最近，一项被来自上海交大、南京大学、中科院上海生命科学研究院、四川大学、兰州大学、复旦大学和美国哈佛大学的权威生物信息、生化、数学专家称之为“令人瞩目的成果”——计算变异学，通过了广西壮族自治区科技厅组织的成果评审，评审委员会认为该项成果达到了国际领先水平、为提升中国的基础理论研究水平作出了贡献。而此项成果却是在没有任何资助的情况下，由广西科学院研究员严少敏和客座研究员吴光共同完成的。

 

 

吴光、严少敏是大学同学。上学时，他们就有一个共同的梦想：创立一个独特的研究领域，憧憬有一天中国人也能获得诺贝尔奖。大学毕业后，他们又多了一重关系：由同学成为夫妻。共同的理想，把他俩紧紧地连在一起。

 

1992年，当先期出国留学的吴光希望严少敏出去陪伴的时候，严少敏毅然中断了她在中国医学科学院药用植物研究所的工作，来到俄罗斯陪读。以后，她又随吴光先后到了日本、意大利、瑞士。在意大利，严少敏找到了自己人生的新起点，在锡耶纳大学医学院拿到了博士学位。

 

吴光不满足大学实验室里那根据导师设计好、按部就班的科研方法，在完成导师课题的同时，他总是利用业余时间去做自己喜欢的研究题目，此时严少敏就成了吴光最好的帮手。

 

怎么想到搞计算变异学？吴光说：“这纯粹是个人爱好。”

 

吴光在乌迪内大学医学院实验室时，因科研和发表论文与导师发生不愉快，感到还是要从事基础理论研究。

 

他从诺贝尔奖获得者杨振宁从事理论研究中得到启示，认为理论研究可以最大限度地发挥个人主观能动性和创造性。理论研究的成果主要体现在论文，而科研论文的产生，犹如工厂生产产品。首先，是获取原料实验数据；其次是经过“工厂”加工，这个“工厂”就是科研工作者，将获得的数据分析、研究、处理，最后得到“产品”——论文。因此，实验数据是开展研究工作的前提与基础，研究人员的创新能力与素质，则是论文质量的关键。

 

怎样才能打开一个新研究领域，却又不受环境、条件的制约？吴光想到了蛋白质基因的测量研究。因为随着生命科学研究的不断深入，互联网上提供的基因数据越来越多，而且可以免费使用。

 

1999年7月，吴光通过对从网上下载的蛋白质数据分析研究，撰写了自己第一篇关于研究蛋白质变异的论文《一阶、二阶马尔可夫链分析血红蛋白?琢链的氨基酸序列及其三个低携氧性变异》，发表在《国际比较血液学》杂志上，由此便一发不可收拾。2000年，他在法国马赛大学做博士后的一年中，利用业余时间在国际杂志上发表的论文就有15篇，其中11篇是写计算变异学的。

 

2000年，严少敏也加入到吴光的课题中来。随后，她谢绝了乌迪内大学附属医院院长Beltramin教授的再三挽留，停掉了工作7年的心脏研究，全心身地投入计算变异学研究。在这之后的研究中，他们俩作了明确分工：吴光主要负责计算机编程，严少敏主要负责计算。

 

2002年6月，吴光因父亲去世先期回国，7月严少敏也携子回到国内。

 

回国后，天津中新药业曾想聘他们，他们没去。美国也有多家科研机构邀请他们前去工作，他们也拒绝了。他们一心想的是努力完善研究，不让自己打开的这门新领域中的成果落到外国人手里。在回国的6年时间里，他们就靠着自己留学时攒的一点钱维持日常生活。

 

作为个体研究者，他们所遇到的不仅是生活上的困难，更难的是因为没有单位，他们对外联系、发表论文都师出无门。为了让自己的研究能坚持下去，他们在深圳成立了一家公司，取名“追梦科技”，以圆“由中国创立新学科”之梦。而这家公司没有任何业务，只是为了发表论文。

 

经过10年的努力，这个梦想正在变成现实。至今他们已在Amino Acids、Biochemical and Biophysical Research Communications、Cancer Letters等27种英文国际学术期刊上发表了66篇论文，其中期刊的最高影响因子达到10.9。论文被79个检索库收录481篇次，其中SCI收录46篇，Chemical Abstracts收录29篇，Biological Abstracts收录23篇。2008年9月由他们撰写的《计算变异学讲义（英文版）》由美国纽约新科学出版社正式出版，标志由中国学者创立的计算变异学由此诞生。

 

何为计算变异学？

 

严少敏首先谈了她了对该学科发展的基本认识。

 

