中国科学：显著的发展和严峻的挑战
－－ 历史演变和现状比较(2)
作者 饶毅
中国2001年在著名杂志发表论文情况
2001年在著名杂志上，中国大陆有5篇、香港有1篇生命科学的论文:二篇在《科学》、三篇在《自然·遗传》、
一篇在《自然·神经科学》。其中三篇是全部在中国科学院进行的研究、一篇是科学院和上海交通大学、
一篇是中国医学科学院、一篇是香港科技大学。而中国科学院主要是上海生命科学研究院(生化细胞所、
生物工程中心、和神经科学所)、一篇部分是生物物理所的工作。在学科分布上，三篇是遗传学，二篇是
神经生物学，一篇是分子生物学。
《自然·遗传》的三篇文章，报道中国发现了两个遗传病的罹患基因。2月一期，中科院上海生物工程中心
的孔祥银、赵国屏等实验室报道他们发现遗传性乳光牙病的罹患基因，中国医学科学研究院基础医学研究
所沈岩、强伯勤等实验室也发现同样的罹患基因。遗传性乳光牙病是一种较常见的口腔遗传病，这两篇中
国论文报道同一个基因的突变不仅可以造成乳光牙病，而且可以并发耳聋。
7月《自然·遗传》发表先后在中科院上海生命科学研究院和上海交通大学的贺林实验室论文，发现IHH基
因突变导致"A－1型短指(趾)症"。这个病的发病率不太高，但是IHH基因是发育里很有趣的一个基因。Hh是
英文"刺猬"(hedgehog)简写而来的，这类基因最早是在果蝇里发现，70年代末80年代德国女遗传学家纽斯
兰－沃哈德和美国遗传学家维西毫斯用果蝇饱和突变的方法发现了许多影响发育的基因，后来许多科学家
接着他们的工作在其他动物发现这些基因有普遍重要性。Hh是他们发现的多个基因中的一个。果蝇和其它
动物一样身体分成多个节段，幼虫的每个节段内一部分有毛、一部分无毛，Hh基因突变使无毛部分变成有
毛部分，所以被戏称为"刺猬"基因。果蝇HH基因是美国霍普金斯大学毕淇实验室在90年代初克隆的，在果
蝇只有一个Hh基因，以后多个实验室在高等动物发现有三个Hh基因。第一个高等动物的Hh被命名为sonic HH(SHh)，因为正好有一个儿童游戏叫这个名称，其它二个分别以不同刺猬种属命名为"印度刺猬"(IHh)和
"沙漠刺猬"(DHh)。SHh的功能最清楚，在发育中起许多关键作用，包括神经系统中线形成、眼睛发育、小
脑细胞分裂。斯坦福大学司格托发现SHh受体突变导致人最常见的皮肤癌。研究Ihh和DHh的较少。96年哈
佛医学院特宾实验室提出Ihh控制骨头的发育，99年哈佛的麦克马亨发现剔除小鼠IHh基因后有许多异常，
包括骨头缩短。贺林实验室发现Ihh基因突变可以引起短指(趾)症，将动物研究结论伸展到了人。
3月2日《科学》论文，是中科院上海生命科学研究院生化与细胞所张永莲和香港中文大学陈小章两个实验
室合作的，发现大鼠附睾头部上皮细胞特异表达一个新基因，编码的多肽具有抑制细菌生长的作用。他们
推测，这个多肽可能在附睾起抗菌作用、甚至也可能与生育有某种关系。还需要进一步研究证明外源性引
入这一多肽在动物和人体到底能否有抗菌效果、或影响生育。用老鼠做基因剔除或发现人类基因突变有助
于揭示其体内功能。张永莲1957年毕业于复旦大学化学系，1982年去英国帝国癌症研究基金会进修二年。
她和生物物理所王志珍、生化所汪垣、神经科学所郭爱克一样，都属于那批在年富力强时代没有遇到好的
环境，但有机会后能踏实进行研究的科学家。
4月的《自然·神经科学》发表了香港科技大学生物系主任叶玉如实验室的论文。叶玉如在美国时主要研究
神经营养因子及其受体，去香港后，她一方面继续神经营养因子的研究，一方面研究神经肌肉接头的发育。
