中國科學：顯著的發展和嚴峻的挑戰
－－ 歷史演變和現狀比較(2)
作者 饒毅
中國2001年在著名雜誌發表論文情況
2001年在著名雜誌上，中國大陸有5篇、香港有1篇生命科學的論文:二篇在《科學》、三篇在《自然·遺傳》、
一篇在《自然·神經科學》。其中三篇是全部在中國科學院進行的研究、一篇是科學院和上海交通大學、
一篇是中國醫學科學院、一篇是香港科技大學。而中國科學院主要是上海生命科學研究院(生化細胞所、
生物工程中心、和神經科學所)、一篇部分是生物物理所的工作。在學科分布上，三篇是遺傳學，二篇是
神經生物學，一篇是分子生物學。
《自然·遺傳》的三篇文章，報道中國發現了兩個遺傳病的罹患基因。2月一期，中科院上海生物工程中心
的孔祥銀、趙國屏等實驗室報道他們發現遺傳性乳光牙病的罹患基因，中國醫學科學研究院基礎醫學研究
所沈岩、強伯勤等實驗室也發現同樣的罹患基因。遺傳性乳光牙病是一種較常見的口腔遺傳病，這兩篇中
國論文報道同一個基因的突變不僅可以造成乳光牙病，而且可以並發耳聾。
7月《自然·遺傳》發表先後在中科院上海生命科學研究院和上海交通大學的賀林實驗室論文，發現IHH基
因突變導致"A－1型短指(趾)症"。這個病的發病率不太高，但是IHH基因是發育里很有趣的一個基因。Hh是
英文"刺蝟"(hedgehog)簡寫而來的，這類基因最早是在果蠅里發現，70年代末80年代德國女遺傳學家紐斯
蘭－沃哈德和美國遺傳學家維西毫斯用果蠅飽和突變的方法發現了許多影響發育的基因，後來許多科學家
接着他們的工作在其他動物發現這些基因有普遍重要性。Hh是他們發現的多個基因中的一個。果蠅和其它
動物一樣身體分成多個節段，幼蟲的每個節段內一部分有毛、一部分無毛，Hh基因突變使無毛部分變成有
毛部分，所以被戲稱為"刺蝟"基因。果蠅HH基因是美國霍普金斯大學畢淇實驗室在90年代初克隆的，在果
蠅只有一個Hh基因，以後多個實驗室在高等動物發現有三個Hh基因。第一個高等動物的Hh被命名為sonic HH(SHh)，因為正好有一個兒童遊戲叫這個名稱，其它二個分別以不同刺蝟種屬命名為"印度刺蝟"(IHh)和
"沙漠刺蝟"(DHh)。SHh的功能最清楚，在發育中起許多關鍵作用，包括神經系統中線形成、眼睛發育、小
腦細胞分裂。斯坦福大學司格托發現SHh受體突變導致人最常見的皮膚癌。研究Ihh和DHh的較少。96年哈
佛醫學院特賓實驗室提出Ihh控制骨頭的發育，99年哈佛的麥克馬亨發現剔除小鼠IHh基因後有許多異常，
包括骨頭縮短。賀林實驗室發現Ihh基因突變可以引起短指(趾)症，將動物研究結論伸展到了人。
3月2日《科學》論文，是中科院上海生命科學研究院生化與細胞所張永蓮和香港中文大學陳小章兩個實驗
室合作的，發現大鼠附睾頭部上皮細胞特異表達一個新基因，編碼的多肽具有抑制細菌生長的作用。他們
推測，這個多肽可能在附睾起抗菌作用、甚至也可能與生育有某種關係。還需要進一步研究證明外源性引
入這一多肽在動物和人體到底能否有抗菌效果、或影響生育。用老鼠做基因剔除或發現人類基因突變有助
於揭示其體內功能。張永蓮1957年畢業於復旦大學化學系，1982年去英國帝國癌症研究基金會進修二年。
她和生物物理所王志珍、生化所汪垣、神經科學所郭愛克一樣，都屬於那批在年富力強時代沒有遇到好的
環境，但有機會後能踏實進行研究的科學家。
4月的《自然·神經科學》發表了香港科技大學生物系主任葉玉如實驗室的論文。葉玉如在美國時主要研究
神經營養因子及其受體，去香港後，她一方面繼續神經營養因子的研究，一方面研究神經肌肉接頭的發育。
