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“要不這個實驗就不做了吧？已有的結果也能發表。”
2021年12月的一天，當北京大學現代農學院教授何躍輝對著兩位博士后面露難色地說出這句話時，空氣仿佛一下子凝固了。
片刻后，負責實驗的藕洋說：“何老師，我們再做最后一次吧！如果還是不成功，我就不做了。”
已經持續推進這個課題5年多，就期待這“臨門一腳”的黃飛也表示全力支持繼續實驗。
一年半后，2023年7月，他們的成果在《科學》雜志以長文形式發表。何躍輝是通訊作者，共同一作包括黃飛和藕洋。
何躍輝在講解論文成果。李晨攝
“不撞南墻不回頭”的博士生
成為何躍輝實驗室的一員，黃飛是費了一番周折的。
2014年從華中農業大學本科畢業之后，黃飛考上了何躍輝當時所在的中國科學院上海生命科學研究院的博士生。沒去之前，黃飛就知道何躍輝在國外從事科研多年，長期關注植物的開花機制研究。這也是他從本科開始就感興趣的方向——環境如何影響植物發育。
兩人在一席深入的談話后，都彼此“看對眼”。
黃飛在做實驗。李晨攝
“我當時就覺得這個學生挺有個性的，而且看起來挺聰明的，又受過實驗訓練。”何躍輝說。
“何老師跟我都是湖南人，特別有親切感。”黃飛說。
然而兩人并沒有互相“表白”。當時，中國科學院上海生命科學研究院植物逆境研究中心實行輪轉制——學生第一年在不同的課題組里做研究，導師和學生都借此機會進一步彼此觀察、選擇。
當年想進何躍輝課題組的學生很多，競爭激烈。“我沒有拿到何老師課題組僅有的兩個輪轉名額。所以去了一位外籍導師課題組。”黃飛說。
“我以為黃飛沒有看上我，不想輪轉，所以去了別的組。”何躍輝說。
兩人就這樣在第一次相遇后錯過了。
一年多以后，黃飛的外籍導師因為無法全職到崗辭去了工作，于是他擁有了選課題組的優先權。這一次，毫無懸念地，他心滿意足又壓力重重地來到了何躍輝的課題組。
因為導師離開，黃飛之前的工作都白費了。博士學習總共就那么幾年，按5年畢業算，他有一年時間都浪費了。如果不能通過第二年的考核，黃飛就會轉成碩士生。“那段時間很辛苦，花了很多時間趕進度”，他回憶說。
好在何躍輝給黃飛的課題“比較可靠，執行起來不是那么困難”，加上黃飛受過這方面的實驗訓練，有一定的經驗，所以課題進展起來還比較順。
“我那個時候就發現他非常有韌勁，有點不撞南墻不回頭的感覺。他做實驗可以不斷試錯，直到最后出結果。”就這樣，何躍輝給黃飛安排了多個課題跟進。
善于利用時間的黃飛也樂此不疲：“我總是愿意做一些新東西，我的性格就是這樣的，何老師也了解。壓力當然是有的，有時候會有一些競爭，被迫提前發一些成果。做科研就是一個很辛苦的事情，但如果做的東西有意思，還是會比較快樂的。”
2016年，黃飛接過了即將畢業的碩士師姐褚珍珍留下的晚花擬南芥突變體及相關實驗材料。
擬南芥突變體。李晨攝
反常的現象和大膽的推測
“我從2001年就開始研究植物的開花機制。”何躍輝說，2014年剛到中國科學院工作時，他的團隊利用模式植物擬南芥的突變體庫，尋找擬南芥中調控開花時間的基因和解析相關機制。
褚珍珍當時的工作就是篩選晚花突變體并解析調控機制。“晚開花的擬南芥會長出很多葉片，而遲遲不開花，這是它晚花的標志性表型特征。”何躍輝說，當時他們找到的一個晚花突變體比野生型擬南芥晚開花約一周時間，并且找到了相應的基因。
“褚珍珍發現這個基因是編碼線粒體內代謝酶的一個亞基，但是它又調控細胞核內控制開花時間的關鍵基因，這就非常奇怪！”何躍輝解釋說。
一個應該進入線粒體的酶亞基怎么會影響細胞核內的基因表達呢？難道它進入了細胞核？這個大膽的推測冒出來。
“反常!往往反常的現象最值得研究。”何躍輝將這個課題交給了黃飛接著做。
不到一年時間，黃飛用基因編輯技術把編碼這個酶亞基基因的同源基因敲除，構建了一個雙突變體。
擬南芥實驗材料。李晨攝
“我得到了一個有很多葉片的擬南芥突變體，約五十片葉！”黃飛興奮地告訴何躍輝這個新的發現。這個表型已經足夠強，表型的強弱彰顯基因功能的強弱。
2017年夏天，黃飛采用熒光蛋白標記這個調控開花的線粒體代謝酶的亞基，發現它的一部分進入了細胞核。后來他們證實，進入細胞核的酶大約占1%，其余99%仍然進入了線粒體。但僅僅是“酶入核 ”還不足以發表文章。他們知道前進路上一定會有接二連三的困難。
就在黃飛專心致志地深入課題研究時，2017年12月，一篇報道哺乳動物細胞中存在類似的線粒體酶入核現象的論文在《自然》雜志發表了。
“當時我們并不知道這篇論文，因為我們聚焦植物的研究，沒有關注到哺乳動物領域的研究進展。”何躍輝說，他們在后來查文獻時才發現這個已經發表的成果。這篇論文或多或少會影響到他們工作的新穎性。