她在这方面有了一系列工作。在这篇论文里，她们报道，一个叫Cdk5的蛋白激酶和它的激动分子p35，在肌
肉细胞有表达，而与一个跨膜受体的细胞内部分结合，作为信号转导分子控制肌肉细胞表面神经递质(乙酰
胆碱)受体的表达。叶玉如实验室因此成为神经肌接头发育中信号转导的主要实验室之一。叶玉如在哈佛医
学院获博士，其后已经在神经营养因子领域闻名了，她去香港时的履历是中国历史上迄今在生命科学招聘
年青科学家中最突出的。她去香港以后又有许多行政责任。在这样的情况下，她一直有活跃和扎实的研究，
预计会有更多的好论文发表。
11月16日《科学》杂志发表中科院神经科学研究所唐世明博士和神经科学所及生物物理所郭爱克教授的一
篇论文，他们用果蝇研究选择性行为的机理。研究果蝇行为，是70年代初美国加州理工学院本哲开创的，
在最初受人怀疑甚至嘲笑，认为果蝇没有什么高级行为，即使有，也跟人的行为没有关系。近30年研究表
明，这样的看法是错误的。对果蝇昼夜节律的研究，已推广到高等动物。果蝇学习记忆的机理也和高等动
物有相似性。郭爱克1965年毕业于莫斯科大学生物物理系、1979年获德国慕尼黑大学自然科学博士、是
"文革"后中国大陆第一位获博士者。他研究昆虫视觉，以后研究果蝇学习记忆。他以前对于学习记忆的
研究在中国是很好的但不是世界最好水平。但是，最近几年，郭爱克开始研究决策和选择这样的高级认知
行为，在问题深度上达到领先水平。方法是学自动化出身的唐世明在海森堡实验室的仪器基础上改进和发
展的。他们现在的研究奠定了他们在任何动物决策和选择这一问题研究的世界领先地位。他们建立了一个
抉择范式，定量地研究了果蝇面临相互矛盾竞争的视觉线索时如何决择。果蝇被训练喜欢绿色正置的T图
形，而躲避兰色倒置T图形。而后在检验阶段，他们迫使果蝇处于两难状态，即改变了图形的颜色和形状
之间的搭配，原来绿色正置的T图形变成了绿色倒置T图形，反之，兰色倒置T却变成了兰色正置的T。为了
做出抉择，果蝇必须评估在颜色和形状之间的权重，以便决定是＂避开＂或＂飞向＂目标。唐世明和
郭爱克发现，果蝇进行选择时看颜色的强度：如果颜色强，就按颜色行事，而颜色弱到一定程度就按形状
行事。如果使果蝇缺乏一个叫蘑菇体的脑结构，这样的果蝇虽然单独学习颜色和形状都没有异常，但是
却难以在颜色和形状之间进行选择。从此得出结论，果蝇的蘑菇体在选择行为中起重要作用。唐世明和郭
爱克把两个偏好对立起来做实验，设计很巧妙，结果也很清楚，所以我认为，唐世明和郭爱克这项工作既
是世界水平的优秀研究，也是中国二十年来生命科学实验设计最漂亮的工作。因为果蝇已经有很好的遗传
学，他们这样的实验模型，可以用来研究参与选择行为的基因和分子机理。这项研究具有开创新领域的可
能。它也可以刺激其它高级行为的研究，因为从这项研究容易推想相似的思想和途径来研究其它高级行为。
我没有忽视在今年国际协作的人类基因组发表多篇《自然》和《科学》论文时，中国学者因为分析了百分
之一的人类基因组而成为其中一篇的作者。不过因为中国既不是第一作者、也不是最后的通讯作者，按照
惯例无法将这样的论文称为中国为主的工作。(同样，本文没有讨论大陆和台湾分别因为与海外合作而发
表的其它论文)。据信，中国基因组研究水平在不断提高，期待有好的工作发表。
论文增多是中国近年科技教育改革的反映
通过简要回顾中国在著名杂志发表论文的情况，可以看到中国科学取得了令人乐观的迹象。这些迹象与
近年中国经济发展、科技教育投入增多应该有紧密关系。一些成果集中在中国科学院出现，与1998年开
