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1、饶毅的科学成就鲁白从1985年出国留学，饶毅先后师从著名科学家旧金山加州大学的詹裕农和哈 佛大学的Doug Melton。其后在华盛顿大学和西北大学任教，饶毅二十多年基本 上是一位发育神经生物学家。饶毅实验室对科学的贡献主要有以下几个方面： 神经细胞轴突生长的调控：神经细胞（也叫神经元）用以输出信号的轴突（一种很长的细胞突起）是怎 样生长的？轴突很长，在脑的发育过程中，轴突是按严格的路线来生长的。例如， 脊髓中的中介神经元，先要从脊髓背外侧向腹内侧生长，在中线处要克服阻力走 向对侧，过对侧后又急转向上，长向中脑。神经轴突为什么能如此精确地生长， 是发育神经生物学中的一大难题。1990年代初，旧
2、金山加州大学的年轻教授Marc Tessier-Lavigne 举找到了 轴突跨越中线的吸引性指导分子，叫netrin。随后，斯坦福大学的Corey Goodman 也发现了另一组轴突调控蛋白，叫samopholins。当时，Tessier-Lavigne是公认的 科学界的大明星（2005年当选美国科学院院士，现为洛克菲勒大学校长）， Goodman则是功成名就的大师，很年轻时就是美国科学院院士了。他们两家实 验室几乎主导整个领域。所以，在他们主攻第三类轴突调控分子Slit时，根本没 有想到过会有对手，而这个对手还是初出茅庐的饶毅。当时Tessier-Lavigne和 Goodman分别在小鼠
3、和果蝇模型上寻找在中线上的排斥性的指导分子，并不约 而同地找到了分泌蛋白Slit。饶毅实验室则独出奇境，发现嗅球细胞的轴突生长， 也受到排斥性分子的调控。根据果蝇slit突变体的表型，他们猜想到这个排斥分 子可能就是Slit。于是他们设计实验证明，嗅球神经元轴突上表达Slit的受体Robo, 而Slit则表达在嗅球神经元轴突要经过的隔区，对其起排斥作用。这样，他们用 不同的体系证明了 Slit通过Robo介导神经轴突的生长。1999年，饶毅， Tessier-Lavigne和Goodman三个实验室在同一期细胞上发表三篇论文，报告 Slit对轴突生长的调控，成为当时科学界的一个重大突破。饶毅在
4、这场与国际一 流大师的竞争中脱颖而出，展示了其独到的科学洞察力和坚实的原创实力。神经元迁移的分子机制：在大脑发育过程中的一个有趣现象是，脑神经元出生于大脑皮层的最下层， 然后迁移到达其最终的位置。一百多年前，科学家们就猜想大脑皮层中的神经元 是迁移而来的。1961年，Sidman首次直接观察到大脑发育时神经元的迁移。神 经元的迁移的精确性对神经环路建立至关重要，迁移的错误将导致严重的神经疾 病。因此，科学家们一直想找到能够控制神经元迁移的细胞外分子。直到1999 年,饶毅实验室报告了第一个调控神元迁移的分子一Slit。他们发现Slit对迁移中 的神经元起到一个排斥的作用，使它们沿着一定的轨道走
5、而不会“脱轨”。Slit 是一个分泌蛋白。饶毅和他的同事们设计了一个非常漂亮的实验。他们将迁移神 经元放在两块表达Slit的组织之间。发现如果放在靠左，神经元就向右走，反之 则反。如果放在正中，神经元就直线走。这就证明了迁移神经元能够感受其左右 的Slit的浓度梯度，来决定其走向。饶毅实验室的这项研究成果，在调控神经元 迁移的分子机制的认识方面意义重大，是可以进教科书的工作。饶毅实验室随后 又发表了一系列论文，证明Slit不仅调控多种神经元的迁移，而且能指导白细胞 和血管细胞的迁移，从而对炎症和血管形成有重要调节功能。因此，饶毅的Slit 研究工作对细胞迁移的理论有普遍意义。神经元极性的形成：
6、神经元具有多个接收信号的树突和一个输出信号的轴突。早在19世纪，神 经科学的鼻祖卡哈尔就发现，神经元是极性化的细胞，有多个输入，一个输出。 他将此称为神经元定律。为什么一个神经元只长一个轴突呢？ 2002年，因为中 科院上海神经科学研究所一个实验室的搬迁，饶毅开始接手指导留下的研究生蒋 辉，郭伟，梁新华，通过一系列精巧的实验证明，细胞内的信号分子GSK30对 控制神经元极性至关重要。他们发现GSK30具有抑制轴突形成的功能。当神经 元内GSK30活性增高时，轴突不能形成。反之，GSK30活性受到抑制时，会形 成多个轴突。更有趣的是，当他们对已经长了 3天的神经元加GSK30抑制剂时， 能够使已
