他35歲成為哥本哈根大學(xué)終身教授，也是當(dāng)時(shí)該校最年輕的終身教授。
他是全球最早開展生物多樣性基因組學(xué)探索的學(xué)者之一，組織了多項(xiàng)國(guó)際大科學(xué)研究計(jì)劃深入研究生物多樣性的起源和演化機(jī)制，并利用演化生物學(xué)理論和方法開展人類基因和疾病演化相關(guān)研究。
他從2018年起連續(xù)多年入選全球高被引學(xué)者，《科學(xué)》雜志曾兩次組織專刊發(fā)表其領(lǐng)導(dǎo)的多項(xiàng)研究成果，僅2020年11月至2022年5月，團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》、《自然》主刊發(fā)表了7篇文章。
擁有這份近乎完美簡(jiǎn)歷的，是40歲的演化生物學(xué)領(lǐng)域的頂尖學(xué)者張國(guó)捷。2022年初，他加盟浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院，開啟致力揭開物種起源和生命演化規(guī)律的新征程。
用數(shù)字重構(gòu)生命之樹
在《物種起源》的最后一頁(yè)，達(dá)爾文寫到，無數(shù)美麗與不可思議的生命，都從如此簡(jiǎn)單的開端演化而來，并依然在演化之中，這是何等壯麗！
浙江大學(xué)求是講席教授張國(guó)捷便深耕于這壯麗的生命演化領(lǐng)域，在基因組學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，他和團(tuán)隊(duì)利用數(shù)字化的物種信息重構(gòu)多個(gè)物種類群的生命之樹，從生命大數(shù)據(jù)的比較分析中挖掘生命演化的規(guī)律溯源，推溯物種的起源過程、揭示物種環(huán)境適應(yīng)和復(fù)雜表型的演化機(jī)制。
物種如何起源是生命科學(xué)領(lǐng)域最基本的問題之一。達(dá)爾文提出共同祖先理論后，科學(xué)家們開始用樹狀結(jié)構(gòu)來描繪物種之間的親緣關(guān)系和演化過程。過去的一百多年，針對(duì)如何構(gòu)建準(zhǔn)確的生命之樹學(xué)術(shù)界展開了大量的研究討論，但在許多生物類群里，真實(shí)演化過程仍舊是未解之謎。其中，鳥類就是典型的代表。由于經(jīng)歷了快速的物種大爆發(fā)，鳥類的演化關(guān)系依舊是該領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的問題。
張國(guó)捷創(chuàng)立的丹麥生物多樣性基因組研究中心的隔壁，正好是一座有著400多年歷史的自然歷史博物館，擁有全球60%的鳥類物種標(biāo)本。這也為他組織領(lǐng)導(dǎo)了國(guó)際萬(wàn)種鳥類基因組計(jì)劃提供了基礎(chǔ)。
張國(guó)捷團(tuán)隊(duì)于2010年開始提出并嘗試?yán)萌蚪M信息重構(gòu)生命之樹，團(tuán)隊(duì)基于全基因組信息的新方法，重新解析鳥類演化之路，為徹底解決被譽(yù)為物種演化研究領(lǐng)域最困難問題之一的現(xiàn)生鳥類的起源與演化關(guān)系帶來了曙光。2014年，張國(guó)捷帶領(lǐng)的國(guó)際聯(lián)盟重構(gòu)出鳥類目級(jí)別演化關(guān)系圖，被譽(yù)為最接近真實(shí)歷史的鳥類生命之樹。目前，張國(guó)捷繼續(xù)引領(lǐng)著這一研究方向，其領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際聯(lián)盟將繼續(xù)深耕，以徹底解決鳥類演化之謎。
構(gòu)建物種關(guān)系樹只是回答物種多樣性起源之謎的第一步，物種如何演化出絢麗多彩的形態(tài)和生理功能是該領(lǐng)域另一個(gè)基礎(chǔ)問題。今年5月，張國(guó)捷團(tuán)隊(duì)的又一成果在《細(xì)胞》發(fā)表，這一研究解釋了困擾學(xué)界近半個(gè)世紀(jì)的謎題，即經(jīng)歷過物種大爆發(fā)物種類群里，為何經(jīng)常出現(xiàn)形態(tài)相似性與物種關(guān)系不符，為構(gòu)建生命之樹造成極大的障礙。
張國(guó)捷說：“對(duì)于這一古老而嶄新的學(xué)科，充盈著令人探索的激情?！彼膱F(tuán)隊(duì)利用前沿的技術(shù)，綜合計(jì)算科學(xué)、材料學(xué)、生態(tài)學(xué)、古生物學(xué)、基因組學(xué)及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，不斷地探索生物多樣性形成的奧秘。
加盟浙大新建生命演化研究中心