她在這方面有了一系列工作。在這篇論文裡，她們報道，一個叫Cdk5的蛋白激酶和它的激動分子p35，在肌
肉細胞有表達，而與一個跨膜受體的細胞內部分結合，作為信號轉導分子控制肌肉細胞表面神經遞質(乙酰
膽鹼)受體的表達。葉玉如實驗室因此成為神經肌接頭髮育中信號轉導的主要實驗室之一。葉玉如在哈佛醫
學院獲博士，其後已經在神經營養因子領域聞名了，她去香港時的履歷是中國歷史上迄今在生命科學招聘
年青科學家中最突出的。她去香港以後又有許多行政責任。在這樣的情況下，她一直有活躍和紮實的研究，
預計會有更多的好論文發表。
11月16日《科學》雜誌發表中科院神經科學研究所唐世明博士和神經科學所及生物物理所郭愛克教授的一
篇論文，他們用果蠅研究選擇性行為的機理。研究果蠅行為，是70年代初美國加州理工學院本哲開創的，
在最初受人懷疑甚至嘲笑，認為果蠅沒有什麼高級行為，即使有，也跟人的行為沒有關係。近30年研究表
明，這樣的看法是錯誤的。對果蠅晝夜節律的研究，已推廣到高等動物。果蠅學習記憶的機理也和高等動
物有相似性。郭愛克1965年畢業於莫斯科大學生物物理系、1979年獲德國慕尼黑大學自然科學博士、是
"文革"後中國大陸第一位獲博士者。他研究昆蟲視覺，以後研究果蠅學習記憶。他以前對於學習記憶的
研究在中國是很好的但不是世界最好水平。但是，最近幾年，郭愛克開始研究決策和選擇這樣的高級認知
行為，在問題深度上達到領先水平。方法是學自動化出身的唐世明在海森堡實驗室的儀器基礎上改進和發
展的。他們現在的研究奠定了他們在任何動物決策和選擇這一問題研究的世界領先地位。他們建立了一個
抉擇範式，定量地研究了果蠅面臨相互矛盾競爭的視覺線索時如何決擇。果蠅被訓練喜歡綠色正置的T圖
形，而躲避蘭色倒置T圖形。而後在檢驗階段，他們迫使果蠅處於兩難狀態，即改變了圖形的顏色和形狀
之間的搭配，原來綠色正置的T圖形變成了綠色倒置T圖形，反之，蘭色倒置T卻變成了蘭色正置的T。為了
做出抉擇，果蠅必須評估在顏色和形狀之間的權重，以便決定是＂避開＂或＂飛向＂目標。唐世明和
郭愛克發現，果蠅進行選擇時看顏色的強度：如果顏色強，就按顏色行事，而顏色弱到一定程度就按形狀
行事。如果使果蠅缺乏一個叫蘑菇體的腦結構，這樣的果蠅雖然單獨學習顏色和形狀都沒有異常，但是
卻難以在顏色和形狀之間進行選擇。從此得出結論，果蠅的蘑菇體在選擇行為中起重要作用。唐世明和郭
愛克把兩個偏好對立起來做實驗，設計很巧妙，結果也很清楚，所以我認為，唐世明和郭愛克這項工作既
是世界水平的優秀研究，也是中國二十年來生命科學實驗設計最漂亮的工作。因為果蠅已經有很好的遺傳
學，他們這樣的實驗模型，可以用來研究參與選擇行為的基因和分子機理。這項研究具有開創新領域的可
能。它也可以刺激其它高級行為的研究，因為從這項研究容易推想相似的思想和途徑來研究其它高級行為。
我沒有忽視在今年國際協作的人類基因組發表多篇《自然》和《科學》論文時，中國學者因為分析了百分
之一的人類基因組而成為其中一篇的作者。不過因為中國既不是第一作者、也不是最後的通訊作者，按照
慣例無法將這樣的論文稱為中國為主的工作。(同樣，本文沒有討論大陸和台灣分別因為與海外合作而發
表的其它論文)。據信，中國基因組研究水平在不斷提高，期待有好的工作發表。
論文增多是中國近年科技教育改革的反映
通過簡要回顧中國在著名雜誌發表論文的情況，可以看到中國科學取得了令人樂觀的跡象。這些跡象與
近年中國經濟發展、科技教育投入增多應該有緊密關係。一些成果集中在中國科學院出現，與1998年開