然而黃飛很慶幸當時沒看到那篇論文。“如果我們當時看到了那篇論文，很可能就按照‘在植物里找一下類似的調控機制’的思路去走了！”按照那個思路，他們可能放棄自己的原有思路，這樣不可能有后來的原創性發現，并且發現了《自然》論文中沒有報道的新機制。
擬南芥突變體。李晨攝
“我們的獨立思考沒有受到影響。這也給了我們今后的科研一個重要的啟發，當我們研究植物的調控機理時，不要拘泥于去重復動物里的研究，而是要想著去超越，要基于自己現有的數據去拓展思維。”黃飛說。
一邊做實驗一邊當奶爸
“萬物生長靠太陽”對于從事植物研究的何躍輝來說不僅僅是一句耳熟能詳的話，而是蘊藏著科學道理的一個啟示。
發現了線粒體代謝酶進入核的現象后，何躍輝課題組開始尋找其背后的機制和作用。由于植物開花往往與光照有關，所以光成為他們首先考慮的影響因子。
“隨著研究的深入，我突然發現忙不過來了！”黃飛說，幸好另一位共同一作羅曉博士的加入，分擔了一部分實驗。但沒有想到的是，新冠肺炎疫情讓他們的研究步伐慢了下來。
為了能在實驗室里繼續實驗，那年過年黃飛沒有回湖南老家。“那個時候我老婆懷寶寶了。剛好所有事情都湊到一起了。”新手奶爸和奶媽，沒有經驗，也沒有老人和保姆幫忙。
有一段時間，黃飛白天做實驗，他為妻子的來電設置了專有鈴聲，只要一有妻子來電就能第一時間接到。妻子卻明白他的實驗正是緊要環節，沒什么事輕易不打電話。
“可我還是放心不下，也想多看看她和孩子，我們的兒子真的是‘天使寶寶’，非常省心，也很健康。”于是黃飛中午、晚上都趕回家做飯。夜間做完實驗11點多回到家，還為妻子熬一碗沒有油的鯽魚湯。“她不喜歡吃油膩的東西，所以只能做湯。”干完這些一般都在凌晨兩三點才入睡。
“那段時間我過得特別充實！二十七八歲的年紀，感覺每天都有很多勁兒。”黃飛說。
實驗進度的焦慮和為人父的喜悅交織在一起。最終他們的實驗證明光照是酶進入核的調控因子。“光照時間越長，進入核的酶越多，對核內染色質修飾和基因表達的調控作用也越強。”黃飛說。
最難啃的實驗
工作做到這里，本來已經可以發文章了。但是何躍輝課題組覺得這背后機制“不一般”，應該是一個能引起學術界關注的成果。
藕洋接過了接力棒。他要解決的問題是：這些酶是否直接影響“深藏”于細胞核內的基因上的染色質修飾，從而改變植物的生長發育呢？2019年，藕洋開始用生物化學和組學相結合的技術去看看能找到多少酶入核以后作用的基因位點。“當時我們實驗室里的其他人沒做過這方面的實驗，可以說沒啥經驗。”
第一次的結果，只測到幾百個作用位點；第二次、第三次，數量都沒有明顯變化。
“這些結果一看就是不靠譜的，也不符合我們的預測。”每一次，藕洋都總結經驗，想盡辦法完善實驗。當他感覺這次準備好了，才交給公司測序。
藕洋說，“因為我做了多次實驗，花了不少錢，說實話，我心里確實有點愧疚的，但何老師說經費的事不是我們要考慮的，只要這個實驗對于解析分子機制是重要的就應該做。”
不過考慮到這個實驗的難度，三次失敗之后，有了開頭的何躍輝“勸”他們放棄這個實驗。
藕洋在觀察擬南芥樣品。李晨攝
“即便這個實驗沒做成，當時我們已有的數據已能把這個酶入核調控基因表達的機制大體上說明白，也可以發文章了。”何躍輝說。
但藕洋在總結完失敗的原因后，充滿信心地向何躍輝提出做最后一次實驗。
2022年4月的一天傍晚，已經下班了，第四次實驗結束，做生物信息分析的高照旭博士給他傳來了實驗結果：3000多個互作位點。
“我當時一看就非常高興！”藕洋感到這次成了。但是在交給何躍輝之前，他還要好好檢查一遍。“何老師對數據非常嚴謹。”
經過一個晚上的認真檢查核對，第二天他把結果打印出來，交給何躍輝說：“何老師，我們的結果看起來非常有意思。”
文章在《科學》發表
文章寫完后，他們決定投到《科學》試一試。沒有想到的是，投稿幾天后就顯示進入了審稿流程。
何躍輝感覺到，這一次《科學》很感興趣。《科學》的編輯對這個成果感興趣，這是第一次在植物細胞中報道了環境信號調控線粒體代謝酶入核，進而直接調控幾千個基因表達的分子機理。
但是他在實驗室的組會上依舊板著臉。“何老師對我們透露的信息還是‘希望不太大’，讓我們做好心理準備。”黃飛笑著說。
第一次審稿意見返回后，審稿人要求他們補充實驗。“我又一次沒有回湖南老家過年。”黃飛在實驗室里度過了春節。文章后來投回《科學》后，他們又忐忑地等待了一個多月。
第二次審稿意見發來了，一作們都感到有希望了，心里終于放輕松了一點。
最終，《科學》雜志給了他們很長的篇幅來呈現這項成果。
“我的團隊成員就是這樣一步步地嘗試、思考、完善，他們都是普通人，但是靠著這種不放棄的精神做出了很好的成果。做研究不是一蹴而就的。”何躍輝說。