始的知识创新工程有关。政策变化和投入增加使科学研究的环境和条件得到改善。可以说2001年是知识
创新计划初见成果的一年。中国少数一些高等学校的科学研究在近年也有长足的进步。
中国招聘人才也有一定程度改观。近二十来起初十几年中在著名杂志上发表第一作者文章后回中国的人
很容易计算：科学院上海药物所胡国渊、北京医学院韩启德、上海生理所杨雄里、细胞所徐永华等。而
最近几年有著名杂志论文后回国的就不容易计算了，仅以上海生命科学研究院为例：神经科学所的何士
刚和王以政回国前都有《自然》、生化所吴家睿有《科学》、细胞所耿建国有《自然》文章等。近年中
国还招聘到四位在著名杂志发过两篇以上论文后回国的：科学院上海植物生理所罗达、清华大学饶子和、
科学院昆明动物所徐林、华中科技大学徐涛。
从发表论文的情况，我们可以看到中国一批近二十年内大学毕业的人开始有好的研究。中国自然应该
支持和吸引中青年一代。但是，张永莲、郭爱克和生物物理所王志珍、生化所汪垣等一批虽然年龄大些，
他们有好的素质和活跃的研究。中国也应该大力支持这些人。对所有科学家，应该以科学能力和研究
活跃程度来给予相应支持，而不能过分强调年龄。一些经费和课题以年龄划线的做法，实践表明是不
明智的。
不能忽视中国和世界的较大差距
看到中国喜人的迹象时不能造成不准确的印象：认为中国已经或很快要成为世界科技大国。比较2000
年各国发表论文情况，就会明确知道中国的差距。
《自然》：德国发表205篇、日本105、瑞士62、澳大利亚49、瑞典35、奥地利17、中国7(包括3篇一到
二页的短篇通讯)。《科学》杂志上日本有71篇、中国7。美国和英国量多，没有仔细算。
因《自然》和《科学》有评论和新闻，《细胞》能比较准确反映研究情况。2000年《细胞》上美国有
271篇(其中哈佛大学23)、德国23、日本16、瑞士8、奥地利6、瑞典4、澳大利亚2、意大利1、新加坡1、
中国0。这个统计只限于各国单独完成的研究，合作研究除外。
实际上中国还有待于突破在《细胞》上发表文章的所有年代的零纪录，中国有过合作研究在《细胞》
发表，但没有单独的。《细胞》的文章要求能完成较完整的课题，这也是中国需努力的。《自然》上
发表的生命科学基础研究也有过合作的文章，而独立发表的还是零，韩国和新加坡过去几年中在《自然》
上有论文发表。
《自然》和《科学》每年各有约800篇研究论文，所以2000年中国在这些杂志的论文数量不到百分之一。
九十年代十年有40篇左右《自然》论文和20篇左右《科学》论文也不到这些杂志同时期的百分之一。而
且中国论文中偏短的多，学科局限也明显。如果以2001年的论文《自然》和《科学》数量算，中国刚过
百分之一，但是如果加上《细胞》和《自然》的分科杂志，则又低于百分之一。在一般的好杂志，中国
论文数量也不到百分之一。有些当代科学重要研究方面，中国还不到世界的千分之一。比如，基因剔除
技术是1988年以后世界常用的技术，迄今已经有七千多个基因被剔除，而除了台湾和香港剔除过少数几
个基因以外，大陆还没有完全成功地进行基因剔除。三地加起来不到世界的千分之一。
中国常讨论什么时候能有本土的诺贝尔奖获得者。对于杨振宁认为中国二十年内会有诺贝尔奖，如果他
说的是物理学，我会得到鼓舞，但他说中国生命科学更有希望，我现在还没有足够信心。一个国家科学
发达相当时间后，也不一定可以得诺贝尔奖。日本的生命科学已经发达多年，且有几个诺贝尔奖级的工
作，但至今无诺贝尔生理奖。中国现在并没有达到日本20年前生命科学研究的绝对水平，也不到日本当
