让孩子们领略生命科学的无穷奥妙

超时空分辨微型化双光子荧光显微镜卡通示意图。杨蕙宁绘

一名8岁小学生在向四川农业大学教授陈学伟提问，此次活动她获得了最佳提问奖。王小宁摄/光明图片

被蚊子叮了，为什么会感觉痒？细胞的“凋亡”和“焦亡”有什么区别？戴在小鼠头上，能在其活动时观察大脑神经活动状态的精巧显微成像系统是如何研制的……近日，10位获得2017年“中国生命科学十大进展”的科学家及其团队在江苏南京与孩子们面对面，以有趣的报告形式，将我国2017年在生命科学领域取得的重大研究成果展现在中小学生面前，让孩子们领略生命科学的无穷奥妙。

1.小白鼠带着跑的显微镜

工欲善其事，必先利其器。高端科学仪器制造和创新能力是原始创新的关键手段，历来被认为是我国的“弱项”。然而，北京大学程和平院士团队却在生命科学领域科研仪器上突破技术壁垒取得了重大创新成果——可以让小白鼠带着跑动的显微镜。这让孩子们大叹其精妙。

该团队的陈良怡研究员向大家介绍，这个“超时空分辨微型化双光子荧光显微镜”重仅2.2克，大约相当于3粒花生米的重量，小、轻、柔，可以戴在小鼠头上而不影响其活动。此前科学家只能将小鼠头部固定来进行研究，这个仪器让我国科学家在世界上首次在小鼠自由活动状态下获取了清晰、稳定的大脑神经元和神经突触活动情况，研究结果发表在2017年7月的《自然·方法》期刊，并申请了6项国家发明专利和1项国际专利。目前，来自德国马普神经生物学研究所、美国斯坦福大学等科研机构的科学家准备借助这个科研仪器开展研究。“国际上很多科学家已经与程和平沟通，希望可以使用这个仪器。”中国科协生命科学学会联合体副秘书长王小宁说。

陈良怡告诉现场的中小学生们，他们“希望依靠这样的原创技术，构建一个大规模、并行化的成像平台，从生命科学的个体式研究发展成工厂化、流水线式的科研平台，从而形成支撑我国面向国际的脑科学研究体系。”陈良怡说，另一方面，这个显微镜未来还可以作为临床医疗检查用的内镜，例如可以帮助医生更好地看到肿瘤的边界，更准确地切除肿瘤等。

2.打开人类健康的希望之门

“细胞焦亡”，中国科学院院士邵峰报告的这个关键词引起了孩子们的窃窃私语：“焦亡？会不会写错了，难道不应该是凋亡吗？”但随着报告的展开，大家明白“焦亡”与“凋亡”是两种完全不同的细胞死亡过程，凋亡是正常的，而焦亡的细胞则会炸开，并释放出促炎因子，让人们出现发炎的病症。那么，谁来决定细胞究竟是会焦亡还是凋亡？这是邵峰的研究内容，他不仅揭示了决定细胞死亡方式的全新机制，还以此为基础发现了化疗药物引起副作用的重要原因，这项研究成果发表在2017年的《自然》杂志上。

正值夏季，被蚊虫叮咬后瘙痒难耐的苦楚人人都曾体验，中科院上海神经科学研究所孙衍刚研究员所带来了“痒的奥秘”。这个报告，一下子引起了孩子们的兴趣。“那么，痒觉信息又是如何通过脊髓传递到大脑的？”从“痒”入手，孙衍刚介绍了他的团队发表在2017年《科学》期刊上的《痒觉信息传递的神经环路机制》这项神经科学领域的重要进展。“脊髓中的一种神经元将痒觉信息传递到脊髓投射神经元，再进一步传递到大脑中的臂旁核这个部位，这是我们找到的痒觉信息进入大脑的第一站。”孙衍刚说。

“生命科学研究的终极目标是提高人类生活质量，改善健康水平。”昆明理工大学教授陈永昌的报告开宗明义，向大家申明了生命科学研究的意义。他来自季维智院士团队，该团队从基因角度对自闭症进行了研究，并于2017年在国际顶级生物学期刊《细胞》上发表了研究成果。

确如陈永昌所言，于2018年1月公布的2017年“中国生命科学十大进展”涉及在细胞学、遗传学、基因学、病理学、植物安全、生殖健康等领域，既研究从遗传基因角度如何防治水稻病害，也研究如何从细胞层面对抗癌药物的副作用、肝癌的靶向治疗等，主题几乎都与人们的生活和健康息息相关。

“这些成果不仅代表中国生命科学领域在2017年取得的重大进展，也是世界生命科学领域的重要成果，不仅揭示了生命的新奥秘，同时也为生命科学技术的开发、医学新突破和生物经济的发展打开了新的希望之门。”中国科协生命科学学会联合体主席团在发布这十大进展时如是说。

3.期待更多青少年加入创新队伍

迈入2018年，我国生命科学成果持续涌现：克隆猴“中中”和“华华”；基因编辑疾病模型猪；在国际上首次完成将真核酿酒酵母天然的16条染色体人工创造为有功能的单条巨大染色体……

“生命科学是一门发展迅速、多学科交叉的科学，是当代最受关注的基础自然科学之一。”中国科学院院士饶子和在报告会上说，“近年来，我国科学家在生命科学领域取得了几十项具有国际影响力的成就。目前，生命科学是我国在国际上最具有影响的科学领域之一。”

尽管如此，我国生命科学领域也存在着实验耗材和科研设备严重依赖进口的情况。据王小宁估算，这个比例少说也在70%以上。“近20年来，我国生命科学领域确实取得了非常大的成就，但由于以前的基础比较薄弱，在实验耗材和科研设备的自主研发上仍有所欠缺。”王小宁说，近几年国家开始重视，着力补上短板，例如程和平院士团队所研发的超时空分辨微型化双光子荧光显微镜。

“我们需要更多的创新成果，未来的生命科学产业发展需要更多青年创新人才。”在王小宁看来，生命科学被视作新世纪发展最为活跃、迅速的学科之一，有望在未来科技及产业革命中，率先取得重要突破。他介绍，在中国科协指导下，我国生命科学领域成立了生命科学学会联合体，这是一个囊括中国动物学会、中国细胞生物学学会、中国遗传学会等22个生命科学领域全国学会的学术联合体。这个新兴的联合体从2016年开始，开展中国生命科学十大进展的评选活动，每年也会邀请获选的科学家及团队面向青少年群体开展科普报告会。

在这次报告会中，一名8岁的小女孩在聆听了四川农业大学教授陈学伟的《水稻“抗癌”新因子bsr-d1》报告后问道：“稻瘟病是不是细菌？如果是细菌，可不可以有其他细菌来抵抗它，然后一起消失呢？”陈学伟为这个小朋友的想象力而惊喜：“她提出的，基本就是生物农药的概念。”

“我们希望让更多青少年学子接触生命科学研究的奥妙，加深他们对科技前沿研究的了解，在他们心中种下热爱科学的种子，吸引更多人才加入科技创新的队伍。这场报告把最佳提问者奖发给了两个小学生，既是意外，也是惊喜！”王小宁说。