本文發表於《二十一世紀》1996年4月號總第34期102-107頁
差不多一年前,也即1995年4月10日,馮德培先生於上海逝世。雖然生理和神經生物學界有人哀悼,好像似乎更廣的中國科學界的關注不夠。本文一方面是回顧一位傑出科學家的研究生涯、一方面也是筆者緬懷對於本人曾經有過影響和幫助的一位長者。馮德培先生是一位主要工作在中國進行而卻又影響了世界科學發展的神經生物學家。馮先生在長達60多年的研究生涯中取得的成果,已經成為世界科學的有機組成部分;他也是中國生理學、神經生物學的主要推動者之一。
迅速進入科學研究領域
馮德培生於1907年,他求學的過程頗為順利。他15歲就讀復旦大學生物系,19歲畢業後留校任生理學前輩蔡翹教授的助教,20歲到北平協和醫學院,隨另一位中國生理學先驅林可勝教授,開始接觸研究工作。在協和的第二年,馮先生廣泛閱讀科學文獻,幾乎涉獵當時生理學所有領域。他早期養成的這個習慣,使他一生都能掌握學科的進展狀況。上海第一醫學院張安中教授的父親張昌紹是馮德培的朋友。她告訴我這樣的故事:文革期間馮德培在科學院被斗的很厲害,但他出“牛棚”後第一件事是到圖書館去找Nature(《自然》)等科學期刊,看看在他被關押期間出現了什麼新的科學發現。
馮德培22歲時考取清華留美預備生時,因為文獻閱讀的基礎,他想好要去芝加哥大學生理系師從理萊(Ralph Lillie)教授。馮德培到芝加哥大學一年後,決定不師理萊而轉傑拉德(Ralph Gerard)。因為當時理萊用鐵絲的氧化去氧化作神經傳導的模型,而傑拉德研究神經的代謝。馮德培覺得鐵絲模型不夠味道:與其做神經的模型,不如研究真的神經。馮德培在芝加哥研習兩年並獲碩士學位後,在林可勝安排下,於1930年轉到當時生理學的中心英國,到倫敦大學學院師從諾貝爾得主希爾(A. V. Hill)。在英國的三年裡,馮德培發表了9篇論文,其中5篇是獨立寫成。他主要研究神經和肌肉的產熱問題。希爾上這個領域的權威,並因此獲獎。馮在希爾實驗室的工作得到希爾的肯定。希爾稱馮發現的肌肉拉長所出現的靜息產熱代謝變化為“馮效應”。1936年,一本雜誌請希爾綜述該領域工作時,希爾轉請馮代寫。而那時馮德培已經回中國三年、而且也不研究神經肌肉產熱。
馮德培於1933年獲得博士學位、年方26歲。他在英國期間除了師從希爾外,還短時跟隨另外兩位諾貝爾獎得主――劍橋大學的艾得裡安(E. D. Adrian)和牛津大學的埃科斯(J. C. Eccles),各工作約兩個月。他到牛津本來是要到諾貝爾獎得主謝靈頓(C. S. Sherrintong)的實驗室工作,但謝因喪妻之故而讓馮去和埃科斯。埃科斯當時還年輕,他獲諾貝爾獎是以後的事。這樣,馮德培在英國時,和不同年齡層的一流科學家開始了交流和友誼。
馮先生畢業後到美國費城的一所醫學物理研究所待了一年。那裡聚集了一批研究生物物理的年輕人,包括以後因為研究視網膜電生理得獎的哈特林(K. Hartline)。馮先生主要精力花在學做電子儀器上,為回中國後繼續開展研究打下儀器方面的基礎。
馮先生在英美5年(1929-1934),很快進入了科學前沿,並有新的發現,與一流學者建立了良好的關係,同時也為日後回中國建立自己的實驗室做好了理論、實踐和裝置等方面的準備。
科學前沿的自由探索者
馮先生的獨立工作生涯自1934年開始到1995年逝世時結束,長達61年。其間,他出爐幾番出訪外,大部分時間都在中國。馮先生的工作領域主要在三個方面:神經肌接頭的訊號傳遞、神經肌肉間的營養性作用、腦內海馬的長期性增強。
