中国科学：显著的发展和严峻的挑战
－－ 历史演变和现状比较(1)

作者 饶毅

一个国家科学研究状况可以近似地由发表论文的情况所反映。中国科学家在世界著名杂志发表论文，
大概始于1946年地质学家李四光在英国《自然》杂志的一篇论文。到1979年，中国大约每十年在《自然》
杂志有一篇论文。九十年代《自然》和美国《科学》杂志各发表过约40和20篇在中国独立做的研究论文，
大多数是地学和考古，有少数物理和化学论文。而2001年前11个月，中国约有8篇《自然》和12篇《科学》
研究论文，其中基础研究也增加，2001年因此成为中国有史以来在著名杂志发表研究论文最多的一年。
本文在简要回顾中国科学史的基础上，介绍一些近年研究的内容，肯定中国科学令人乐观的进步，并
讨论可能的意义。同时也指出，中国优秀论文总量仍不到世界的百分之一，低于中国经济在世界所占的
百分比、也不能适应中国持续发展的要求。中国科学的规模需要相当程度的扩大、质量有待进一步提高。
中国科技还存在面临许多问题和挑战。

中国科学历史上的优秀例子
以下，本文主要从生命科学的研究来讨论中国科学的情况，一方面这是我有一定判断力的领域，另一方面
生命科学是科学技术最重要的组成部分之一，可以反映科学主流。讨论中国论文发表情况前，先谈两个
背景：中国科学的历史情况，优秀科学和著名杂志的关系。
奠定中国生命科学研究是二、三十年代协和医学院生理系林可胜和生化系吴宪。他们不仅自己研究出色，
而且培养和带领了其他研究者。林可胜在胃肠道生理和神经生理有优秀工作。1942年，他在中国当选为
美国科学院外籍院士，是近代历史上第一位被世界科学界推崇的华裔科学家
。1965年，他在美国时当选为美国科学院院士。当时华裔美国院士有：物理学家吴健雄(1958)、
数学家陈省身（1961)、应用数学家林家翘(1961)、物理学家李政道(1964)和杨振宁(1965)。其中只有
林可胜主要工作是在中国做的。吴宪在生化和营养方面有出色的研究。他在哈佛留学期间对血糖分析
方法有重要改进，回国后研究蛋白质变性达世界领先水平，他的妻子严彩韵和助手刘思职等参与这些
工作。中国现代遗传学奠基者、先后在燕京和北大的李汝祺于1923年至1926年在美国哥伦比亚大学
摩尔根小组作研究生，他本人以及与摩尔根的杰出技术员布理基斯合作研究了染色体畸变对果蝇发育的
影响，1927年他在第一期《遗传学》杂志发表的论文，确定了包括一个叫Notch的基因的致死期，
而Notch至今仍然是发育遗传学家们的重要研究对象。植物生理学家李继侗和学生殷宏章在南开大学的
研究发现了光合作用的瞬时效应，他们的论文1929年发表在英国《植物学志》,70年代仍为美国的同行
列为光合作用研究历史的一个重要工作。植物学家罗宗洛对作为植物氮源的硝酸盐和铵盐的比较研究，
得到了有应用价值的结果。先在协和、后在中国科学院上海生理所的冯德培，对神经传递有重要研究、
他在30年代对神经可塑性的开拓性研究多年来被哥伦比亚大学肯得尔(2000年诺贝尔奖得主)推崇，1986
年冯当选为美国科学院外籍院士。30年代协和生理系的张锡钧对中枢神经系统内化学传递和乙酰胆碱递质
作用有重要研究。以后在中科院细胞所的庄孝惠，他在30年代对胚胎诱导的研究工作到90年代还被英国
科学家在《自然》杂志上引用过。这些早期中国生命科学家的研究除了吴宪起初是发表在《生物化学》
上以外，多数都发表在英文的《中国生理学杂志》上。因为他们研究的水平，这个受同行重视，如当时
