有两三个这样的结构域,它们先各自折叠,再拼成更大的三维结构。
目前的进展是:200 个残基以内的小蛋白,我们折得还不错。大蛋白还差得远。 跨膜蛋白尤其难,偏偏它们又极其重要。
这是个组合爆炸问题,但也不是只能硬算。机器学习的方法正在进入这个领域。
聊到 Foldit 这个游戏,科尔金笑了。他当博士后那会儿就接触过,觉得它设计得很透明、很直观。后来有篇顶级期刊的论文,共同作者就是这游戏的玩家,他们解出的结构比科学家自己算出来的还好。
这件事的意义很大。那些对计算机来说极其困难的问题,人类大脑却未必觉得那么难。 存在性证明一旦出现,方向就打开了。
那蛋白质折叠到底是可学习的问题,还是暴力计算的问题?我们是在深蓝下棋的年代,还是在 AlphaGo 下棋的年代?
科尔金说,正在往后者走。这个领域有个奥运会,叫 CASP,各团队拿到同样的蛋白序列,比赛谁能预测准结构。最近一届比赛里,AlphaFold 是最顶尖的队伍之一,如果不是最顶尖的那个。
过去几十年积累的结构数据,终于到了能被总结、被泛化、被用来预测新结构的阶段。
而这一切的前提,是蛋白质数据库(Protein Data Bank)这样的开放数据。科尔金说,这个数据库最早的版本还是记在卡片上的。每解出一个蛋白或蛋白复合物,就提交进去,所有人共享。这里没有囤积发现的习惯。
他觉得这场疫情恰好证明了科学界协作的能力。人们建立新合作的速度、互相提供帮助的意愿,都上了一个新台阶。
给病毒粒子建模,顺便设计疫苗
他们的下一步,是把单个蛋白拼成一个完整的病毒粒子模型。
一个病毒粒子的表面是一层脂双层包膜,上面嵌着蛋白。基于显微图像推测,它表面大约有 50 到 100 个刺突蛋白,200 到 400 个膜蛋白二聚体,膜蛋白排列成整齐的晶格,像一层地毯。偶尔还能看到包膜蛋白组成的五聚体环。
这里有个有意思的细节。网上流传的病毒示意图,大多是完美的球形,上面插满尖刺。但真实的显微照片没那么规整。他们在德州农工大学的合作者 Benjamin Newman 最近发表的工作提出并给出了一些证据:病毒粒子的真实形态是拉长的椭球,而非球体。科尔金团队正把这个结论纳入自己的模型。
为什么要在意形状?因为这直接关系到疫苗和纳米颗粒的设计。
疫苗的原理,是训练免疫系统认识这个新威胁,让它产生能结合刺突蛋白的抗体。抗体一旦贴在刺突上,刺突就没法再抓 ACE2 受体,病毒也就进不去细胞了。
那纳米颗粒设计是什么?就是人工造一个模仿病毒粒子的东西。它甚至可能去和真正的病毒粒子竞争,从而减轻感染。
现有的疫苗路线有好几种。一种是把病毒在细胞培养里反复传代,让它适应胚胎细胞,从而对人细胞的兼容性下降。这样的病毒颗粒还在,但效率低,复制慢,打进人体后免疫系统能认识它,人最多只有轻微症状。另一种是只取病毒的无功能部分,或者去掉遗传物质,让它根本无法复制。
设计疫苗最大的障碍是什么?是基础理解不够,还是实验验证和审批流程太慢?科尔金说两者都是。对分子机制理解得越深,疫苗设计就能越高效。但疫苗终究要测试。
18 个月的时间表,在历史上看已经是极度的加速。科尔金说他记得读过一些老疫苗的故事,从设计到充分测试、再到量产,可能要花上十年。
邮轮上的僵尸末日:把病毒写成一个智能体
科尔金还做流行病学建模,具体说是基于智能体的模拟(agent-based simulation)。
这里有个时间上的巧合。这个项目做了五年,跨年夜他收到学生邮件,说最后一组实验完成了。三周之后,就出了"钻石公主号"的事。
这个项目的代号,是几个本科生起的,叫"邮轮上的僵尸末日"。
为什么是邮轮?因为邮轮上最常见的病毒是诺如病毒,就是那种肠胃型流感。它经常造成整船人上吐下泻,严重时邮轮得取消航程、原路返航。传染病爆发一直是邮轮经济最大的威胁之一。
传统流行病学研究尺度很大,他们想研究的是一种封闭环境里的小尺度传播。邮轮可以,学校可以,大公司也可以,凡是人们密集互动的地方都行。
