“北大的保安非常出名，他们经常问一些关于人生的深刻哲学问题——你是谁？你从哪里来？你要去哪里？而我们的研究小组恰好回答了这些问题。”张杰伟教授在北京大学的一次讲座中表示，他身后的PPT屏幕上显示了讲座的主题——重新启动“生命时钟”。

“生命钟”是解伟在研究中提出的形象表达。他是清华大学生命科学学院教授。 2013年留学归来后，他加入清华大学并建立了自己的实验室。他的研究小组主要研究精子和卵子相遇后如何重新开始新的生命，回答“受精卵从哪里来？” “30岁的卵子和30岁的精子如何结合形成0岁的受精卵？” ”等问题。

过去几年，魏杰团队的研究成果先后发表在Science、Nature等顶级生物学期刊上。这些科研成果使他获得了包括“科学探索奖”在内的多项重要奖项，引起了国内外同行的关注。

随之而来的是更多向科学界和公众演讲的邀请。为了让跨学科的观众更直接地理解他的研究，杰伟想到了“生命时钟”的比喻。

“就个体而言，人类的寿命是有限的，但如果将人类视为一个不断繁衍的物种，生命的时钟不断重置，几乎是永恒的，但我们并不完全明白它是如何到达的。”杰伟加入了我们。过去10年来，他的研究主要集中在解密过程上。

随着研究的不断深入，杰伟团队也多次与不同团队进行跨学科合作。他们与临床医生合作研究人类胚胎发育和体外受精中遇到的许多生物学问题。从长远来看，这项研究未来的突破甚至可能帮助人们探索逆转器官衰老、返老还童的可能性。

尽管这仍然是一个尚未解决的难题，但随着近十年来检测方法的精度不断提高，特别是分子生物学的快速发展，人类揭开重置生命时钟秘密的速度正在加快。

杰伟实验室，来源：受访者

30岁的精子和卵子，

30岁的孩子还不会出生，为什么？

在解伟看来，生命时钟倒转的现象在自然界中时时刻刻都在发生。由于它存在于微观细胞水平，因此常常被人们忽视。

例如，一对30岁的夫妇产生精子和卵子并成功受精后出生的婴儿将在0岁而不是30岁开始生长，在此过程中发生生命时钟的自然逆转。这种“重置”现象不仅神奇，而且非常有效。

表观遗传学是魏杰博士期间关注的领域。该领域探索细胞如何根据生物体的需要或外部环境的影响，在不改变DNA序列的情况下，利用不同的基因来实现不同的功能。 。这就好比同一个人可以根据环境和需要实现不同的身份，可以是老师、学生、同事、父母、孩子、下属或上级。

魏杰将这种表观遗传特征的变化称为“变与不变的辩证统一”。他进一步解释道：“当细胞分裂产生新细胞时，细胞能够记住它的身份。例如，皮肤细胞分裂产生皮肤细胞而不是肌肉细胞。这与细胞中的表观遗传记忆有关。如果这细胞需要进行调整才能成为新的细胞，需要修改原有的表观遗传记忆，并在转换完成后创建新的记忆。”但这种修改不会抹掉所有的程序，而只是部分地调整原有的程序，使其成为某种东西。别的。细胞的一种。

但当杰伟把注意力集中在受精后的早期胚胎时，事情就变得“非常奇怪”。 “不是局部调整，而是几乎抹去了之前的大部分记忆，从头开始。”在他之前对干细胞分化的研究中，他从未见过这种“替换并重新开始”的现象。

杰伟推测，正是因为这种现象的存在，受精卵才能有效擦除精子和卵子中携带的成体信息，从而从头开始发育胚胎，最终产生健康的胚胎。婴儿。

表观遗传信息遗传的三种类型，来源：受访者公开演讲

杰伟觉得有一个例子可以很好地说明这一点——世界上最年长的母亲是一位74岁的成功产妇。 “你可以想象，她的卵子已经在这个世界存在了七十四年了，肯定带有很多时间印记，包括各种细胞功能老化的信息。但只要这颗卵子受精，胚胎发育就可以顺利开始。” ，最终一个正常的婴儿诞生了。”胚胎细胞在整个过程中实现了高效、自然的衰老逆转。

