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徐尚德做別人沒做過的事

科學闖世紀
文 / 趙君綺    攝影 / 關立衡
2012-12-01
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徐尚德做別人沒做過的事
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我的信念:面對未知,更要做別人沒做過的

他,7、8 歲就跟著老師在東海岸敲敲打打,探勘岩石的奧祕;為了找出太陽的影子會動的真相,每堂下課畫下一條線,窗台旁滿滿是記號;17 歲高中時,全班一起命題,研究包了保鮮膜的餃子浮不浮得起來。在他心中,未知的世界,總是好好玩。

小孩長大了,現年37 歲的中研院助研究員徐尚德,2010年獲得國際人類前鋒科學計畫的生涯發展獎,這個被視為諾貝爾獎得主的重要搖籃,16 位諾貝爾獎得主都獲得獎助的計畫,他是機構成立20 年來第一位獲獎的台灣科學家。

如果不問為什麼,牛頓不會因為蘋果掉下來,而發現地心引力;如果不是懷疑Y 染色體正在退化,遺傳學家不會預言12.5 萬年後男性將消失;如果不是懷疑人類的蛋白摺疊異常,可能與阿茲海默症及帕金森氏症有關,徐尚德的研究不會受到國際研究單位的矚目。

從非凡的視角解構問題,讓他成為台灣中研院最年輕的助研究員之一,在他從事的蛋白摺疊研究當中,人類泛素碳端水解脢的基因突變被認為是帕金森氏症的致病因子之一,也是全球亟欲解開的老人疾病議題。

在對的時間,做對的命題

舊路走不通時,必須在對的時間點找命題,才能找到下一條新路

在充滿未知的科學研究中,興趣是最佳的顯微鏡,是你關注這個世界最佳的切點。

穿著白袍、手裡拿著裝著連顯微鏡都未必看得到的蛋白質試管,徐尚德與他的研究團隊正在進行蛋白摺疊研究。

在電腦畫面上,色彩繽紛的螺旋狀的蛋白質示意圖,自動旋轉、穿越、連結,它們恣意的開展像一個舞蹈家,也像一團糾結的錦繡絲線。從1962 年諾貝爾獎得主Perutz 因解出鯨魚肌紅蛋白與人類血紅素α 次單元與β 次單元的胺基酸序列比對後,至今人類還是沒有辦法完全解開蛋白質構成之迷。

過去10 幾年,被發現的9 萬個蛋白摺疊結構中,只有100 多個有打結,徐尚德想知道,這些特定的結有著哪些基因序列?又有什麼作用?

面對未知,「你必須在對的時間,做對的命題」,科學上的打結蛋白研究,一如現在充滿未知的職場,舊路不可行,資源又有限下,徐尚德說,你必須學習在對的時間,找對的命題,才能正確地找出下一條新路。

物理暨生命科學雙主修,加上對核磁共振的興趣,他申請進入全球重量級實驗室—荷蘭烏特列支大學生物分子研究中心,後來進入劍橋Christopher M.Dobson 教授的實驗室,這樣的縝密訓練,讓他敢在核磁共振及生物物理中跨界找答案。

他的研究最被重視的是,利用液態核磁共振光譜學針對人類泛素碳端水解脢構型摺疊路徑與催化泛素碳端水解反應的分子機制進行研究,希望找到蛋白當中那些打結的蛋白摺疊到底有哪些結構、是怎麼產生的。

面對未知 只有動手找答案

要找解答,得自己設定議題,再動手找答案科學研究,不是1 加1 等於2,沒有標準答案的。

徐尚德的蛋白結構研究是世界數一數二專業,就像在開發一個未知的新領域,「既然未知,就必須看看自己手邊有什麼東西,可以變出解決問題的工具」。

一條前人未走過的路,也因為新創造、新發現,更沒有人可以告訴你,要用哪套標準程序,解決問題、發現答案。就像一場科學馬拉松,目標設定在遙遠的月球時,你得自己想辦法,沒有人可以告訴你怎麼去。

