科学家掠影

郭爱克院士:曲折科研路 科技报国心

日期:2018-10-22  浏览次数:1572

? ? ? ? ?访问时间:2018年6月1日

访问地点:生物物理所郭爱克办公室

郭爱克,1940年生,辽宁沈阳人。1965年毕业于莫斯科大学,进入生物物理所工作。1979年获慕尼黑大学自然科学博士学位(Dr.rer.nat with Summa cum laude)。从事视觉信息加工、神经编码和计算神经科学研究。从基因-脑-行为的角度,研究果蝇的学习、记忆、注意和抉择机制;开创了果蝇两难抉择的研究;在视觉图形-背景分辨的神经计算仿真和复眼的颜色以及偏振光视觉的生物物理机制方面也有重要研究成果。2003年当选为中国科学院院士。

曾任国家自然科学基金委重大项目《神经网路理论模型和应用方法研究》首席科学家(1990-1993); 科技部“973”项目《脑发育和可塑性基础研究》(2000-2005)和<脑结构与功能的可塑性研究>首席科学家(2006-2008);中国科学院战略性先导科技专项(B类)脑科学前沿与交叉研究:《 脑功能联结图谱研究计划》的首席科学家(2012--2017)。获2006年度何梁何利生命科学奖,2008年获亚太神经网络协会杰出成就奖。


访:郭老师,非常感谢您接受这次访谈。今天想请您谈谈,您的学习和工作经历,以及您觉得值得记录的一些事情。我们了解到,您毕业于莫斯科大学,能谈谈您留学的原因和背景吗?

郭:现在的年轻人可能不了解我们那个年代的事情。那时候中国每年都派遣留学生到苏联去。留学有研究生、进修教师和大学生这三个不同的概念。研究生在那时候是攻读副博士。比如说我们所的杨福愉院士,当年在苏联获得了副博士学位。这个副博士等价于中国和西方的博士学位。苏联的博士级别很高,差不多相当于我们的教授了。进修教师一般是在苏联的实验室中进修两年,没有拿博士学位的任务。大学生就是从中学生中选拔去读大学。我属于最后这一类。

当时中国的教育制度与现在不一样,出国留学不是说联系到国外的导师了,拿到奖学金, 就可以出国。那时候都是国家选派。1959年,我在沈阳市第二中学高中毕业。因为我在的那个中学声誉很好,那一年我们中学有获得了4个选派留苏的名额。学校当时推荐了我和另外三位。但这个推荐只是第一步,还必须要通过考试以及各方面的审查。学习成绩、品德表现、或者还有家庭出身等等都要通过审查才能被最后选中。我通过了全国大学统考,也通过了各项审查,被录取了。1959年9月高中毕业后就到了北京,在现在的魏公村北京外国语学院留苏预备部强化学习了十个月的俄语。昨天我经过魏公村,还跟人家说,当年这里没有楼,都是土路,种了很多树,跟小树林一样。

我们到北京外国语学院入学的时候还考了一次试,就是看你的俄语基础,然后按水平分班。我记得分了好多班,我被分到大学生第二班,做学习班长。经过十个月的学习以后,就到了1960年夏天。在准备派遣的时候,中国和苏联“吵架”了,就是两党进行论战。这段历史也很有趣。那时候我们批判苏联是现代修正主义,他们批判我们是教条主义。于是我们正在念俄文的这些预备生当中,大部分就没能被派遣出国。我们走的那拨大约90多个人。没能被派遣的就分配到中国当时最好的各个大学了。比如科大、清华、北大,还有到总参,国家都给他们分配了非常好的去向。

我被录取留苏,学习哪个专业也是国家选定的。首先,国内各单位的专家们根据当时学科的发展方向和未来我们中国要培养哪些方面的人才,提出一些专业。我最初被派遣学习生物能力学。但是进了大学不一定能完全对口。所以到了莫斯科大学生物和土壤系后,就进入了生物物理专业。当时我也不知道啥叫生物物理,还去问老同学,啥叫生物物理呀?高中生嘛。莫斯科大学的生物物理专业当时被看作是新兴的前沿交叉科学,要求必须是数理基础都比较好的同学,所以全班只有13个人包括苏联同学在内。这个班就是淘汰班。什么叫淘汰班?就是你跟不上课程,就被转到其他专业。因为中国学生一般数理基础都比较好,也很用功,我们一起被分到这个班的中国同学有5位,其中有两个女同学。这就是我的留学经历,国家统一派遣,统一选拔,到了莫斯科大学学生物物理。