始的知識創新工程有關。政策變化和投入增加使科學研究的環境和條件得到改善。可以說2001年是知識
創新計劃初見成果的一年。中國少數一些高等學校的科學研究在近年也有長足的進步。
中國招聘人才也有一定程度改觀。近二十來起初十幾年中在著名雜誌上發表第一作者文章後回中國的人
很容易計算：科學院上海藥物所胡國淵、北京醫學院韓啟德、上海生理所楊雄里、細胞所徐永華等。而
最近幾年有著名雜誌論文後回國的就不容易計算了，僅以上海生命科學研究院為例：神經科學所的何士
剛和王以政回國前都有《自然》、生化所吳家睿有《科學》、細胞所耿建國有《自然》文章等。近年中
國還招聘到四位在著名雜誌發過兩篇以上論文後回國的：科學院上海植物生理所羅達、清華大學饒子和、
科學院昆明動物所徐林、華中科技大學徐濤。
從發表論文的情況，我們可以看到中國一批近二十年內大學畢業的人開始有好的研究。中國自然應該
支持和吸引中青年一代。但是，張永蓮、郭愛克和生物物理所王志珍、生化所汪垣等一批雖然年齡大些，
他們有好的素質和活躍的研究。中國也應該大力支持這些人。對所有科學家，應該以科學能力和研究
活躍程度來給予相應支持，而不能過分強調年齡。一些經費和課題以年齡劃線的做法，實踐表明是不
明智的。
不能忽視中國和世界的較大差距
看到中國喜人的跡象時不能造成不準確的印象：認為中國已經或很快要成為世界科技大國。比較2000
年各國發表論文情況，就會明確知道中國的差距。
《自然》：德國發表205篇、日本105、瑞士62、澳大利亞49、瑞典35、奧地利17、中國7(包括3篇一到
二頁的短篇通訊)。《科學》雜誌上日本有71篇、中國7。美國和英國量多，沒有仔細算。
因《自然》和《科學》有評論和新聞，《細胞》能比較準確反映研究情況。2000年《細胞》上美國有
271篇(其中哈佛大學23)、德國23、日本16、瑞士8、奧地利6、瑞典4、澳大利亞2、意大利1、新加坡1、
中國0。這個統計只限於各國單獨完成的研究，合作研究除外。
實際上中國還有待於突破在《細胞》上發表文章的所有年代的零紀錄，中國有過合作研究在《細胞》
發表，但沒有單獨的。《細胞》的文章要求能完成較完整的課題，這也是中國需努力的。《自然》上
發表的生命科學基礎研究也有過合作的文章，而獨立發表的還是零，韓國和新加坡過去幾年中在《自然》
上有論文發表。
《自然》和《科學》每年各有約800篇研究論文，所以2000年中國在這些雜誌的論文數量不到百分之一。
九十年代十年有40篇左右《自然》論文和20篇左右《科學》論文也不到這些雜誌同時期的百分之一。而
且中國論文中偏短的多，學科局限也明顯。如果以2001年的論文《自然》和《科學》數量算，中國剛過
百分之一，但是如果加上《細胞》和《自然》的分科雜誌，則又低於百分之一。在一般的好雜誌，中國
論文數量也不到百分之一。有些當代科學重要研究方面，中國還不到世界的千分之一。比如，基因剔除
技術是1988年以後世界常用的技術，迄今已經有七千多個基因被剔除，而除了台灣和香港剔除過少數幾
個基因以外，大陸還沒有完全成功地進行基因剔除。三地加起來不到世界的千分之一。
中國常討論什麼時候能有本土的諾貝爾獎獲得者。對於楊振寧認為中國二十年內會有諾貝爾獎，如果他
說的是物理學，我會得到鼓舞，但他說中國生命科學更有希望，我現在還沒有足夠信心。一個國家科學
發達相當時間後，也不一定可以得諾貝爾獎。日本的生命科學已經發達多年，且有幾個諾貝爾獎級的工
作，但至今無諾貝爾生理獎。中國現在並沒有達到日本20年前生命科學研究的絕對水平，也不到日本當