时在世界上的相对水平，所以，没有根据说中国20年内在生命科学可以得诺贝尔奖。即使某国有人因特
别天才而得诺贝尔奖，但如果不是在整个国家科技发达的基础上，对国家的意义也有限。如印度早有因
完全在本国研究发现拉曼光谱而获1930年物理奖的拉曼;也在90年前就有过世界顶尖的数学天才拉玛奴柬。
但是印度并没有因此全面进入世界科技优秀水平。对中国更重要的不是偶尔的诺贝尔奖，而是科学技术
整体发达。这还需要许多努力。
中国还面临许多挑战
正如我不认为中国科学史留下的都是优秀传统一样，我也不认为中国科技教育界的现状都是一片美丽景象。
科技教育体制近年有改革，但还有许多方面需要质的和量的改进，包括国家对科学的支持、科技教育体制、
科学文化环境、科学家素质、和科研人员培养等。
中国对于科学的投入还远低于中国经济在世界的比重和中国人口对于生命科学的要求。从生命科学来看，
中国实际研究的总规模大约不会超过美国二个中上水平大学的规模。中国一年在生命科学的产出，不超过
日本的一个月的。近年新加坡对生命科学和技术的投入有大量增加，使现时中国全国在生命科学的投入也
低于新加坡。总体来说，中国对科学投入和研究规模都还要扩大。
中国对生物技术的热情远高于日本，而对生命科学研究的投入却大大低于日本。我念研究生的旧金山加州
大学，是生物技术产业的主要发源地，第一个生物技术公司（"基因技术") 就是该
校教授创办、初期是以学校的博士后为主力。很容易体会，生命科学的基础研究与生物技术的应用关系特
别密切。对于非常依赖于生命科学的生物技术产业，能否在中国目前生命科学薄弱的环境下成长，我是有
怀疑的。如果要在中国持续发展生物技术产业，还需要显著地提高对生物科学的研究规模和质量。
专业人员为主导的体制在科学院有一定规模，但行政后勤没有彻底回归辅助地位。在大学和部委这类的问
题更大。一般的行政人员和财政部门对科学经费有审核权力的情况，负性干扰科学研究。
急于求成的习惯还没有普遍被取代，以致难以对一个或少数几个问题钻研而作出根本性发现、形成有特点
的体系。设计美妙的实验还不多。对科学研究的功利的重视远大于对优雅研究的欣赏和受科学发现而激动。
中国的研究生教学还要极大地改进。课程的深度和广度必然影响多数学生的水平。中国研究人员之间的交
流和合作都还有待改进，认为中国国内合作容易的观点是不准确的。每次合作急于有最好回报，不利于长
期良好互动。同行间的建设性关系有待改进。
中国到著名或好杂志去发表论文时，首先要有好的研究。实验室负责人需要教育学生在研究过程中要非常
谨慎小心，更不能违反科学道德。这是世界科学界都面临过的问题。在中国被世界科学家读的论文还很少
的今天，如果发表到著名杂志的论文中有少数有问题，可能会对中国整体科学名声有较大的影响。我不主
张过分强调中国一定要在《自然》、《科学》、《细胞》、和《新英格兰医学杂志》发表论文。如果是好
的研究，在其它一些好的杂志上发表也是不错的。
我希望这样的时间会比较快地到来，那时将无法用历数几个杂志的论文发表情况来观测中国科学的进步：
或者因为论文数量多得难以计算、或者因为研究水平用杂志名称或论文篇数来计算就如海水用斗量一般。
注：除非文中有说明，一般以作者发表论文时所在机构为准。文章第一段的数据包括多个学科，但只限
于《自然》和《科学》两个杂志，没有包括《自然》近年所出版的各个分科杂志。而以后的段落里，除
了李四光的文章以外，主要讨论生命科学的论文。
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