大学学了五年,因为讲课考试都与苏联同学一起,开始语言有点困难。1965年圆满毕业。为什么叫圆满毕业呢?这有个插曲。当时中国和苏联的关系已经非常紧张了,1963年我们全部留学生要回国进行一次政治学习。因为当时涉及到两党两国的争论,所以回来以后主要是学习反修文件,一个暑假都在北京集训。集训完以后,该开学了就回苏联去了。我是最早一批集训完,然后按时间计划回到苏联。但是晚一批回去的,在二连过境检查的时候,从他们的行李里发现了批判苏联共产党的反修文件。于是这批学生就被扣在那儿,接着就没有让他们继续去苏联,被遣返了。所以,这一批同学在苏联读大学,没拿到文凭就回来了。回国以后又重新继续念大学。所以理论上来讲,我在留苏学生当中属于比较幸运的一拨人,没有被两党争论耽搁了大学毕业。

2014年,郭爱克(中)重回母校莫斯科大学

1965年6月我从苏联回来后,就分配到了咱们生物物理所。到人事处报到以后,也没有上班,就立刻打起背包,到山西运城搞“四清”了,即清政治、清思想、清经济、清组织。从1965到1966年。我们生物物理所的工作队主要是在山西运城。运城工作队由当时的党委书记李焕带队。我在大渠公社程家庄生产队,生产队是大队。我们又被派到乔安庄生产小队。另外还有我们所的林波海和王丽华。我们在山西跟贫下中农同吃同住同劳动。

1966年回到所里,我被分到了第一研究室(放射生物学研究室)。那时文化大革命差不多就如火如荼的开展了,说是一场“触及灵魂的大革命”。

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访:您在一室主要负责哪些工作?

郭:我被分到了一室的21号任务组,叫151组。就是研究核爆炸对动物的远后期生物学效应。那时候经常,夜里到丰台火车站运一大批狗到基地,回来后持续实验观察各种生物指标的变化。但是,我没有到基地去过。因为我在苏联学的东西跟放射生物学不对口,所以后来所里就把我调到了仿生学(Bionics)研究室。

当时仿生室在清华园,主任是郑竺英。仿生学也分了几个方向,有微观仿生、红外仿生,等等,我应该是在微观仿生。当时仿生学是国内外比较重要的学科。但是那时实验室的工作都不上轨道。每到了一个节假期,大家给仪器通通电就完了,怕仪器损坏。

1970年,我们又去了湖北潜江的五七干校劳动了一年多。当时我是在菜排,负责挑大粪种菜。从干校回来以后也没有搞什么科研。

文化大革命进入末期,要改革开放了,开始派研究人员出国。我当时被选到德国去。所以1976年,我就到北京语言学院学德语,在德76班,我当班长。76班就是1976年入学的。学完之后,根据我的志愿申请,通过教育部派遣,1977年就到德国去了。那时候德国还没有统一,我去的是西德。在西德又学了四个月德语。之后,就根据志愿派到了慕尼黑大学动物研究所生物控制论实验室。

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访:您在德国主要学的是哪个方向?属于仿生学吗?

郭:我学的是生物控制论(Biological Cybernetics),应该说比仿生学再前进一步。

按照规定,我的学习时间是两年。当时我是37岁,我的德国导师U.Smola教授39岁。他建议我读博士,他认为中国未来发展可能需要博士学位。他还说,在西方国家做科学研究工作,没有博士学位是不可理解的。读博士学位就涉及到对我的文凭做一次审查认定。根据当时德国跟中国的文化协议,德国不承认中国的大学学历。但莫斯科大学的学历他们承认。我那时候应该说很努力了,马克思说过,“一天等于20年”。我很拼搏了,两年内就拿到了德国自然科学博士(Dr. rer nat),贝时璋所长当年获得的也是同样的学位。我获得的评价总分是Excellent,德文叫 Ausgezeichnet,Summa Cum Laude。中国派遣之前没有给读博士学位的任务,但是要求两年之后回国,所以1979年9月我答辩后立刻按时回国。当时觉得按时回国是重要的。我们有一种信仰,不按时回国就是不遵守留学生规定,是很不光彩的。回来以后又回到生物物理所。

郭爱克博士论文题目为《丽蝇视细胞的光谱和偏振光灵敏度的电生理研究》,德国朋友们为他戴上了自制的博士帽,上面停着一只丽蝇模型

访:您留学回来的时候,《人民日报》还报道了这个消息。

郭:当时这是很重要的一则消息。因为那时候中国还没有博士制度。而且,我是第二次世界大战以后,中国大陆第一个在联邦德国获得博士学位的人。也是文化大革命以来,第一个在西方国家获得博士学位的人。所以这是个历史事件。在2013年11月中旬在国家博物馆展出的中国现代科学家展览会上有照片。其实我没有到那个展览会。中科院自动化所曾毅研究员在展览会上看到,他拍了照后就寄给我了。