在澳大利亚的神经生物学家(以后的诺贝尔奖得主)埃科斯也读《中国生理学杂志》。
50到70年代的三十年里，中国大陆科学家一般不被允许到国际杂志发表论文。而台湾科学力量单薄。大陆
有些好的工作，没有在国际杂志发表。包括:1955年北京生物制品研究所汤飞凡和张晓楼等用鸡胚接种方法
从沙眼病人的眼结膜刮屑物中分离培养到沙眼病原体；1958年到1965年合成胰岛素(参加者有中科院上海
生物化学所、北京大学、中科院上海有机化学所等，组织者包括王应睐，1982年国家自然科学一等奖获
得者为钮经义、龚岳亭、邹承鲁、杜雨苍、季爱雪、邢其毅、汪猷、徐杰诚；其中汪猷和邢其毅等负责
合成A链、钮经义和龚岳亭合成B链，邹承鲁、杜雨苍等使单独合成的两链结合起来；这项工作在60年代
就为英国剑桥大学教授、诺贝尔奖获得者肯德鲁爵士和瑞典皇家科学院诺贝尔化学奖评审委员会主席
梯瑟留斯等高度评价；梯瑟留斯曾说："你们能从书上学到原子弹的知识，但学不到人工合成胰岛素。")；
生化所曹天钦对原肌球蛋白的研究和球蛋白轻链的发现；60年代初科学院上海药物所邹冈和上海第一医学院
张昌绍发现吗啡镇痛的脑内位点，对于镇痛研究有推动（他们1964年的英文论文发表于《中国科学》，1991
年被美国科学索引机构发现在其领域引用最高)；上海脑研究所张香桐长期在运动皮层、神经元树突生理
功能和针刺镇痛的神经机理研究等多方面作出了重要贡献；上海植物生理所殷宏章和沈允钢等发现光合
磷酸化过程中存在着高能中间态；60年代后期到71年中国分析胰岛素晶体结构，有中科院生物物理所梁栋材、
林政炯、王家槐、物理所李鹏飞和北京大学人员参与，成功地解出胰岛素高分辨率结构。这个研究发表在
《中国科学》，英国结构生物学家、诺贝尔奖得主荷洁津关注这个工作，虽然荷洁津本人也做同样的工作、
而且比中国早一些有论文，当她1972年到北京后，给牛津大学同事的信中称赞中国胰岛素晶体结构研究
工作的美丽。她在国际结晶学大会上介绍此研究，使国际科学界注视中国，在《自然》杂志专门介绍中国
工作时称:"北京图谱目前是(也许永远是)胰岛素最精确的图谱";70年代上海生化所王德宝等人工合成酵母
丙氨酸tRNA；上海生化所李载平推动中国分子生物学研究起步和对中国肝炎病毒研究也有重要贡献。
80年代，上海第二医学院王振义实验室发现全反式维甲酸可以治疗白血病的特定亚型(急性早幼粒细胞白
血病)，
王振义这一工作于1988年在《血液》杂志上发表，他们的新方法已被世界接受，为中国和世界各地的白血
病人带来福音，是近二十年来中国生物医学最重要的工作之一，也是中国极少向世界推出现代治疗药物和
方法的一个例子。

从部分中国科学优秀工作可以看到历史的侧面。当然，因为个人了解有限，这里不可能全面介绍生命科学
的优秀工作，特别缺乏对传统生物学和生态等方面的介绍。

优秀研究和著名杂志
在早期生命科学界，优秀论文并不一定要竞争到某个或某几个特定的杂志上发表。美国的《生物化学杂志》
和英国的《生理学杂志》都发表过一些得诺贝尔奖的论文。但近几十年来，将优秀论文竞争到著名杂志发表
的情况比较激烈。迄今为止，中国在这些杂志发表论文数量很少，主要是因中国科学水平还不高、研究欠
严密、思想欠创新。是否有国外科学家的偏见?偏见会有，但中国研究水平不足是主要原因。英文水平有限
现在也不是主要原因。在相当长时间，中国需要努力把研究水平提高，把好论文投到著名或优秀杂志。审
稿人和编辑对著名杂志的论文高要求有助于提高研究质量。基础科学研究不应该鼓励在中国杂志发表，象