这种模型的好处是能实时追踪全过程,能看到感染者和病原体之间互动的完整演变。
他们做了一件以前没人做过的事:把病原体本身也做成一个智能体。
通常在这类模拟里,智能体代表单个的人,用接触图来表示人与人之间的互动。科尔金他们把病毒也写成一个独立运行的智能体,这样就能同时建模宿主一侧和病原体一侧的行为。
好处是模型变得非常灵活,可以把所有关键参数都塞进去:病毒怎么在宿主之间传播,在物体表面能存活多久,无症状和有症状时分别排出多少病毒颗粒。全部可以编码进去。
他们从诺如病毒和僵尸开始,接着模拟了埃博拉、流感、SARS。为了给学生加点刺激,他们还模拟了电影《传染病》里的那个病毒。
那部电影的科学顾问是哥伦比亚大学的病毒学家 Ian Lipkin,病毒是他基于尼帕病毒设计的,又混进了 SARS 和流感这类空气传播病毒的想法。有意思的是,电影里给的细节足够多,多到他们真的能把那个虚构病毒建模出来。
科尔金还讲了个细节:电影里从检测出病毒到科学家看清表面蛋白结构,大概只过了一周。他跟学生说,你要是问实验生物学家,他们会告诉你这不可能,解一个晶体结构要几个月甚至几年。但你要是问生物信息学家,他们会说,做个同源建模不就完了。电影里甚至出现了进化树,把那个病毒和其他病毒的关系画了出来。这部电影在科学上花的心思相当多。
那这类模拟真能预测未来吗?还是只能用来比较不同干预手段的相对效果?
科尔金说两者都有。从新冠病毒身上,我们正在学到的是,现有的干预手段可能不够有效。而一个被过去几次大流行忽视的关键因素,就是无症状期的影响。这个病毒的无症状期特别长,这直接把防控变成了一场全新的游戏。
无症状的人传染性有多强?一个重要的参数是看他们排出多少病毒颗粒随时间变化。已有的研究显示,人在出现症状之前就已经具备传染性,排出的病毒量足以感染下一个宿主。
他提到有研究说,在 14 天的观察周期里,第一周往往是传染性最强的时候。不过他也说,还在等更大样本、更可靠的数据。
他还提到一个很新的结论:康复后大概有一段时间是查不到病毒排出的,也就是不传染。
口罩、信任,和一场巨大的心理学实验
口罩有没有用,争论一直很激烈。科尔金的观点很朴素:口罩两个方向都起作用,既挡住飞进来的病毒颗粒,也让潜在的传染者不去散播病毒,尤其是那些自己都不知道自己感染的人。
既然至少 30% 的无症状感染者完全没有症状,不咳嗽、不发烧,却照样排出病毒,口罩的意义就清楚了。
我提到自己戴着口罩去超市被人侧目,那是一周前的事。科尔金说情况应该已经变了,CDC 也开始建议戴口罩。
他翻过西班牙流感时期的老照片,那时候几乎所有人都戴口罩。有一张标志性的照片,旧金山一辆电车上,售票员拒绝让没戴口罩的人上车。
他说,这背后其实是个态度问题:我们有多害怕,我们有多认真对待这件事。他的判断是,应该认真,因为这件事确实非常严重。
但我从心理学角度有个担忧。口罩会遮住面部表情,让人与人之间产生距离感。同时它又在传递一个信号:我在乎你的健康。这个权衡很有意思。
科尔金接了一句:我们已经在物理上保持距离了。等经济重启、大家重新靠近的时候,那会是一段重建信任的漫长过程,而不是让所有人都变成重度洁癖。
俄罗斯、口音和那一排摇头娃娃
科尔金有很重的俄语口音。他 1999 年先去了加拿大,再去了美国,那时候他 22 岁。他说,那年头带上的口音,就跟了他一辈子。
苏联解体时他还是个孩子,但已经能感觉到变化在发生。
他小时候最想当的是客机飞行员,为此还准备去读相关的大学。但他一直对科学着迷,不只是数学,还有生物、化学、物理,四个学科他都喜欢。后来他发现自己最大的热情在数学,在莫斯科国立大学读书时,他意识到自己想把数学知识和真实问题结合起来。
那时候有个很流行的领域叫控制论,严格说不算计算机科学,更像是计算机器人学,他特别想做这个。
我问了个有点冒犯的问题:在俄罗斯做开放的大科学、搞协作,是不是很难?