1934年夏天,馮先生回到北平協和醫學院生理系。系主任林可勝給他一間沒有窗戶的地下室。在他自己這樣的第一個實驗室裡,馮先生不再做師輩們的領域而開始自己探索新的領域和課題。神經肌接頭是神經資訊傳到肌肉的關節點,神經肌接頭的研究至今仍然是研究神經訊號傳遞的重要正規化。在30年代,有關領域還處於萌芽狀態,馮先生很短時間就發現了神經肌接頭電生理的新特性。從1936年到1941年,他領導的實驗室,共發表了26篇論文,可以說是豐收。他們部分工作為當時正在形成中的化學傳遞學說提供了證據、有些實驗直接補充或推廣了英國藥理學家戴爾(Henry H. Dale)的理論(戴爾後因化學傳遞獲諾貝爾獎)。同一時期,馮德培也發現了鈣離子對神經肌接頭訊號傳遞的重要作用,提出鈣影響神經遞質釋放的見解,接近英國生理學家克茨(Bernard Katz)的結論,克茨後來因為一系列對神經肌接頭遞質釋放的研究而獲得諾貝爾獎。馮德培實驗室在協和的另一重要發現是觀察到強直後增強效應(PTP),這是突觸可塑性的第一次發現,是神經系統可塑性的重要發現,到80年代後突觸可塑性又成為熱點。馮德培第一次發現突觸可塑性的紀錄,為哥侖比亞大學的肯德爾(Eric Kandel)大型系列書籍《生理學手冊》所載。
前排左二為諾獎得主Katz,左三為馮德培,左四為現任哈佛大學教授Lichtman.,二排左一為德國科學家Thoenen,左二為最近2020年退休的哈佛大學腦科學中心主任。
馮先生和同事們在科學領域中不斷取得成果時,被日本侵華戰爭所中斷。1941年,“太平洋戰爭”爆發後,屬於美國的協和醫學院也不能繼續平靜。馮先生的老師林可勝幾年前就開始投入抗日的醫療救護,而本來堅持讓馮先生繼續一段研究。到1941年,馮德培也離開北平先到內遷重慶的上海醫學院人生理教授,抗戰結束時任中央研究院醫學研究所籌備處研究員兼代理主任,那是因為林可勝支援年輕人出任(同期,中央研究院數學研究所也有同樣的故事:德高望重的姜立夫堅持推年輕的陳省身出任代理所長)。1946年,馮先生到美國購買儀器和書籍。在美一年,他在洛克菲勒研究所(現為大學)和絡壬託Lorento de No教授共事。絡氏很有己見、常與人爭論。他和馮德培曾就結締組織是否能作彌散屏障發生爭論。馮先生不和他繼續口頭爭論,40年代末到50年代初,馮在上海的實驗室研究了這個問題,表明馮的觀點是對的。馮在50年代還研究了鉀離子對神經去極化的作用。
在“大躍進”後,馮先生開始尋找新的課題。1961到1965年,馮先生和同事們開始研究神經肌肉間營養性相互作用,這和神經肌接頭電生理和遞質傳遞頗不一樣。訊號傳遞是在毫秒時程發生的快作用,而營養性作用是可以以月計的緩慢過程。訊號傳遞是神經功能方面,營養性作用是神經發育方面。可惜這一系列工作被政治人物鬥爭時殃及其他人的“文化大革命”所中斷。
90年代,馮先生重新進入神經可塑性領域,研究海馬的長期性增強作用(LTP),這被認為是學習記憶的一個主要模型。在80年代後國際上有許多實驗室投入。馮德培和他的學生們仍然有有趣的發現,他們有證據支援突觸前的旦白激酶C在LTP起重要作用。這篇論文1994年發表在《美國科學院院刊》(PNAS)。
純粹的科學家
馮先生從學生時代就熱愛科學,大量閱讀文獻,到80高齡仍然為新領域、新課題而激動。和他交談,很容易感受他被新奇發現、美妙實驗而興奮的心情。我可以找到和他從1984年到1991年的通訊,總是有實質性內容、有科學和與科學相關情況和人物的交流。我最早大學畢業前因為探問研究生申請時去信問過他,以後在上海第一醫學院研究生時,因為就近聽學術報告常看到他,因為申請哈佛研究生時,哈佛的教授提到馮德培,我的導師張安中教授介紹我給馮德培先生,我們直接交談後,他給我寫了推薦信。以後我們每年有通訊。馮先生唯一託過我的事,是我在加州大學做學生時,幾個教授創辦了《神經元》雜誌,中國科學院開始沒有訂,馮先生讓我把前幾年的寄去湊齊。我中途回國,馮先生也熱情接待。在哈佛做博後時,馮先生來訪,是我們最後一次見面。