有機(jī)生命與無機(jī)物的重要區(qū)別點(diǎn)在于前者有其自身獨(dú)特的演化規(guī)律，即遺傳變異和自然選擇規(guī)律，可以說演化理論是賦予生物學(xué)作為獨(dú)立學(xué)科的重要基礎(chǔ)，這也是為什么達(dá)爾文《物種起源》的發(fā)表被視為現(xiàn)代生物學(xué)起源標(biāo)志的原因。
正當(dāng)國(guó)際同行如火如荼沖刺在這個(gè)賽道時(shí)，國(guó)內(nèi)研究者卻寥寥。
2018年張國(guó)捷組織了第一屆亞洲演化生物學(xué)會(huì)議，希望借助這一國(guó)際會(huì)議激發(fā)更多學(xué)生對(duì)演化生物學(xué)感興趣，從而帶動(dòng)國(guó)內(nèi)演化生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。原本計(jì)劃兩百多人的會(huì)議容量，卻吸引了900多人參加，其中很多是來自全國(guó)各地的學(xué)生。當(dāng)看到有學(xué)生因?yàn)閷?duì)生命演化領(lǐng)域的興趣自費(fèi)來參會(huì)時(shí)，回國(guó)的想法在張國(guó)捷心中萌發(fā)。
了匯聚更多有志于演化研究領(lǐng)域的優(yōu)秀青年科學(xué)家堅(jiān)持基礎(chǔ)研究，張國(guó)捷一直夢(mèng)想成立一個(gè)中心，與志同道合的同行一起促進(jìn)國(guó)內(nèi)演化生物學(xué)的發(fā)展，并推動(dòng)與其他學(xué)科的交叉創(chuàng)新。
這樣的想法，與海納江河的浙江大學(xué)一拍即合。他全職加盟浙大后，學(xué)校旋即成立了浙江大學(xué)生命演化研究中心。張國(guó)捷介紹，演化醫(yī)學(xué)將是中心的重要方向之一，“許多人類疾病是人類基因組緩慢變化與環(huán)境快速變化之間不可調(diào)和的產(chǎn)物，同時(shí)許多疾病是演化過程中某些適應(yīng)性變化的伴生結(jié)果，演化生物學(xué)和醫(yī)學(xué)融合將會(huì)更有助于全面理解人類疾病的起源動(dòng)因。”
“疾病的發(fā)生是遺傳變異的產(chǎn)物，變異也是演化的動(dòng)力?！睆垏?guó)捷說，面向這一前沿領(lǐng)域，需要不同領(lǐng)域同行一起開拓思維，打破學(xué)科邊界。
研究是從好奇心出發(fā)的探索
目前，第一批浙江大學(xué)本科生已經(jīng)進(jìn)入張國(guó)捷的實(shí)驗(yàn)室。
他每天會(huì)花很多時(shí)間與同學(xué)們一個(gè)個(gè)交流，培養(yǎng)大家對(duì)研究的興趣?！芭d趣是最好的老師，在這位‘老師’的引導(dǎo)下，同學(xué)們能夠在較短的時(shí)間里儲(chǔ)備未來研究新理論和實(shí)驗(yàn)操作新技能。”
在張國(guó)捷的辦公室里有一個(gè)玻璃缸，乍一看以為要養(yǎng)魚，但張國(guó)捷卻說是用來養(yǎng)螞蟻的?！拔业牟┦科陂g的工作就是研究螞蟻。”他說，“從小我就對(duì)螞蟻的分工和社會(huì)行為感到好奇，建立自己實(shí)驗(yàn)室后我就決定深入研究螞蟻社會(huì)分工的起源和發(fā)育調(diào)控的奧秘?！?/p>
為此，他也是最早將基因組技術(shù)應(yīng)用到非模式物種研究的學(xué)者之一。
何發(fā)現(xiàn)研究線索？
張國(guó)捷說，大自然就是一個(gè)絕佳的天然實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)歷漫長(zhǎng)的時(shí)間洗禮，自然選擇已經(jīng)做了很多實(shí)驗(yàn)，篩選出豐富的生物表型?！按笞匀恢杏懈鞣N各樣的實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，結(jié)合演化理論，可以從中揭示許多生命演化過程中的未解之謎?！?/p>
針對(duì)研究向何處去，張國(guó)捷建議學(xué)生先從生物學(xué)問題入手，依據(jù)問題來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)。演化理論為許多生物學(xué)現(xiàn)象的研究提供了很好的框架和入手點(diǎn)，而各種生物學(xué)現(xiàn)象的起源往往是人類最好奇的問題。他認(rèn)為，研究本身是滿足自己的好奇心，為此開展探索尋找答案是一個(gè)充滿樂趣的過程。
“科研過程大多時(shí)間是在試錯(cuò)，失敗的想法比最后完成的往往要多?！睆垏?guó)捷說，科研過程需要耐心，看準(zhǔn)問題，縝密設(shè)計(jì)，謹(jǐn)慎論證。
（文字記者：柯溢能 圖片由受訪人提供）