既不是選擇題,更不是是非題,怎麼找方法?徐尚德說,他的實驗精神,其實從高中「水餃研究」開始。

水餃熟了為什麼會浮起來?這樣每個家庭廚房都會出現的現象,是徐尚德在新竹實驗中學上實驗課時,全班一起決定想研究的問題。

沒有一本課本會告訴你要怎麼研究水餃為什麼會浮起來,要知道為什麼,答案得要自己找。所以他們決定3-5 個人一組,每組負責一種方法,全班開始研究起到底是什麼原因讓水餃熟了之後就會浮起來。

到現在,徐尚德還是習慣自己動手做,就連上課的時候,他都還是一個字一個字,在白板上寫下他是怎麼推演出他的作法。

從訂定命題、推演實驗過程、到動手研究,每個人用自己的方式去創造解決方式,「重點是解決問題、達成目標,方法本身沒有好壞之分」,徐尚德說。

然而就算找到答案,還不算做完,就像在煮完水餃之後,還得要自圓其說的解釋到底是什麼原因水餃會浮起來。對徐尚德來說,「真正完成研究,是解釋你看到什麼東西之後,可以提出一個詮釋你發現的模型或理論,證明跟你的發現是一致的,才叫做真正解決問題。」

如果只是收集數據,「只能算是助理,甚至可以說是代工,」徐尚德說。

到現在,徐尚德還是習慣自己動手做,就連上課的時候,他都還是一個字一個字,在白板上寫下他是怎麼推演出他的作法。

從訂定命題、推演實驗過程、到動手研究,每個人用自己的方式去創造解決方式,「重點是解決問題、達成目標,方法本身沒有好壞之分」,徐尚德說。

Blue Sky Project 要做別人沒做過的事

只有一直走在前面,才能不斷成長

愛因斯坦曾經說,「如果什麼事情你都可以知道結果的話,你就不需要做了」,這句話,正好也點出徐尚德對科學研究的沒有妥協,「只有一直走在最前面,才能不斷的成長。」

2005 年他剛到劍橋時,老師建議他做的題目,是看核醣體上的蛋白是不是摺疊到他們預期該有的結構。這是一個在當時算是難度相當高的研究,除了因為分子大小是平常核磁共振光譜的100 倍,複雜度高、儀器靈敏度低,而且蛋白樣品量的濃度又是平常做實驗的1/100,所以這是難度1 萬倍的命題,他思考究竟要不要接下1 萬倍的挑戰。

「當時我的想法是,如果我可以解決這個問題,那我就真的是第一個解決這個問題的人」,徐尚德說,如果失敗,「你也是做過之前沒有人做過的事」。

科學研究的機率,有時就像你問藍天有沒有極限(Blue Sky Limit)一樣,這些沒有人做過的事情就像所謂的Blue Sky Project,也因為高風險,就有高報酬,不去做,站在原點也不會有突破。

「要在正確的時間解決正確的問題,」徐尚德說,因為有些問題實在是太複雜了,我們現在沒有辦法解決,就像跟早期的電腦相比,現在的手機可能都還要快很多,所以早期沒有辦法解決的一些計算的問題,我們現在就可以做。

「如果說大學部是知道『有什麼問題』,碩士班或研究所必須要知道如何『解決問題』,等到研究所畢業之後就是要知道怎麼『找問題』。」

過去10 年在博士班跟博士後的訓練,讓徐尚德現在可以開始思考自己的研究方向,「因為已經沒有標準答案給我了,所以我必須要自己去找問題。」

他說,找問題其實比解決問題更重要,因為找對了問題,解決了才有意義,不然就是可能重複別人以前做過的事情,或者是最後的影響力沒有那麼大。

一個成功的科學家,要能夠看到未來10 年、20 年發生什麼事情,用既有的知識跟經驗去看這個領域裡的主要關鍵是什麼、遇到瓶頸要怎麼解決。

對徐尚德來說,獲得國際人類前鋒科學計畫的生涯發展獎後回到台灣,只能算是完成第一步,如何解開打結蛋白,接下來的路,才正要開始。

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