馮先生一生主要精力都用在科學上。雖然歷史無情地一次次中止和剝奪他的研究工作和條件,可是一有機會,他就回到實驗室做實驗。他長期任中國科學院上海生理研究所所長、併兼過一段科學院副院長,但他不僅不被行政和社會兼職所耽誤實踐、而且不因為對個人的極度汙辱而灰心喪氣。馮先生的女兒馮嘉真告訴我:文革中,馮德培被人強迫跪在岳陽路320科學院上海分院大門口,也被人在暗室裡打過,捱打時還和對方講理。他得知朋友張昌紹教授不幸去世時,表示自己決不屈服。這樣的性格,大概才會出牛棚後去看《自然》雜誌。馮先生在自己能夠控制時間的情況下,真正做到了他說的“科學家一輩子不能離開實驗室”。他活躍在科學前沿60多年,不斷開創或進入新領域,獲得了重要發現。克茨曾說:如果馮德培的工作不被日本侵略而中斷的話,也許馮德培會有工作和克茨一道得獎。馮德培的成就在其它時候和地點也是值得自豪的,而在他所處的環境和時代,更是令人敬佩。
馮先生得到過一些榮譽,1948年他是中央研究院第一屆院士中年輕的、80年代初作為講座教授應邀訪美、80年代中期當選美國科學院外籍院士。1988年應邀為《神經科學年評》寫抬頭的自傳性文章,是極為少有的在任何年評這樣的重要學術刊物上寫自傳的幾位華裔之一。到八、九十年代,我在加州大學、哈佛大學、華盛頓大學等神經科學中心還回碰到一些知道和尊重馮德培工作的科學家。
和馮先生交流科學是一件樂事。他在國際國內的學術會議和報告上,活躍發言。在年齡很大後,仍然有清晰的科學思維。我聽說過一種意見,認為馮先生對他的學生不夠支援和提拔。...據說他對藥物所的藥理學家鄒岡不錯,也有人說鄒是那幾代中少數沒有被他訓斥的科學家之一。我年齡相差太大、也沒有在近處工作過,無法判斷。如果有這樣的事,我想他不是惡意的、而可能是有時對其他人不耐煩。我們也不能要求科學家一定必須是外交天才。何況在文革中,也許有些人已經出了氣了。對於中國有些(非科學的)事情,我和馮德培先生的意見不是完全一樣的。但這沒有影響他和我這樣年輕許多的人在科學上的交流。我想,我們後代要是經過他的經歷,也許還不能象他那樣對科學繼續執著地熱愛、對人性還不覺得泯滅、在80多歲寫文章還要“回顧過去、展望未來”?
馮先生和中國神經生物學另一位奠基者、中國科學院上海腦所的張香桐先生,在中國建立了神經科學的研究梯隊。他們以自己的科學研究,和生化所、藥物所、細胞所、植生所的科學家,在科學院上海分院營造了濃厚的學術氣氛,使它成為中國生命科學的研究中心。他們透過直接和間接的教學,培養了幾代神經生物學家。馮先生以88歲高齡逝世,己可以蓋棺定論。我們不能說馮先生是一位完美的人,但毫無疑問,他是一位傑出的中國科學家。他在漫長的科學生涯中,保持了青年人的活力、不斷探索和進取;他在外界不可控制的動盪中,堅持在科學前沿、不斷有新發現,這樣的一生,對後代是有教益和鼓舞的。
參考資料:
1). T. P. Feng (1988): Looking back, looking forward. Annual Review of Neuroscience. 11:1-12.
2). “沉痛悼念馮德培院士逝世”一組文章,《生理學報》1995年12月,47:522-534.
3). 作者和馮德培個人通訊,1984年12月3日至1991年12月18日