匡廷云:优雅的科学家,一生的追光者

2023-02-07 00:31阿春
伴侣 2023年1期
关键词:膜蛋白中科院光合作用

阿春

有这样一位女科学家,她用毕生热情追逐“光”、研究“光”。她带领团队开展光合作用的机理研究,在中国开拓了光合膜蛋白结构与功能研究新领域,并取得系统的创造性成果,她为我国光合作用研究走向世界,作出了杰出贡献。现年89岁,依然奋斗在科研第一线的她,就是中国科学院院士、国际欧亚科学院院士匡廷云。

匡廷云在颁奖现场

1934年12月29日,匡廷云出生在中国四川省资中县一户颇殷实的家庭。父亲是一位商人,母亲也很有文化,匡廷云从小喜欢跳舞、热爱文学。1949年,15岁的匡廷云学习非常勤奋刻苦,并且积极参加学校和共青团组织的各类活动,并被选为中学学生会主席、县学联副主席。有一天,她看了一本前苏联小说《萨根的春天》,没想到,这本书却激发了她对土壤农业化学的研究兴趣。此后,匡廷云对农业技术着了迷。

当时,北京大学农学院、清华大学农学院等院系合并为北京农业大学(中国农业大学前身),正值高中毕业的匡廷云,填报的唯一志愿,就是相当难考的北京农业大学土壤农业化学系,后来被顺利录取。

1957年,匡廷云进入南开大学生物系进修。因为各方面都非常优秀,不久,她就被选派到莫斯科大学深造。在苏留学期间,她遇见了生命中的另一半——生物系研究生章申。两人在获得博士学位之后,便在莫斯科大使馆登记结婚了。

1962年,匡廷云学成回国,进入了中科院植物研究所。最初几年,研究所工作条件非常恶劣,匡廷云和小伙伴的工作模式是“棉裤+冰库+熬大夜”。彼时,植物研究所设在北京动物园内,白天,电车从动物园外叮叮当当驶过,仪表指针便会无序跳动。匡廷云说:“白天穿着棉衣在冰库里,进行叶绿体活性测定时,电车一开动,仪器就跳动得很厉害,所以,只好晚上12点以后,等动物园的电车停了,再加个稳压器,才能得出稳定的数据来。”

上世纪60年代,匡廷云就开始进行光合作用机理的研究。当时,国内不光是科研环境差,科研水平也很差,与国际水平悬殊非常大。但这些都没有让匡廷云退缩,反而让她更加坚定地选择了“啃”这个“硬骨头”。因为匡廷云认为光合作用机理的研究理论和实践意义非常重要,是自然科学、生命科学研究的前沿。

光合作用是植物的特有功能。光合作用合成的有机物、释放出的氧气,是包括人类在内的几乎所有生物生命活动所需能量和氧气的主要来源。光合作用机理及调控原理的研究,不仅是重大的理论问题,而且,与当今人类所面临的粮食、能源、资源和环境问题都密切相关。正因如此,匡廷云“明知山有虎,偏向虎山行”,她下决心要克服一切困难,迎难而上,去做一个“追光者”。

20世纪70年代中期,匡廷云把全部精力投入到了光合作用的机理研究中,成为我国光合膜结构与功能研究新领域的开拓者,获得了诸多科研成就,对我国光合作用的发展做出了突出的贡献,在国内外光合作用研究领域产生重要影响,曾获得国家自然科学奖二等奖、中科院科技进步奖、中科院自然科学奖等多项奖励。匡廷云被评为国家级有突出贡献的中青年专家、中科院优秀研究生导师。

1986年,德国科学家在第七届国际光合作用大会上公布了一项光合膜蛋白原子水平空间结构的研究成果。报告完毕,全场掌声雷鸣,这让赴会的匡廷云大为震撼。回国后,她向时任中科院植物所所长汤佩松(我国植物生理学奠基人之一)汇报:光合膜蛋白太重要了,难度很大,且国际竞争太激烈。快90岁的汤先生当即拍板:“既然这么重要,中国也一定要做。”并立即决定进行学科交叉研究,由中科院植物所从生化入手、生物物理所从结构入手,开展光合膜蛋白结构与功能的研究。

