曾因“四大力学”满分的传奇纪录至今在科大无人打破被誉为少年班的“传奇”。近40年过去了，中科大少年班涌现的一长串辉煌毕业生名单中，经历可以用“传奇”二字概括的，恐怕也只有庄小威。
她带来的“风暴”，是单分子荧光成像方面的革命性技术，有助于更多地了解包括癌症在内的疾病。
■ 中国妇女报·中国女网记者 袁梦佳
“如果把整个人体放大到地球的尺寸，那么一个细胞大约是上海人民广场的大小，而细胞中的分子只有广场上一个游客的头部那么大。”
这是庄小威在其题为“揭示生命中不可见的奥秘”科普报告上众多比喻说法中的一个。
6月29日，“墨子沙龙”的这场重磅又充满“喻”味色彩的讲座在上海研究所如期而至。之所谓重磅，不仅因为报告的主讲人——庄小威，这位美国国家科学院院士、中国科学院最年轻外籍院士、哈佛大学物理与化学双料教授令人期待，更源于她所分享的课题组开发的 STORM（随机光学重建显微镜）技术叫人脑洞大开。
目前，庄小威在哈佛的实验室致力于开发单分子成像、超高分辨率成像等光学成像技术，并将这些技术应用于生命科学研究。
年初，庄小威曾在未来论坛2017年会暨首届未来科学大奖颁奖典礼上透露自己的梦想：希望某一天，我们可以获得关于细胞的全方面的认知，包括了解到细胞当中的分子，还有分子内的原子，这些信息可以大幅度地帮助我们增进对生命和疾病的了解。
此次，庄小威的报告再次诠释了STORM技术的力量。
科研不分性别，科研是我一生所爱
讲座开始时间是下午2点，但1点刚过，中国妇女报·中国女网记者透过直播屏幕看到，大厅已被陆续到场的“粉丝”围满：有同学科的学者、教授，还有各大高校和院所的研究生，包括复旦、交大和中科院，甚至还有专门从浙大赶来的同学。此外，还有不少家长带孩子来听，直到座无虚席。
记者向工作人员了解到，1987年，年仅15岁的庄小威考入中国科学技术大学少年班就读物理专业。曾因“四大力学”满分的传奇纪录至今在科大无人打破被誉为少年班的“传奇”。近40年过去了，中科大少年班涌现的一长串辉煌毕业生名单中，经历可以用“传奇”二字概括的，恐怕也只有庄小威。
25岁拿到美国加州大学伯克利分校物理学博士。2000年获得美国卫生研究院国家研究个人奖，2003年获得美国国家自然基金成就奖、贝克曼青年科学家奖等奖项。2006年被哈佛大学化学系和物理系聘为化学和物理双学科正教授，2012年入选美国科学院院士名单，刷新了美国科学院最年轻华人院士的纪录。2015年12月当选中国科学院外籍院士。
意想不到的是，庄小威最初的研究方向并不是生物学。从加州大学伯克利分校博士毕业后，庄小威当时连DNA和RNA的区别还都不清楚。在斯坦福做了两年的博士后研究后，利用她此前的光学研究背景，庄小威摸索到了自己的研究方向：看清细胞中大量分子之间是如何相互作用的。
她在哈佛大学带领团队发明了超高分辨率的STORM成像方法，并用这个方法发现了新的细胞内结构，在单分子动力学、核酸与蛋白的相互作用、基因表达机制、细胞与病毒的相互作用等领域做出了杰出贡献。
在庄小威看来，成为杰出女科学家并没有什么秘诀。她先前在接受媒体采访时说：“在我做科研的过程中，确实没有感觉到因为是女性有优势或劣势。科研是不分性别的。做研究本是我一生所爱，并不是有优势就去做，有劣势就不去做。”
STORM：“风暴”技术突破光学极限
“大家知道人体，还有其他的生物体是由分子所组成的，分子又由原子组成。”讲座上，庄小威从生物研究的四个层面：人体、细胞、分子以及原子结构着手，开始分享自己在分子和细胞层面，对STORM 技术的研究见解，大量的比喻让报告非常容易理解。
庄小威说，我们经常说在细胞里观察分子的相互作用，但看清这些“混乱”的分子们是一个非常困难的工作，这主要是因为光学分辨率尺度的问题。
早在19世纪末，德国物理学家恩斯特·阿贝就指出光学显微镜存在一个极限，分辨率最高只能达到200纳米左右。这个精度虽然能观察细胞，但细胞中的分子大小只有几个纳米，尺度差了两个数量级。
在这一限制下，那些挤在一起的分子看上去就是模模糊糊的一团，谁也分不清谁。那么，该如何突破这个限制，看清单个分子，观察它们是如何互动的呢？
纷繁的障碍难不倒我们的双料教授。庄小威创造性地用在时间上错开的方法，巧妙地解决了这个问题。庄小威给这个方法起了一个有力的名字：STORM。“在英文中的意思是风暴，很响亮。”
基于观察水平运动，STORM实现了二维上的超高分辨率，庄小威并不满足，三维上该如何实现呢？
借助柱面透镜，庄小威发现分子在显微镜下投射出一个椭圆形状而非圆形。这样椭圆形状就和分子在z轴上的位置相关。目前，庄小威的方法实现了x轴和y轴上20纳米的分辨率，z轴上的分辨率为50纳米。
而在时间分辨率上，庄小威的方法能达到1秒的尺度。庄小威两次播放了一段细胞中分子活动的动画：整齐、精美、清晰。
她说：“希望有一天技术能够让人们像看电影一样真实地观看细胞里到底发生了什么，观看那些分子是如何活动，分子之间又是如何合作，构成生命的。”
雄心勃勃的全球计划
报告的另一个亮点，在于庄小威描述她正参与的一个全球性计划——“绘制人体细胞图”。
因为基因和人的行为之间密切的相关性，庄小威和她的团队开始关注基因。她说，比如说我们可以做RNA的测序，单一细胞RNA的测序，这样的实验可以让我们掌握人身体当中DNA的详细信息和资料。
目前STORM成像技术可以支持大概1000个RNA物种单核细胞的高效研究。所以，这样的成像技术，非常有希望能让我们学到更多的东西，掌握更多的信息。比如说，在我们的身体当中，究竟有多少种类型的细胞；这些细胞在人体内，在空间上是如何组成的；它们之间是如何沟通的。
上述问题一旦有了答案，可以帮助我们去探究另一些问题：哪些细胞可能是癌细胞，哪些细胞有可能会造成扩散，哪些细胞可能会造成运移，哪些细胞可能会产生耐药性等等。
而面对人体30万亿之巨的细胞，这样超大型的项目，不可能由一个单一的实验室来完成，因此有一个被称之为“绘制人体细胞图”计划的全球性倡议，这个项目正在开展。
在跟基因的多番交道之后，庄小威坦言，她和她的团队还有很长一段路要走。
“所有事物，不论有机还是无机……都遵循一个普适的法则：生命有其表现，形式源于功能。”美国著名建筑师路易斯·沙利文的名言，专注于细胞分子结构的庄小威深以为然。
同时，庄小威表示，虽身居他乡，然饮水思源，特别是当选中科院外籍院士后，更加关心支持中国科技的进步。她希望能够对中国科技进步做更多贡献，与国内的科研机构有更多的交流合作。