科尔金说他很幸运,在数学和生物信息学上都有俄罗斯的合作者。莫斯科、新西伯利亚、圣彼得堡、喀山,都有很强的团队,也有很棒的想法,对合作很开放。他说自己没遇到过建立合作上的困难。
但我也说了自己的观察:搞人工智能的人,法国张开双臂欢迎,俄罗斯这边我感受不到那种热情。俄罗斯有人,有朋友,有有趣的灵魂,但科学共同体层面,没有大型会议,没有那种拥抱。
科尔金想了一下,说他确实想不起来俄罗斯有什么大型 AI 会议。
他也提到自己回俄罗斯很麻烦。他现在是美国公民,回去的手续很复杂,不是个轻松的过程。他希望眼下的特殊局面能推动远程协作,因为计算科学家其实完全可以远程工作。当然,实验科学家这段时间会非常难。
聊到轻松的话题,科尔金办公室里有一整排科学家摇头娃娃。他本来想带过来,但娃娃们正在他办公室里保持社交距离,彼此隔得很开。
他收集这些娃娃有十二三年了。第一对是沃森和克里克。而最新的一个,也是他最喜欢的一个,是罗莎琳德·富兰克林(Rosalind Franklin)。拿到她的时候他特别高兴。
他手上的名单还包括牛顿、爱因斯坦、居里夫人、特斯拉、达尔文。
还想添谁?他说想加柯尔莫哥洛夫(Kolmogorov)。他敬佩柯尔莫哥洛夫对科学的投入,也敬佩他对教育的投入。柯尔莫哥洛夫在莫斯科创办了一所学校,科尔金上学的那所高中就是以他命名的。
还想加图灵和冯·诺依曼,他一直奇怪为什么没人做图灵的娃娃。还有莱纳斯·鲍林(Linus Pauling),他心目中一位最伟大的化学家,发现蛋白质二级结构的人,也曾经非常接近解开 DNA 结构。
说到鲍林,就绕不开 51 号照片。很多人相信,如果不是富兰克林那张 X 射线衍射照片被沃森和克里克看到,解开 DNA 结构的人可能就是鲍林。
科尔金说,科学就是这么一场有趣的竞赛。
一个百纳米的东西,如何改变了所有人
最后一个问题有点大:研究人体的防御系统,研究这些敌人,会不会改变你对自己生命的看法?
科尔金的回答很直接。
"它让我意识到人的生命有多脆弱。一个极小极小的东西,能对整个全人类的生活造成这么大的影响。所以这值得我们珍惜,也值得记住:我们是脆弱的,我们必须作为一个社会联结在一起。它也给了我希望,让我相信科学家做的事情是有用的。"(德米特里·科尔金)
这场对话发生在 2020 年 4 月。回头看,其中不少判断都站得住:抗病毒药物会是短期答案,无症状传播是关键变量,口罩在两个方向上都有用,通用疫苗是长期的科学目标。
也有不少当时还悬而未决的问题,后来陆续有了答案。这正是这类对话的价值所在,它记录的是一个领域在最不确定的时刻,专家们是怎么思考的。
节目最后,Lex 引用了 E.O. 威尔逊的一句话:地球上病毒所携带的基因种类,很可能超过其余所有生命加起来的总和。
一个连"活着"都算不上的东西,基因多样性却压倒了整个生命世界。它不需要复杂,它只需要够用。
普通人能做的几件事
- 戴口罩的主要意义是保护别人。至少 30% 的感染者完全没有症状却仍在排毒,你没法靠"看起来健康"来判断谁安全。
- 别指望 18 个月出疫苗是"慢"。历史上从设计到量产可能要十年,这已经是极度加速,也意味着不确定性依然很大。
- 如果关心抗病毒药物,重点看结合位点有没有突变,别只看药物名字有多新。科尔金团队的发现是,已知药物的靶点大多完好,这条路径比开发全新药物更快见效。
- 想入门计算生物学,从公开数据开始。蛋白质数据库(PDB)几十年来一直免费开放,Foldit 这样的项目让普通人也能参与蛋白质折叠,玩家解出的结构甚至比算法更好。
- 关注预印本平台。这场疫情把"知识本身比期刊更重要"这件事摆到了台面上,最快的科学进展往往不在正式期刊上,而在还没经过完整同行评议的预印本里。
- 别把病毒拟人化。它没有意图,没有恶意,只是一台被进化打磨到极致的机器。理解它的结构,比恐惧它更有用。
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