德国和日本等科学发达国家，都还是把好的论文投稿到美国和英国的英文杂志，因为这是国际交流和竞争
的需要。想把中国杂志赶快推上去是不现实的：目前中国的研究群体还没有能力把中国杂志推到世界水平，
而如果坚持把好的论文都投到中国杂志上去，反而有可能影响中国科学发展。
这里只讨论生命科学著名杂志：英国的《自然》、美国的《科学》、《细胞》、《新英格兰医学杂志》和
《自然》的几个分科杂志。《新英格兰医学杂志》的权威性和历史要优于《自然·医学》。但绝对区分杂
志很难：《自然·细胞生物学》与《分子细胞》和《基因与发育》相当并与《欧洲分子生物学组织杂志》
接近，《自然·神经科学》与《神经元》相当，《自然·免疫学》与《免疫》和《实验医学杂志》相当。
《自然》和《科学》有不同论文，一般认为《自然》和《科学》的长文(在两个杂志里分别称为articles
和research articles)最难进，然后是《细胞》，再是《自然》
和《科学》的短文(分别称为letters和reports)。当然长短还和资料多少有关。
我要说明，具体一个研究优秀与否，不能完全依赖看论文在什么杂志发表来评价。事实上，今年我在中国
科学院教研究生时，期中考试就是让学生们批评一篇《自然》杂志的论文。杂志发表情况是专家对科学评
价的一部分，因每一文章所经过的审稿人和编辑有限，论文出来以后专家们通过更多时间进行广泛的评价
会更准确。但是，作为总体来说，特别是从一个国家的情况来说，论文发表情况可以反映科学研究整体水
平。

中国以前在优秀杂志发表论文的情况
被一些国际权威综述杂志邀请写文章是很难得的，中国生命科学家应邀写过综述的包括：科学院植物所
汤佩松1983年为《植物生理年评》和上海生理所冯德培1988年为《神经科学年评》邀请写个人科学生涯、
北京医学院神经科学研究所韩济生1982年应邀在《药理和毒理年评》写综述、科学院生物物理所邹承鲁
应《生化科学趋势》邀在1991年写综述、1995年写回顾胰岛素合成的工作生涯。以下主要讨论直接报道
研究的原始论文。
1946年5月4日，《自然》发表一篇中国的论文。作者是地质学家李四光，他当时在重庆的中央研究院地质
研究所。这很可能是中国任何学科的科学家第一次在《自然》和《科学》等著名杂志发表中国国内研究结
果。也有可能是华裔作者第一次在这样的杂志上发表论文。论文是分析桂林西南发现的一块弯曲的鹅卵石，
认为其形状和表面纹路可能是冰川形成所造成。
1957年6月29日，中国国内的生命科学家第一次在《自然》杂志发表论文。论文作者是中国科学院植物研究
所和北京大学的汤佩松和同事。1949年以前汤佩松在武汉大学、西南联大和清华大学生物系和农学院工作，
在植物呼吸代谢的控制等方面有重要贡献，特别是发现同一植物中呼吸代谢途径的多样性。1957年汤佩松
等发现：水稻幼苗生长时，如果通过提供硝酸盐使它们得到含氮环境，水稻会产生适应反应，体内被诱导
产生硝酸还原酶，而此酶作用于硝酸底物。这一工作澄清了当时还有争议的底物诱导植物适应性反应问题，
证明了高等植物体内适应酶的形成。
1967年9月9日，台湾大学医学院药理系的李镇源等在《自然》发表论文，报道去除神经对肌接头上a银环蛇
毒素位点的作用。李镇源等最重要的工作是1963年发现a银环蛇毒素，以后一系列的研究表明它可以不可逆
地结合到神经递质乙酰胆碱的受体上，这个毒素对研究乙酰胆碱受体和神经肌接头的发育两方面都有很大
的帮助。我的两位同事、神经肌接头发育的世界权威赛因斯和利克特曼今年在《自然神经科学综述》的文