1979年12月8日《人民日报》头版报道郭爱克获博士学位

从德国回来以后,那时的科研条件也不具备。当时中国科学院还给了我几万块的资助从德国订购仪器,但是仪器订完以后也还是不管用,在所内的工作还不是很好开展。

后来在1982-1984年,根据中国科学院和德国马普学会的交流协议,所里又派我到德国马普学会的生物控制论研究所。那时候才真正开始做科研了。这个研究所的所长赖夏特(W. Reichardt)是德国着名教授,到过中国两次。我在那儿工作了两年。

从慕尼黑大学再到马普学会的生物控制论研究所,这个学习和研究经历奠定了我做复眼生物视觉系统的生物控制论研究的基础。后来基本就是沿着这个研究方向开展科研工作。我从德国回来后,跟我合作的德国赖夏特教授还希望我每年都去工作四到六个月。为什么这样呢?他希望有一个比较好的搭档,能够做一些实验,因为我这方面都比较熟了。这几个月的数据拿到以后,思考写文章就比较充分了。但是赖夏特教授在一次会上突然昏迷再也没抢救过来。现在想来应该是心脑血管疾病。所以后来没有能够延续双方的这个愿望。

后来我再去德国是1993年。1992年,在北京开了一次世界级别的数千人的盛大的国际昆虫学大会(International Entomology Conference)。这个会议规模很大,是在北京国际会议中心和人民大会堂召开的。当时北大教授和德国教授共同组织了一个讨论会。我也被邀请到这个讨论会上作报告。刚好碰到一位我认识的德国科学家Wolf Reinhard,他们当时开始研究学习和记忆。我说这很有趣,特别是研究果蝇的学习和记忆。果蝇这么小,怎么会学习记忆?不要说别人不了解,我也不了解。我觉得很有趣,就提出想跟德国教授合作。但是这个人不是当家的,他回国后就把我的愿望转达给了实验室负责人。是谁呢?是海森堡(M.Heisenberg)。他是着名诺贝尔奖金获得者、提出量子力学的海森堡教授(W.Heisenberg)的大儿子。他立刻就同意邀请我过去。但是那时候中科院已经有规定了,要求在国外工作时间不能超过6个月。所以我就先到海森堡教授实验室工作了三个月,后又转到K.Goetz的实验室工作了三个月,加一起是六个月。如果超期是要受惩罚的,单位就要给除名了。

在K.Goetz实验室的3个月,马普所为我研制了一套视觉飞行模拟仪器。现在这个仪器已经退役了。回来以后,我就开始了果蝇的学习记忆的研究。逐渐做了一些工作以后,才开始发表像样的文章,才真正懂得什么叫做学问了。2001-2007年,我们连续在美国《Science》上发表了三篇科学论文。2003年,我当选了中国科学院院士。

郭爱克从德国带回的视觉飞行模拟仪器

访:您53岁的时候才确定了现在这个方向。

郭:是这样的,因为在跟德国交流的时候,才开始决定要研究果蝇(Dosophila melanogaster)。我怕果蝇太小,看不清,去德国前还到王府井的大光明眼镜店配了老花镜。那年,我是53岁高龄的人。人家一听说50多岁还要改变学术方向都觉得不可思议。但是我那时候没想那么多,就觉得有兴趣,觉得这个重要,没有纠结得失,也没有那么多负担。

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访:果蝇学习记忆和您之前做的昆虫复眼的研究,两者之间关联多吗?

郭:都是视觉研究领域。但是谈到关联的话呢,是有关联的。前者主要是在感知层面,后者是在认知层面。但是,此前在国内做的一些工作,现在回头看还是比较粗糙的。放在国际科学研究领域来讲,是不能登大雅之堂的一些工作,没有形成影响力。直到1993年我到德国进修学习果蝇视觉的学习记忆研究,那是很前沿的。

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访:研究所历史上,还有哪些印象深刻的人和事?