1997年,我国决定制定国家重点基础研究发展计划,开展面向国家重大需求的重点基础研究,这就是“973”计划。为申请到项目,年过六旬的匡廷云和她的团队,通宵达旦准备材料,几个月都没有睡过一个安稳觉。好在一切付出都值得。最终,作为我国首批项目中,唯一一位女性首席科學家,匡廷云主持了“973”计划——光合作用高效光能转化的机理及其在农业中的应用。她精心组织国内生物学、物理学、化学及农学等一级学科的大跨度交叉协作,领导18个有关研究所及院校,近200名科研人员参加了项目研究工作。在国际竞争激烈、难度巨大的光合作用分子机理及其调控的研究领域,取得了一系列突出成就。

本文主人公匡廷云

匡廷云向学生讲解试验要求

2004年,匡廷云的团队与生物物理所团队一起,完成分辨率为2.72埃的菠菜主要捕光复合物晶体结构解析,结构图登上了《自然》杂志的封面。该成果成功超越了德国等发达国家的研究,被国际同行认为是国际光合作用研究领域的重大突破。此成果被选为2004年中国科学十大进展之一,获国家自然科学二等奖。这也是国际上第一个用X射线晶体学方法解析的绿色植物捕光复合物高分辨率空间结构。这一成果,直接将我国光合作用机理与膜蛋白三维结构研究,推上国际领先水平。

对此,匡廷云自豪地说:“这是中国的结晶、中国的结构。”在这之后,我国在国际上解析了一个又一个光合膜超大分子复合物的空间结构。匡廷云也被称为我国光合膜结构与功能研究领域的开拓者。

如今,89岁的匡廷云依旧很忙碌,她的身影穿梭于一家植物工厂——打造智能化的植物工厂,提高饲料种子培育质量与产量,这是她目前重点研究的项目。

2015年,匡廷云团队与沈建仁教授在国际上。率先在原子水平解析了PSI的空间结构,并于同年5月,在Science期刊以长文形式作为封面文章发表。Science期刊评委对此给予高度评价,认为这是一项里程碑的工作,体现了最高的专业水平。

2019年,在俄罗斯圣彼得堡举行的第十届国际光合作用及氢能研究可持续发展大会上,85岁的匡廷云因在光合作用领域长期而持久的研究,尤其是在光合作用膜蛋白结构研究方面作出的杰出贡献,获得“杰出成就奖”荣誉。这也是我国学者首次获得这一荣誉。大会组委会对匡廷云的成就给予高度评价,称赞她是一位伟大的科学家。

匡廷云一生爱钻研,积极开展科普宣传等公益活动、撰写科普文章并出版多部科普专著,助力青少年科普及科技创新能力培育。她还获得“科普进社区活动大会科普大使”荣誉称号、全国科普先进工作者等奖项。

匡廷云主编的专著《光合作用原初光能转化过程的原理与调控》,荣获第十四届中国图书奖。出版至今,这本书仍是生物学及其相关领域的重要参考资料,并对促进生物学及其相关领域的发展起到了非常大的作用。

匡廷云把一生研究所得“真经”,无私传授给了年轻人,为国家倾力培养高端人才。匡廷云曾两次被评为中国科学院优秀研究生导师。近年来,她积极开展科普活动,并寄语“小小科学家”们:“面对科学时,一定要有激情,才能有创造的火花。”

“科学要求一个人献出毕生的精力。”这句话是匡廷云走过岁月人生后的真切感悟,她用一生诠釋着这句话的含义。匡廷云说:“这么多年来,尤其是近一二十年来,我感到科学的创新与发展,跟一个国家的前途和命运是紧密结合在一起的,所以,好像总有使不完的劲要为之奋斗。”

匡廷云既是一位敬业者,又是一位精致而优雅的美学家。生活中的她,喜欢穿颜色鲜艳的服装,家中也装饰得生机勃勃,她说:“这是一种热爱,包含了对别人的尊重及对事业和美好生活的追求。”

从上世纪60年代开始研究光合作用机理至今,匡廷云一直耕耘在科研一线。她瘦小的身躯蕴含着一个强大的灵魂,“追光的人”跑赢了三次癌症,跑赢了国际同行,带我们国家追上了“光”。耄耋之年的她,仍在“追光”的征途上散发着光和热。

责编/伊和和

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