時在世界上的相對水平，所以，沒有根據說中國20年內在生命科學可以得諾貝爾獎。即使某國有人因特
別天才而得諾貝爾獎，但如果不是在整個國家科技發達的基礎上，對國家的意義也有限。如印度早有因
完全在本國研究發現拉曼光譜而獲1930年物理獎的拉曼;也在90年前就有過世界頂尖的數學天才拉瑪奴柬。
但是印度並沒有因此全面進入世界科技優秀水平。對中國更重要的不是偶爾的諾貝爾獎，而是科學技術
整體發達。這還需要許多努力。
中國還面臨許多挑戰
正如我不認為中國科學史留下的都是優秀傳統一樣，我也不認為中國科技教育界的現狀都是一片美麗景象。
科技教育體制近年有改革，但還有許多方面需要質的和量的改進，包括國家對科學的支持、科技教育體制、
科學文化環境、科學家素質、和科研人員培養等。
中國對於科學的投入還遠低於中國經濟在世界的比重和中國人口對於生命科學的要求。從生命科學來看，
中國實際研究的總規模大約不會超過美國二個中上水平大學的規模。中國一年在生命科學的產出，不超過
日本的一個月的。近年新加坡對生命科學和技術的投入有大量增加，使現時中國全國在生命科學的投入也
低於新加坡。總體來說，中國對科學投入和研究規模都還要擴大。
中國對生物技術的熱情遠高於日本，而對生命科學研究的投入卻大大低於日本。我念研究生的舊金山加州
大學，是生物技術產業的主要發源地，第一個生物技術公司（"基因技術") 就是該
校教授創辦、初期是以學校的博士後為主力。很容易體會，生命科學的基礎研究與生物技術的應用關係特
別密切。對於非常依賴於生命科學的生物技術產業，能否在中國目前生命科學薄弱的環境下成長，我是有
懷疑的。如果要在中國持續發展生物技術產業，還需要顯著地提高對生物科學的研究規模和質量。
專業人員為主導的體制在科學院有一定規模，但行政後勤沒有徹底回歸輔助地位。在大學和部委這類的問
題更大。一般的行政人員和財政部門對科學經費有審核權力的情況，負性干擾科學研究。
急於求成的習慣還沒有普遍被取代，以致難以對一個或少數幾個問題鑽研而作出根本性發現、形成有特點
的體系。設計美妙的實驗還不多。對科學研究的功利的重視遠大於對優雅研究的欣賞和受科學發現而激動。
中國的研究生教學還要極大地改進。課程的深度和廣度必然影響多數學生的水平。中國研究人員之間的交
流和合作都還有待改進，認為中國國內合作容易的觀點是不準確的。每次合作急於有最好回報，不利於長
期良好互動。同行間的建設性關係有待改進。
中國到著名或好雜誌去發表論文時，首先要有好的研究。實驗室負責人需要教育學生在研究過程中要非常
謹慎小心，更不能違反科學道德。這是世界科學界都面臨過的問題。在中國被世界科學家讀的論文還很少
的今天，如果發表到著名雜誌的論文中有少數有問題，可能會對中國整體科學名聲有較大的影響。我不主
張過分強調中國一定要在《自然》、《科學》、《細胞》、和《新英格蘭醫學雜誌》發表論文。如果是好
的研究，在其它一些好的雜誌上發表也是不錯的。
我希望這樣的時間會比較快地到來，那時將無法用歷數幾個雜誌的論文發表情況來觀測中國科學的進步：
或者因為論文數量多得難以計算、或者因為研究水平用雜誌名稱或論文篇數來計算就如海水用斗量一般。
註：除非文中有說明，一般以作者發表論文時所在機構為準。文章第一段的數據包括多個學科，但只限
於《自然》和《科學》兩個雜誌，沒有包括《自然》近年所出版的各個分科雜誌。而以後的段落里，除
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