她说：“成功而有效地量化蛋白质，是研究蛋白质变异和进化的基础，也是进一步数学建模的前提。”

 

科学研究发展到最高阶段，必然与数学紧密相联，最终可以数学公式、数学模型来表示。她进一步解释，目前，国内外多以蛋白质和氨基酸的理化属性等指标来量化蛋白质。但是，理化属性等指标不能随蛋白质的长度、氨基酸的构成、氨基酸的位置以及相邻氨基酸的不同而变化。因此，用理化属性作量化指标有着很大的局限性，不适合研究蛋白质的变异和进化。

 

她认为，研究的起步都是从测量开始的，例如，欧几里得几何学是从测量土地开始，爱因斯坦的相对论是从测量光速开始，又如，IQ是测量智力的一个指标，等等。

 

随着生命科学的发展，对DNA、RNA、蛋白质的测量也逐渐引起研究人员的注意，产生了用二十几种字母来表达蛋白质序列的方法。但它们仍无法把DNA、RNA和蛋白质序列进行简单量化。经过科学家的努力，已有近550种氨基酸的理化属性和生物学特性用于量化蛋白质。如一种氨基酸的重量是一个数，这样，以一组字母表达的蛋白质序列就转化为一组数的序列，有了相应的单位，可以用数学工具来处理。

 

可是新的问题也随之而来，一是理化特性是物理、化学家为其研究对象创立的，难以为生物学家所用；二是物理化学单位与生物的单位有时不一样，用它描述关系时还得用系数来平衡。然而，最不合适的还是理化属性是“死”的，如一种氨基酸的重量，在蛋白质序列的任何位置是一样的，而蛋白质却是“活”的，是在不断变异过程中进化。

 

为了寻找对蛋白质量化的科学方法，吴光、严少敏从1999年开始，经过近10年的努力，应用随机原理先后创立了对相邻氨基酸的变化敏感、对氨基酸位置的变化敏感、对氨基酸时间指向变化敏感的3种定量蛋白质的新方法。这3种方法均可将整个蛋白质及其氨基酸序列数值化，而且得出的数都没有单位，这就免去了采用理化特性方法平衡单位的难题。

 

为了检测这3种方法是否可行，吴光编写了大量的程序，严少敏计算了数以万计的蛋白质。实践证明，这3种方法的确有效，从而改变了传统蛋白质测量指标一成不变的现状，为蛋白质量化打下了良好基础。

 

他们用这些方法分析蛋白质的变异，并从2005年开始在他们发表的英文论文中连续使用“Computational Mutation”（计算变异）。虽然在英文中没有“变异学”这一单词，考虑到中文的用法，和其理论框架，他们在用中文表述时还是称之为“计算变异学”。

 

 

2008年，迫于回国多年没有经济来源，而从国外带回的积蓄也所剩无几，经英文《氨基酸》杂志编辑、美籍学者周国城的建议和推荐，严少敏从深圳应聘到广西科学院生物研究中心工作，在该院院长兼中心主任黄日波的支持下，继续从事计算变异学研究。

 

今年3月，她和吴光的“计算变异学研究”成果通过了由广西壮族自治区科技厅组织的评审，来自上海交大、南大、复旦、中科院上海生命科学研究院、美国哈佛大学等国内外7名教授，给予了这项成果极高的评价。

 

评审委员会认为：这项研究成果无论在应用上和还是学术上都有着极其重要的意义，为提升中国的基础理论研究水平作出了贡献。

 

目前，《计算变异学讲义》一书已在各国销售，中国国家图书馆、美国国会图书馆、大英图书馆及北京大学、耶鲁大学等20多个国家和著名大学图书馆已收藏此书。

 

严少敏说，计算变异学的研究方向的确立和学科领域体系的形成，只是圆梦的第一步，下一步是将成果推广应用，它关系到计算变异学能否在更大的范围应用、得到更多的专家学者的认可，以进一步证明其科学性和实用性；同时在广泛的推广应用中，还需对测量方法不断完善。

 

她表示，他们将再用一个10年来完成第二步的任务，相信到那个时候，由中国人创立新学科的梦想将可真正成为现实。

 

在接受记者采访前，他们刚从上海交通大学生命科学院讲学回到南宁,这是他们首次应邀到大学介绍计算变异学。听讲座的师生很感兴趣，而且已有两个课题组正在应用他们的计算变异学方法，开展流感病毒和药物代谢酶的研究。这也是计算变异学推出后的第一家使用单位，对吴光和严少敏来说无疑是一个极大的鼓舞。

 

《科学时报》 (2009-5-6 A2 国内)