我当年确实是出于热爱才学了生理。人们对生理学有认识误区:第一个误区是生理太枯燥、生理太抽象、生理最容易挂科,如果再加上生化,几乎就是我们这个专业最头疼的两门课;第二个误区就是假如学了生理,你几乎就会一辈子清贫,因为总是在实验室跟小动物打交道,总是在给学生上课做实验。其实,这个误区一直到现在也还是主流人群对生理的认识。我是好多学会、协会的成员,我看到动物营养学会、畜牧学会、饲料协会开会都在五星级宾馆,可是我们动物生理学会开会经常在大学的教室里边,我本人也差不多是经常的赞助者。我们禾丰七个人创业,有一位博士邵彩梅,就是南农的毕业生。我们禾丰七个创业人里两位是学生理的,所以从这点来说生理是能创造财富、创造价值的。今天我不是来讲禾丰成功,也不是来讲我们有钱。但是为了鼓励大家,我还想告诉大家,你们邵彩梅师姐的身价,按照禾丰现在的股价,你们师姐的身价上亿,禾丰的目标是“千亿禾丰”,在九年之后有望达到一千亿的市值,那时邵彩梅的身价将是现在的十倍。所以,好好学生理,一切皆有可能。
我热爱生理学,在生理学的知识海洋里,热爱是比责任感更好的老师。赵茹茜老师刚才深入浅出地讲解了肝脏的功能,我一下子又沉浸其中,边听边思考,边听边在内心反问:赵老师讲肝脏唯一不能合成的是γ球蛋白,可是我看到另一张片子又写肝也是IgA生产者,那IgA是不是γ球蛋白?会后我会再与赵老师讨论,这就是学自然科学学生的训练,这种训练让你总是怀疑,总是批判。用怀疑的态度对待别人、对待权威,用批判的眼光来挑衅别人的研究结果。这种批判和怀疑精神,如果在你身上一直有,那你就是一个清醒的人,就会一直睁着眼睛,就容易产生创新。我今天的报告也欢迎大家挑战和批判。
什么是生理学呢?之所以我这么热爱它,因为生理学是一个广博而深邃、包罗万象又逻辑严密奇妙的学科。你学化学的时候,就在分子水平做研究;你学细胞学的时候就是在细胞水平做研究;你要是学组织学,就在组织胚胎水平做研究;学解剖学就在器官水平做研究。而生理学是在生命科学中所有水平做研究。他首先要从离子的水平研究生命,钾离子、钠离子在细胞膜内外的分布不均衡,形成了膜的静息电位;钙离子浓度突破阈值启动了肌动蛋白,肌球蛋白的收缩运动;心脏的自动节律性是源于心肌细胞离子电通道激活。生理学也在分子水平、亚细胞水平、细胞水平、超细胞亚组织水平、组织水平、系统水平、全身水平、宏基因组水平、生命与环境的生态水平开展对生命活动现象与规律的研究。
这些广泛而复杂的生理学知识让你能够在生命科学全领域收放自如,学生理的人是所有学生命科学的集大成者。学生理的人可以参加所有生命学科的学术会议。在各学科的学术会议上生理学者会有优越感,你可以与其他生命领域科学家从本质上讨论问题。比如我经常要参加营养学会会议,我一听就马上明白每个人科研的内涵,他们发现了一个如获至宝的添加剂分子,我马上就理解了,不过就是蛋白质合成过程的一个辅酶而已。现在很多人热议“长生不老药”NMN,好像李嘉诚也在吃,我一看成分是“β-烟酰胺单核苷酸”,马上就联系到它可以直接转换为关键性辅酶NAD+。因NAD+是人体近一半代谢活动不可或缺的物质,但随年龄增长而快速下降,所以服用它可使细胞的能量水平和基因修护能力恢复到年轻态,达到延缓甚至抗衰老的效果。当有人在饲料中添加肉碱来提高虾的产量有神奇效果时,我知道那是因为虾主要靠脂肪来提供能量,很难消化淀粉,脂肪供能量必须得在线粒体中才能实现氧化代谢。跨线粒体膜的时候脂肪进不去,得有载体,这个载体就是肉碱。当你学好生理的时候,所有生命科学的研究内容你都听得懂,临床的内容你听得懂,营养的讨论你也听得懂。