郭:这个我愿意谈。我还真是在这方面做了些功课。

在生物物理所,我特别感恩贝时璋先生。我到生物物理所的时候,贝老当时是所长,也是我们非常敬仰、崇拜的一位德高望重的老教授。我们这个领域很多是德文文献,有一篇很长的原始德文文献我们读不了,是请贝老给翻译的。贝老非常认真,一个字一个字翻译,有些词也是他给命名的。比如,果蝇复眼有一个神经节 lamina cartridges,他把它翻成“弹药筒”。按道理这些资料都应该保留下来做档案的,可惜有些都找不到了。现在想来,我们那时也太不懂事了,怎么能请贝老花费宝贵时间给我们翻译德文文献呢。

另外,贝老对我个人最大的一个教诲,就是他交叉科学的思想,这也是生物物理所立足的一个核心思想。那时候,大家对交叉科学很少有像贝老这么高瞻远瞩的认知。我觉得生物物理所成长壮大,都应该感恩这样一位大师级的所长。贝老不是一般的科学家,他是有战略性思考的大科学家。生物物理所的学科设计,他有整套的一个远景规划蓝图。我觉得这很伟大。

??? 另外,你看这本书。这是当年江泽民提议的要给干部编的一本《现代科学技术基础知识》,书名也是江泽民题词的。现在这本书改成了连环画册,其实原来是一本书。为什么谈到贝老呢?因为我被邀请写了“生命和智力的本质”这一章。每篇文章都要有专家来审,我写的这篇是请贝老帮忙审阅的。审后贝老问了我一个问题,说:“你难道真的就相信基因决定一切吗?”为什么贝老问这个问题呢?贝老看到了基因之外还有一些重要因素的影响,也是后来才热起来的表观遗传学。但是,那时候至少我还没有认知到这些。贝老当时给我提了这个问题,说明贝老对生命本质的思考是很深邃的。

??? 还有一个事情。就是贝老百岁生日的时候,所里决定把贝老的博士论文翻译成中文,供更多读者阅读。贝老的博士论文是德语的,于是就组织了几位有留德经历的人来翻译。我是负责翻译序言。贝老这篇论文是以醋虫为模型做的胚胎发育学研究。他的主要结论是,醋虫的细胞恒常性。细胞数的稳定性,也就是细胞数是不变的。这是贝老博士论文的重要科学发现。这个工作应该说是先驱性的工作。这使我想到若干年之后, 因在器官发育及细胞程序性死亡的遗传调节方面所作出的突出贡献,Sydney Brenner,H.Robert Horvitz及John E.Sulston荣获2002年度诺贝尔生理学/医学奖。

我一直在想,为什么细胞会有程序性死亡,是否就是因为要维系着细胞恒常性。贝老早在1928年的博士论文中做的就是细胞的恒常性。而做线虫细胞的编码死亡,是多少年后的事了。另外,我还了解到贝老为什么做醋虫研究。因为他前面一位老师做的不是醋虫,是肠内的一种寄生虫的编码细胞的恒常性的问题。后来贝老提出他不愿意做这个。他的理由是充分的,因为这种寄生虫不好培养,生命周期太长,所以他提出要做醋虫,他的博士导师同意了。这也是很重要的抉择问题。在很多细胞生物学研究中,你研究什么样的科学问题,你选择一个什么样的研究对象,就决定了你能否成功。醋虫的周期很短,周边环境都可以调控。所以他主动跟教授提出来。最近,因为准备你们来采访,我专门调研了一下,又翻了翻贝老的资料。贝先生绘制的每一个细胞图工整得不得了。如果贝老写错一个字,这个字一定会全涂掉,非常认真。他的这种认真真的是很德国式的。

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访:今年是建所60周年,请您谈谈对生物物理所的期望。

郭:最近召开了中国科学院第十九次院士大会,我听了习近平、李克强、刘鹤的三个报告,很受教育。应该说,我们生物物理所现在已经取得了很多成就,培养了很多人才。但是距离国家的要求还有差距。生物物理所的优势是学科交叉,这源于贝时璋所长科学战略的眼光。现在我们都知道没有学科交叉不大可能有原创性成果。所以,我们应该沿着这个思路,实现学科的交叉融合汇聚。踏踏实实、兢兢业业把科研工作做好,为科技强国做出实际贡献。

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访:最后请您谈谈对青年科技工作者的寄语。

郭:我记得当年贝老有个题词,也是他自己的座右铭,是唐朝大思想家韩愈的一句话:业精于勤而荒于嬉,行成于思而毁于随。另外,我以前做报告时还经常会引用毛主席的一段话。1955年毛主席到莫斯科,在莫斯科大学对当时的中国留学生讲过一段话。毛主席说:“世界是你们的,也是我们的。但是归根结底是你们的。你们青年人朝气蓬勃,正在兴旺时期,好像早晨八九点钟的太阳。希望寄托在你们身上”。早晨八九点钟的太阳是多么灿烂!太深刻,太有哲学意义了。我特别喜欢毛主席这段话。我希望青年人应该理解、记住这段话。牢记自己的历史使命和时代担当,将个人的理想、事业、前途和命运融入到振兴中华的千秋伟业中。

中国科学院生物物理研究所所史研究小组访问整理