近期，北京大学 学院院长饶毅落选中科院院士初选引起舆论关注和公众热议，其中涉及的一个话题是饶毅本人的学术水准到底如何？作为一个与饶毅一起出国留学，并在学术界同行28年的神经科学家，笔者想就饶毅在科学上的贡献作一简单介绍。

 

饶毅从1985年出国留学，先后师从著名科学家旧金山加州大学的詹裕农和哈佛大学的DougMelton，其后在华盛顿大学和西北大学任教。20多年来，饶毅的实验室对科学的贡献主要有以下几个方面：

 

 

在脑的发育过程中，神经细胞用以输出信号的轴突（一种很长的细胞突起）的生长，是按严格的路线来走的。它们为什么能如此精确地生长，是发育神经生物学中的一大难题。

 

1990年代初，旧金山加州大学的年轻教授MarcTessierLavigne一举找到了轴突跨域中线的吸引性指导分子，叫netrin。稍迟一点，斯坦福大学的CoreyGoodman也发现了另一组轴突调控蛋白，叫samopholins。当时，Tessier—Lavigne是科学界公认的明星（2005年就当选美国科学院院士，现为洛克菲勒大学校长），Goodman则是功成名就的大师，很年轻时就是美国科学院院士了。他们两家实验室几乎主导整个领域。所以，在他们主攻第三类轴突调控分子Slit时，根本没有想到过会有对手，而这个对手还是初出茅庐的饶毅。当时Tessier—Lavigne和Goodman分别在小鼠和果蝇模型上寻找在中线上的排斥性的指导分子，并不约而同地找到了分泌蛋白Slit。饶毅实验室则独辟蹊径，发现嗅球细胞的轴突生长，也受到排斥性分子的调控。根据果蝇Slit突变体的表型，他们猜想到这个排斥分子可能就是Slit。于是他们设计实验证明，嗅球神经元轴突上表达Slit的受体Robo,而Slit则表达在嗅球神经元轴突要经过的隔区，对其起排斥作用。这样，他们用不同的体系证明了Slit通过Robo介导神经轴突的生长。1999年，饶毅、Tessier—Lavigne和Goodman三个实验室在同一期《细胞》上发表三篇论文，报告Slit对轴突生长的调控，成为当时科学界的一件重大突破。饶毅在这场与国际一流大师的竞争中脱颖而出，展示了其独到的科学洞察力和坚实的原创实力。

 

 

在大脑发育过程中的一个有趣现象是，脑神经元生于大脑皮层的最下层，然后迁移到达其最终的位置。一百多年前，科学家们就猜想大脑皮层中的神经元是迁移而来的。1961年，Sidman首次直接观察到大脑发育时神经元的迁移。神经元的迁移的精确性对神经环路建立至关重要，迁移的错误将导致严重的神经疾病。因此，科学家们一直想找到能够控制神经元迁移的细胞外分子。直到1999年，饶毅实验室报告了第一个调控神元迁移的分子——Slit。他们发现Slit对迁移中的神经元起到一个排斥的作用，使它们沿着一定的轨道走而不会“脱轨”。Slit是一个分泌蛋白。饶毅和他的同事们设计了一个非常漂亮的实验——他们将迁移神经元放在两块表达Slit的组织之间，结果发现，如果放在靠左，神经元就向右走，反之则反。如果放在正中，神经元就直线走。这就证明了迁移神经元能够感受其左右的Slit的浓度梯度，来决定其走向。

 

饶毅实验室的这项研究成果，在调控神经元迁移的分子机制的认识方面意义重大，是可以进教科书的工作。饶毅实验室随后又发表了一系列论文，证明Slit不仅调控多种神经元的迁移，而且能指导白细胞和血管细胞的迁移，从而对炎症和血管形成有重要调节功能。因此，饶毅的Slit研究工作对细胞迁移的理论有普遍意义。

 

 

神经元具有多个接收信号的树突和一个输出信号的轴突。早在19世纪，神经科学的鼻祖卡哈尔就发现，神经元是极性化的细胞，有多个输入，一个输出。他将此称为神经元定律。为什么一个神经元只长一个轴突呢？2002年，饶毅指导研究生蒋辉、郭伟、梁新华、通过一系列精巧的实验证明，细胞内的信号分子GSK3β对控制神经元极性至关重要。他们发现GSK3β具有抑制轴突形成的功能。更有趣的是，当他们对已经长了3天的神经元加GSK3β抑制剂时，能够使已经形成的树突转变为轴突。这项工作2005年在世界顶级学术刊物《细胞》上发表。也是该刊自1980年发表中科院微生物研究所陆德如等人文章的25年后第一篇全部在中国国内做出来的论文。

 

需要指出的是，该发现不能算是揭示调控神经元极性化的分子机制具的首创。日本的Kabuchi实验室在几年前已经发现了几个与GSK3β在同一个信号通路上的分子，并在同一期《细胞》上也报告了GSK3β对神经元极性的调控。尽管如此，饶毅实验室的该项工作证实了一条控制轴突发起的信号通路。因此被认为是发育神经生物学中一项重大发现。

 

2007年全职回国后，饶毅把主要研究方向从神经发育分子机制转到社会神经生物学，即社会行为的神经机理分析。研究领域的转型非常耗时且极具挑战性。但饶毅以兴趣广泛知识面博大著称，他研究生时期打下的果蝇遗传学基础，使他能很快进入这个全新的研究领域。他在分子和发育神经生物学方面的多年积累，也使他进入该领域不久就有独到的建树。

 

经过几年的努力，饶毅先后发表了三篇有影响的论文。

 

第一篇论文于2008年发表在《自然—神经科学》，揭示了一种叫鱆胺神经递质（神经元之间传递信息的分子）对果蝇之间争斗的作用。竞争行为对种系的进化极为重要。这种争斗行为是由什么神经递质介导的？饶毅和他的学生们证明，脑内没有鱆胺的果蝇打架减少，而增高脑内鱆胺则激发果蝇的攻击行为。他们还精确到发现5个鱆胺神经元的重要性。

 

社会交往对动物的行为甚至生理功能都有影响。在群居动物中有一个有趣的现象，即从小一起长大的雄性动物之间不会打架，而独养长大的雄性则非常好斗。今年，饶毅小组又在《自然—神经科学》发表第二篇打架机理方面的论文，发现群养的雄性果蝇会释放一个叫cVA的挥发性外激素分子，作用于对方嗅觉系统中含Or65a受体的神经细胞，起到抑制打架的作用。

 

饶毅回国后做的最精彩最重要的工作，是今年在《自然》发表的关于性选择问题的论文。异性相吸是生儿育女和种族的延续所必需的。但同性和双性性行为在低等和高等动物中都有报道。饶毅和他的同事们将合成五羟色胺（5HT）的酶Tph2在脑中去除，雄性小鼠便失去了对雌性的兴趣，而显示出对同性的性行为。如果给它们注射5HT的前体5HTP,30分钟后动物便恢复了对异性的兴趣取向，说明成年动物的脑也是非常可塑的。这项工作第一次在哺乳类发现了脑中控制性选择的分子机制，无论对生物学知识的扩充还是对社会学研究都有重要意义。

 

鲁白博文：饶毅的科学成就

 

相关专题：众议饶毅落选院士

 

 

 

特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。