7、经形成的树突转变为轴突。这项工作2005年在世界顶级学术刊物细 胞上发表。也是该刊自1980年发表中科院微生物研究所陆德如等三位学者关 于大肠杆菌Tn2转座子转座性质的文章后的25年来第一篇全部在中国国内做出 来的研究论文。需要指出的是，该发现不能算是揭示调控神经元极性化的分子机 制的首创。日本的Kabuchi实验室在几年前已经发现了几个与GSK30在同一个信 号通路上的分子，并在同一期细胞上也报告了GSK3P对神经元极性的调控。 尽管如此，饶毅实验室的该项工作证实了一条控制轴突发起的信号通路。因此被 认为是发育神经生物学中一项重大发现。2004年，饶毅在北京生命科学研究所建立了实验室，除了继
8、续神经元极性研究 外，开始了社会行为的分子基础方面的研究。2007年全职回国后，饶毅把主要 研究方向从神经发育分子机制转到社会神经生物学，即社会行为的神经机理分 析。研究领域的转型非常耗时且极具挑战性。但饶毅以兴趣广泛知识面博大著称， 他研究生时期打下的果蝇遗传学基础，使他能很快进入这个全新的研究领域。他 在分子和发育神经生物学方面的多年积累，也使他进入该领域不久就有独到的建 树。分子社会生物学：迄今为止绝大多数的生物学研究都集中在生物个体内部，如肝脏是怎么工作 的，脑怎样调控心脏，甚至脑中哪一部位参与个体的学习记忆、逻辑思维，等等。 而社会生物学则要研究动物之间的相互作用，例如竞争，侵略性，
9、友谊，同情心， 求偶，性取向，等等。这个领域的研究始于20世纪初，但近百年来几乎没有什 么实质性进展，对社会行为的神经环路和分子机制的了解极少。而饶毅经过几年 的努力，发表了三篇有影响的论文。第一篇论文于2008年发表在自然一神经科学，揭示了一种叫鱆胺神经递质 （神经元之间传递信息的分子）对果蝇之间争斗的作用。竞争行为对种系的进化 极为重要。优胜劣败，种系内的争斗，导致了优胜者对资源的控制及和异性交配 方面的优势，从而使种系得以生存和进化。这种争斗行为是由什么神经递质介导 的？饶毅和他的学生们证明，脑内没有鱆胺的果蝇打架减少，而增高脑内鱆胺则 激发果蝇的攻击行为。他们还精确到发现5个鱆胺神经元
10、的重要性。社会交往对动物的行为甚至生理功能都有影响。在群居动物中有一个有趣的现 象，即从小一起长大的雄性动物之间不会打架，而独养长大的雄性则非常好斗。 今年，饶毅小组又在自然一神经科学发表第二篇打架机理方面的论文，发现 群养的雄性果蝇会释放一个叫CVA的挥发性外激素分子，作用于对方嗅觉系统中 含Or65a受体的神经细胞，起到抑制打架的作用。单独饲养的雄蝇从未闻过cVA, 故好斗。但单养的雄蝇如果长期接触到群养雄蝇的CVA,其攻击水平也会降低。 CVA作为外激素被认为可以急性诱导雄蝇打架。饶毅小组的工作揭示长期接触 CVA还可以抑制群养的雄性果蝇之间的争斗。同一个外激素分子，在不同时程作 用于不
11、同受体细胞，起相反的作用。足见生物世界的奇妙。我以为，饶毅回国后做的最精彩最重要的工作，是今年在自然发表的论 文。该文研究的是性选择问题。异性相吸是生儿育女和种族的延续所必需的。但 同性和双性性行为在低等和高等动物中都有报道。饶毅和他的同事们将合成五羟 色胺（5HT）的酶Tph2在脑中去除，雄性小鼠便失去了对雌性的兴趣，而显示 出对同性的性行为。如果给它们注射5HT的前体5HTP,30分钟后动物便恢复了对 异性的兴趣取向，说明成年动物的脑也是非常可塑的。这项工作第一次在哺乳类 发现了脑中控制性选择的分子机制，无论对生物学知识的扩充还是对社会学研究 都有重要意义。分子社会生物学是一门崭新的学科。饶毅在短短几年中，完成了研究领域的 转换，在分子和神经通路的水平上，解释动物之间的相互作用，包括性取向，竞 争，群居等社会行为，取得了骄人的成绩。饶毅实验室已经在分子社会生物学领 域取得国际主导地位。他们的工作，不仅对神经科学有重要的贡献，还对社会的 现实问题有潜在意义。