章仍引用李振远1967年的论文，并强调发现a银环蛇毒素对于研究突触后发育的重要性。
"文革"后，当中国大陆科技教育界尚未普遍走出困境时，《自然》杂志于1978年10月3日收到中国科学院
生物物理所邹承鲁一篇投稿，大概编辑没有要求修改就在1978年11月10日接受了这篇论文。1979年1月18日
在《自然》发表邹承鲁等对甘油醛－3－磷酸脱氢酶活性部位新荧光团形成的研究。邹承鲁在生物化学有
多方面研究，60年代研究化学修饰对蛋白质功能的影响，1962年首先提出修饰程度和活性变化间定量关系，
这篇在中国发表的论文到1979年在英国出版的经典酶学教科书中有较详细的介绍。邹承鲁统一研究酶的可
逆性和不可逆性抑制，文革后以英文在《生物化学》发表的论文受重视，1988年应邀在《酶学进展》上长
篇综述他实验室这方面的研究，被广泛引用至今。近年他研究酶活性位点构型的柔性，部分工作在1993年
10月15的《科学》上有讨论。邹承鲁是较早开始研究蛋白质折叠的科学家之一，而这个问题到今天也是结
构生物学和生物化学一个活跃的重要领域。
1981年8月20日，中科院上海生化所张友尚在《自然》杂志发表论文，报道他们对胰岛素半合成方法的改
进。以前对胰岛素结构和功能关系的研究知道：胰岛素去掉B链6个氨基酸后还有活性。在这篇论文里，他
们用酶催化给去掉8个氨基酸的B链加上2个氨基酸，得到去掉6个氨基酸的B链，而获得较大量可以结晶的
活性胰岛素片段。这篇论文与汤佩松和邹承鲁等论文一样只有两页，与当时《自然》其它正规论文是一样
的。那时《自然》还保持一个习惯，只报道重要研究的关键结果，而同一工作的详细过程和结果还可以发
表到其它专业杂志上。张友尚1964年曾留学分子生物学发源地、英国剑桥大学医学研究委员会的分子生物
学实验室，跟随著名结构生物学家、诺贝尔奖获得者克鲁格，在1966年有过一篇在英国工作的《自然》论
文，可惜回到中国以后正是"文革"高峰。
1986年，中科院生物物理所的王家槐在《自然》发表两篇短文，一篇提出蛋白质和DNA结合时，特异结合
是在DNA的大沟、而小沟以非特异结合为主。另一篇是提出天花粉蛋白和蓖麻毒蛋白有顺序相似性。王家槐
以前参加过胰岛素结构研究。以后在哈佛大学又有多篇优秀论文发表，最后应聘任教于哈佛医学院附属癌
症研究所，是那一代中国大陆留学人员中极少有的例子。
1996年5月，台湾大学医学院微生物研究所在《自然·医学》杂志发表论文，发现用DNA肌肉注射引入过敏
原可以诱导特异免疫反应，从而减少以后气道过敏症状，提出这是治疗过敏反应的方法。它推广了美籍华
裔科学家Margaret Liu首先提出的用DNA注射进行免疫的方法。是否在人
类有效，还需更多研究。
1997年台大医院在《新英格兰医学杂志》发表论文，证明用肝炎疫苗使肝炎发病率下降后，肝癌发病也减
少，强烈支持肝炎和肝癌发病的相关性。虽然以前台湾在这个医学权威杂志有过短篇讨论，这是第一次有
正式研究论文在那发表，此结果对中国各地都常见的肝病有意义，也对世界医学有一定意义。其后到2000
年，台湾在该杂志还有过6篇论文，涉及肝炎治疗、病毒感染和角膜移植。
1998年12月，湖南医学院夏家辉等在《自然·遗传》杂志上发表文章，确定了一种影响高频耳聋产生的基
因，这种基因的一些突变可以导致对高频声音的听觉缺陷。一个基因突变后造成某种疾病，一般简单称此
基因为"罹患基因"。过去二十年，人类遗传学家们发现了约八百个导致人类疾病的罹患基因。包括许多重
要和常见的遗传病，和一些以前没有认识到是遗传导致的疾病。这些研究对于人类有显而易见的价值。夏