关于稳态,今天我们南农肝脏稳态研究中心创立。赞助商山东龙昌公司高管很有眼光。龙昌公司用一个胆汁酸盐产品就实现了2.5亿的销售。胆汁酸是个宝贝呀,不然不能赚这么多钱,这个宝贝对代谢过程的脂肪消化非常关键。胆汁中还含有胆绿素,就是红细胞老化降解的产物,血红蛋白由珠蛋白和血红素组成,血红素被氧化失去铁,使卟啉环打开形成胆绿素。硕士刚毕业的时候我也天天想发财,胆红素价格高,在实验室里就想过用胆绿素还原生产胆红素,人工牛黄的核心成分就是胆红素,对于生理人来说很容易变废为宝。很多年前有一个奇妙的产品叫红桃K,是补血的,武汉一个教授靠它赚了好多钱,现在这个产品已经退出历史舞台。它的原理很简单,是用桑蚕的粪便和猪血为主要原料生产的,别人不理解为什么,学生理生化的人马上就理解,桑蚕的粪便有很多叶绿素,叶绿素的结构和铁卟啉的卟啉环结构非常相近,猪血则可以补充珠蛋白和铁,这样就给造血提供了基本的原料,一下子赚了大钱。科学认识上的一小步进步,就是商业实践上的巨大飞跃,基础知识非常重要。
二、感悟生理学之美
稳态之外,我今天独辟蹊径要讲讲我所理解的生理学之美。
数学控制论包括自控制、反馈控制和前馈控制。我们生理学绝大部分不都是反馈控制吗?血压高了又变低是负反馈;血糖高了马上分泌胰岛素,血糖低了分泌胰高血糖素是负反馈;血钙高时分泌降钙素,血钙低时分泌甲状旁腺激素也是负反馈。这些生理负反馈调节还必须是及时高效的,所以我们大部分人的血压都是稳定的,血糖都是稳定的,血钙也是稳定的。
谈到前馈不就是数学里的运筹学吗?运筹帷幄未雨绸缪。未雨绸缪,动物就做得好。冬季到来之前动物就要换羽换毛,知道冬天扛不过去,那就冬眠,就降低基础代谢,比如蛇被冻僵了也不死,所以生命其实是最会应用数学的。我们要研究动物生理应该有更基础的规则上、逻辑上的对生命认知能力。讲生理的数学之美,实际我为我们学科感到有潜力也感到有差距,更多的生理学学生应该数学好,后面关于应该从哪个领域招学生我也强调这一点。我们应该招一些数学好、抽象思维感好的,更好地透过表面的现象来发现生命的本质规律。数学方法是所有科学的最后方法。数学是科学之母,科学的深层问题最后要靠数学解决。数学解决是最有效最根本的解决。
第二,生理学的物理之美。这是一张宇宙星云图。宇宙研究是物理的领域吗?是。物理是研究什么的呢?物理就是研究最小的粒子量子到无穷的宇宙空间的物质规律的科学。中间一些节段被人们认为不是物理,比如说材料科学、建筑学,其实他们也是物理。在量子和这个肉眼可见之间的小节段,我们把它从物理中拿出来,就是化学。化学就是研究从10-6米到肉眼可见的分子水平的科学。实际上化学完全可以理解为物理的一个小片段。物理研究领域包括力学、光学、热学、电学、磁学,然后空间物理,大概就是这些。我们生理科学正是体现了物理学的全面应用之美。
能量守恒、物质不灭是基本的物理原则,消化系统提供了能量和营养物质的进和出,让你保证合成和分解的平衡;泌尿排泄系统通过分泌排泄和重吸收机制调节血液、组织液、细胞内外液的离子和白蛋白浓度水平,保障了细胞内外、血管内外水分的平衡。生动的肾小球、肾小管水钠钾氢氨逆流倍增作用就是美妙的物理模型。
生理学是一个较为古老学科,人类可以称得上科学的学科不多。生理学一共有三百多年历史,如果要再把医学算到生理学,从古希腊希波克拉底那时候就有生理学的概念,但作为独立的学科还是在近代,诺贝尔有医学或生理学奖,把生理学放在和医学并列的而不是从属的地位。虽然现在生理学是医学院的一门课,但是相对而言它更广博,也更fundamental(基础),更能从本质上认识生命。物理学实际上也是空间结构的科学,DNA有赖于双螺旋结构,蛋白质要发挥功效,光有合理氨基酸序列不行,还得有α螺旋、β折叠等形成四级结构,这些空间结构构成了生理功能的完善,也符合物理原则。关于物理之美我都提纲挈领地讲,就不一一展开了。
第三,生理学的化学之美。