“一开始我很难理解为什么会发生这种推倒重来的现象，但渐渐地我越来越熟悉它，也很想了解它是如何发生的。”杰伟回忆起自己选择研究这一现象的原因，他说：“也许是源于我之前的经历。我学习物理时的习惯，中学时我对物理很感兴趣，当有奇怪的事情发生时，我总是想要了解其背后的逻辑和原因。”

另一方面，在胚胎发育初期，胚胎的基因经历了一个从完全不起作用到被激活的过程。 “你可能觉得这很奇怪，基因不是一直处于工作状态吗？但这种现象存在于胚胎中。”魏杰在2022年生命科学十大进展交流会暨科普报告上分享。早期胚胎细胞中的非工作基因组依赖卵子携带的营养物质来维持生存并确保基本功能。当基因组被激活时，胚胎开始产生所需的产物，同时胚胎细胞内会发生一系列的“重置”活动。

“胚胎的遗传程序是什么启动的，第一个驱动力来自哪里？”这成为伟杰回到清华建立实验室后重点关注的另一个方向。

寻找开始生命的第一个代码

要回答这个“第一驱动力”问题，我们需要找到激活胚胎基因组的关键因素。

杰伟团队推测，由于这个因子出现并在很短的时间内生效，因此它很可能是一个被“包装”并从父母的细胞质中遗传下来的半成品。鉴于精子能提供的物质非常少，这个关键因素很可能源自卵细胞，并且应该在卵细胞中处于“准备状态”（转录成mRNA），只有在受精后才会大量转化为蛋白质并生效。

但为了找到这个关键因素，他们需要在分子水平上进行研究。由于处于该领域的最前沿，魏杰和他的团队在研究过程中不断遇到难题。

缺乏合适的分析工具是他们遇到的第一个急需解决的问题。

十年前他刚回国时，由于胚胎样本稀缺，大部分研究仍集中在细胞水平，可用于研究早期胚胎基因表达的分子生物学工具很少。在过去的十年里，检测技术得到了突飞猛进的发展。生物检测的准确性已从细胞水平扩展到基因水平，随之而来的是胚胎研究的快速发展。

伟杰项目中使用的检测技术也是他回国启动项目后带领团队重点攻克的难题。他们花了大约十年的时间开发了一系列高灵敏度的检测技术。 “其实，在这个过程中，我们并不知道所需要的技术能否开发出来，也不知道该技术应用后能否回答我们的问题。”杰伟谈到了开发技术的焦虑，但最终，通过所有团队成员的努力，经过不懈的努力，他们终于开发出了适合该课题的技术。

“也许运气真的会眷顾有准备的人。突然有一天我们可以用100个细胞来观察胚胎中DNA的活性。我什至不敢相信这件事真的可以做到。”魏杰在2020年新青年演讲会上说道。

如今，杰伟团队开发的技术不仅用在他自己的项目中，还被很多同事使用。 “许多国内外实验室已经在使用我们的技术。”

从技术应用的角度来看，杰伟觉得这些分析技术和方法本身对研发设备要求不高，但需要细心、耐心、试错、坚持。即使研发成功，这些技术的应用、实验数据的解读以及生物学问题的最终解决，仍然需要较高的综合专业能力、清晰的逻辑思维以及大量生物学知识和经验的积累。

“生物研究的特点是极其复杂，存在大量误导信息。不仅是普通人，就连专家也经常被误导。在我们日常的科研工作中，很大一部分时间都花在识别信息上。”去伪存真。”杰伟对整个团队感到非常自豪，这个团队非常年轻，包括刚刚进入科研领域的本科实习生、刚从大学毕业的一年级研究生，以及经验丰富的博士后，他们都非常热情。实验室小组会议和日常讨论非常活跃，我们一起解决了世界上尚未解决的科学问题。

广泛推广的技术或分析过程往往具有普遍价值。魏杰团队研发的微细胞染色质分析技术就是这种情况。其功能是检测DNA微环境以及少数细胞内基因的工作状态和行为。例如，它可以检测 DNA 微环境中携带的表观遗传修饰，“例如亲代信息的存储位置以及受精后何时被删除”。伟杰举了一个自己的研究需求的例子。