家辉等发现一种罹患基因，对于中国来说，是实现了疾病罹患基因研究零的突破，对世界上任何可能患这
一类病的人群来说，都是一个帮助。在生物学意义上，因以前其他科学家已经发现几个耳聋的罹患基因是
相似的基因突变造成，使这个工作提示新的生物学机理有限。
1999年5月，香港科技大学生化系张明杰实验室在《自然·结构生物学》发表论文，解出了神经元一氧化氮
合成酶一个重要区域与其它蛋白结合时的结构。一氧化氮这个气体分子是重要和特殊的信号分子，而一氧
化氮合成酶是形成和调节一氧化氮的关键。它含有的PDZ区域又是在许多蛋白质相互作用中起重要作用。把
这个区域与其它蛋白结合的结构解出使多个领域的科学家感兴趣。
2000年1月，在台湾的中央研究院分子生物所李鸿实验室在《自然·遗传》发表论文，他们用老鼠建立了一
种人类疾病的模型。脊髓肌肉萎缩(SMA)是因为脊髓中运动神经元病变造成它们支配的肌肉萎缩，法国人类
遗传学家最初认为这个疾病可能因SMN1基因突变造成，以后更多研究认为SMN2也有关。李鸿实验室和另外
的实验室都发现，在小鼠剔除SMN1基因以后，小鼠在胚胎早期死亡，这与人的SMA疾病不一样。这种小鼠和
人类的差异情况并不少见，一般也就认为大概不能在小鼠复制人的这个疾病。而少见的是，李鸿实验室在
SMN1基因剔除的小鼠中，再用转基因方法引进人的SMN2基因，在这样双重基因改变（剔除加转基因）后，
小鼠发生了和人类SMA疾病很象的症状。这给世界提供了一个研究SMA疾病发生的模型，也可以用这样的动
物模型来寻找治疗的方法。这是李鸿实验室持之以恒的收获。他们因此成为研究SMA疾病的世界领先实验室。
是中国历史上第一次给世界提供人类疾病的动物模型。
2000年8月，《自然》杂志发表云南农业大学朱有勇、陈海如等证明混合水稻品种栽培可以减少病害的论文。
通过混合栽培作物来减少病害的思想以前国外科学家已经提出并有小规模证明。朱有勇、陈海如等选用了
几个籼型杂交稻、糯稻和粳稻品种，在云南10余个乡镇进行大面积混栽，并观测混栽对稻瘟的控制作用。他
们发现，籼型杂交稻与糯稻混栽可以明显控制稻瘟病，特别是籼糯混栽时，糯稻品种叶瘟和穗瘟的发病率、
病情指数均明显下降。这一大规模试验证明了混栽的优越性。因为由真菌引发的稻瘟病是水稻的主要疾病，
这个试验的结果在中国有较高的应用价值。同样原则也能应用于其它疾病。混栽可能带来收获时品种混杂，
在机器收获的地区和时代，是有待解决的问题。在中国目前许多靠手工收获的地区，这个问题可以解决。
2000年10月，四川的华西医学院魏于全等在《自然·医学》发表论文，报道异种血管内皮细胞可以诱导抑制
多种肿瘤的抗肿瘤免疫反应，从而阻断肿瘤血管生长，既能防治肿瘤发生、也能减小已经形成的肿瘤，提示
一个产生肿瘤疫苗和治疗肿瘤的方法。随时间推移，更多其它实验室的重复和应用情况也许是告诉我们这个
工作重要性的可靠途径。
另外，大陆和台湾近年还有一些发表在其它杂志的较好论文，例如：中科院生物物理所王志珍在《欧洲分子
生物学杂志》、中央研究院分子生物所孙以瀚在《基因与发育》杂志、同所简正鼎在《神经元》、上海第二
医学院陈竺和陈赛鹃在《血液》、中科院上海生命科学研究院细胞所的裴钢在《实验医学杂志》、神经所
李朝义在《美国科学院志》、细胞所朱学良在《分子和细胞生物学》、生化所李林在《分子细胞》、生物
物理所王志珍和军事医学科学院贺福初在《生物化学杂志》、发育所孙方臻在《发育》、台湾大学生物系
吴怡春在《发育细胞》等。