现在确认新冠病毒受体就是细胞膜血管紧张素Ⅱ受体,血管紧张素怎么跟这个病毒发病相连?如果我们不是学生理的就理解不了,还有胆囊收缩素(CCK)只是调节收缩胆囊吗?其实对情绪也有影响。因此学生理的人是广泛的,如果你不学生命科学,你对这个世界的认识就有一半儿是荒漠。你学了生命科学,你就很幸运知道这个世界的全貌,但是对生命的认识你可能会深一脚浅一脚,只有学了生理学,才对生命世界有全面而准确的认识。生理好像不直接跟赚钱有关,像我这样办企业的不多,但是我创业成功确实受益于生理学知识,其实钱不是特别重要,当然你们可以反驳我饱汉不知饿汉饥。当你学了生理以后,你知道一切生命都是有生有死,一切都是代谢,一切都是过程,一切都是短暂的,应该不要那么在意功名利禄而享受当下,应该庆幸自己对外部世界有清醒的认知,我讲过了生理学的数学之美、物理之美、化学之美,我想大家对我今天报告的期望应该是基本满足了吧。我还要贡献另外两项内容。
四,生理学的哲学之美。
生和死,一般人认为死是断气了,但是学生理学的人知道。如果让他唿吸还不简单吗?给他上唿吸机啊,植物人可以一直活着。现在重新给死亡做的定义是脑死亡,但是德国伟大的赛车手舒马赫植物人多年后突然苏醒过来了,按照一般标准他可能早已进火化场了,他一年需要过亿的治疗费用,大部分家庭早就无能为力了。生命就是如此奇妙,你认为他死了,他可以再复活;你认为他活着,他可能已经没有思维了。还有,局部的死和整体的死是不一样的。脑死了但心脏还活着,你们都做过蛙心灌流实验,只要给它营养液(通常为任氏液)蛙心离开了身体几天都可以继续搏动,如果这是哺乳动物的心脏,把它移植到别的个体上,它是不是就一直还活着呀?它死没死啊?所以,死和活有伦理层面的认识,有临床层面、意识层面、生命层面的认识,更有生理层面的认识,这些认识的不同都启发人更多的哲学思考。
哲学有三大基本定律,对立统一规律,量变质变规律,否定之否定规律。对立统一规律简单讲就是平衡,血糖高就有降低血糖的办法,血压高就有降血压的办法,血脂高就有降血脂的方法,交感兴奋有迷走兴奋来平衡,生理学中所有的功能都是一对儿一对儿的呈现。体液的稳态也有PH缓冲对,这些都符合哲学的对立统一定律。心脏窦房结细胞自动去极化的过程是离子浓度量变质变规律的体现,心肌细胞的自动去极化就产生了心脏的自动节律性,对于大家来说心跳不难理解,可是除了学生理的人以外,大部分人都不明白为什么心脏会自动跳动,很多人体检的时候,看到体检报告写着窦性心律不齐,不理解什么叫窦性心律,他就不能联想到心脏的窦房结是最高节律点,然后才是房室结,然后是浦金野氏纤维。大部分人去超市买冷鲜肉的时候,不明白为什么要排酸,排的是什么酸。生理学让你活得明白,让你活得有哲理,让你知道事物的本质。我现在还没想出否定之否定规律在生理学上的例子,请大家回去找到这个例证。
第五,生理学的文学之美。
我这里给大家展示另一首裴多菲追青春少女的诗,大家都知道他脍炙人口的“生命诚可贵,爱情价更高。若为自由故,两者皆可抛”。而这首诗大多数人不熟,我觉得这首诗充满着生理思维。
《你爱的是春天》
【匈牙利】裴多菲
秋季正和我相似,春天却像是你。
你红红的脸庞,像春天里的玫瑰,
我迷离的眼光,仿佛秋季太阳光辉。
假如我向前一步,再跨一步向前,
那时我就站到了冬日寒冷的门前。
可是假如我后退一步,你又跳一步向前,
那我们就一同住在美丽而热烈的夏天。
女生向前就来到幸福热烈的夏天,男人太主动就到寒冷冬季门前,一首诗就把女孩子给打动了。虽然裴多菲不是一个学生理的学者,但是他知道春天、夏天是爱情的季节,秋天、冬季不利于爱情。
再看看普希金的一首诗,我先不讲这首诗,我先讲一个真实的故事。1985年大学毕业前,一所大学一名女生因在公园里卖淫被抓,这是爆炸性新闻,这个女生是班级长得最漂亮的,也是学习成绩最好的,唯一有资格被推荐免试读研究生。同期在家乡城市这个女生的妈妈、姐姐、妹妹也都因同样的问题被抓。那怎么处理的呢?这所大学非常了不起,只给了这个女生留校察看处分并继续保留她读研的资格。这样一个女生会不会让大家特别的瞧不起呢?并没有,她仍然是班级男生最心仪的。如果不是同学亲口告诉我,而且我后来也认识了这些当事人,可能我也难以相信。同班中长得最高大威勐的男生主动发起攻势,要跟这个女生谈恋爱。班中长得瘦小枯干、一脸青春痘的小男生也暗恋这个女生,深恐别人只是猎奇并不是真爱,希望自己一辈子关心、守护她。最后这个女生选择了前者(他们毕业后结婚成为夫妻)。在毕业前最后一次班会上,这个小男生失意落魄,深情朗诵了这首诗:
《我爱过你》
【俄】普希金
我爱过你,
也许,那爱情的火焰,
在我心里还没有完全止熄。
但是别让这爱情再让你忧烦,
我不愿意因我的行为,
引起你丝毫的悒郁,
我默默地、无望地爱着你,
时而苦于羞怯不敢言,
时而又为嫉妒所暗伤。
我爱得那么温存,那么专一。
啊,但愿别人爱你,
也像我一样。
当场那个女生抱头痛哭,接受不了这份爱情。小男生读完这首诗后,离开了班会的现场,半夜才回宿舍。同学怕他想不开,一直在后面默默地陪着他。
今天我们看这个女生有问题吗?我想很可能是她的家族性荷尔蒙水平太高,学了动物生理学大家应该知道有一种雌性动物的疾病叫慕雄狂,它的雌性激素水平太高总是发情,寻求交配,动物有这个问题人有没有呢?极有可能是她的性激素水平太高,她有羞耻心,不一定是为了钱去卖淫,她需要发泄,欲望得不到发泄她就不能成为班级学习最好的。那么这样一个人,在当初的道德和今天的道德观念下都是不能被容许的,为什么还有男生心仪她呢?我想这些世俗道德的条条框框战胜不了生命的本质、性的魅力,内外的激素以及散发出来的身体气味都对青春期同龄人有最大的吸引。我们被灌输了很多教条、法则,但是这些教条和法则在生命的本质面前不堪一击。所以生命之美,在文学上、在爱情上也是处处体现。
三、生理学发展的思考
思考一:科研与教学孰重?
思考二:思考和实验孰重?
思考比动手重要,除非你的思考最后得出的是一个已经接近成熟的论点,又需要用实验手段再去验证一下,这个时候才需要科研;或者你对某一问题深入思考后茫然没有方向,只有通过实验才能找到方向,这个时候也是可以做的。可是很多人的实验,只要我看到开头就已经知道结果了,那有什么必要做?还有,生理专业很多人科研手段太落后、太粗糙了,因为你要做别人领域的研究,你总是比人家肤浅。
我想,学生理的人看其他生命学科就要像学数学的人去看物理和化学一样,要永远用挑剔的眼光、批判的态度去看,不能重实验,轻思考。
思考三:从哪里招收生理学研究生?
我想生理学研究生应该50%招理科好的兽医毕业生。招生不能光看他考研究生的成绩,一定要看他大学第一年级的基础课成绩,看他数学、化学成绩。为什么招兽医专业毕业生呢?相对而言兽医的动手能力强,专业基础扎实。35%招理科好的其他生命学科的学生,最后15%招非生命科学学生,可以是学计算机的,可以是学哲学的,可以是学心理学的,也不要求他理科好,这样让我们的团队更多元化、更丰富多彩。然后应该要让这些学生经常在一起做小组讨论,让大家在这个过程中产生碰撞,产生对抗,相互借鉴。
思考四:要培养研究生哪些能力?
第一,要培养研究生的观察力,发现问题比解决问题更重要。很多人走过同一个地方,看到的东西、记下的事物不一样,因为观察得不细。克格勃训练间谍的时候把学员叫到一起,往桌子上倾倒十个物品,有钥匙、苹果、香烟等等,然后收起来,问大家刚才桌子上有什么东西,一般人记住三个、五个,十个都记住的基本没有。但是如果经过训练,你就会十个物品都记住,这种建立在全神贯注、高度集中精力基础上的观察力是我们做科学工作的基础,是发现问题的前提。第二,应该鼓励学生的好奇心,允许提反对意见。好奇心是科学发现的源泉,要敢于对权威说不,对定论说不,只有儿童才能看到皇帝的新衣是假的。如果大家受同样的教育,被一样地灌输,大家很可能产生相同的误区。第三,就是应该锻炼大家的深入思考分析能力,这个也特别重要,应该要求导师带领学生每周组织小的seminar(研讨会),大家应该每人做一个专题报告,不一定都要讲自己的实验,既要讲当前生理专业的热点,也要讲自己思考发现的行业盲点,这样每个人都深入思考,大家又相互切磋砥砺才会让生理专业研究生的质量更高。