中科院院士康樂:必須有能力自主創新,纔不會受制於人
作者|彭麗慧
策劃|楊霞清 郭浩
他是誰:
康樂現爲中國科學院院士,發展中國家科學院、國際歐亞科學院院士,美國昆蟲學會會士,著名的生態學家和昆蟲學家,是國際生態基因學研究的領銜科學家。目前康院士還擔任着河北大學校長、中科院北京生命科學院院長等職務。
他的觀點:
一、 昆蟲是一個大的資源庫,未來能成爲人類獲得基因、信息和生物材料的重要來源。
二、我認爲沒有必要把昆蟲趕盡殺絕,因爲昆蟲本身就是生態系統中的重要一分子,在地球物質循環和能量流動過程中發揮重要作用,是一個把植物性物質轉化成動物性物質的中間過程。
三、一個重要的基礎研究,可能暫時並不能夠直接產生經濟效益,然而一旦有了突破,所產生的經濟效益是不可估量的。
四、跟生命科學密切相關的技術、設備和試劑是可以用錢買到的,但能花錢買到的技術絕不是最新的技術,也不是最強的技術,而隨着形勢的發展,有的技術有時候用錢也買不來了。所以說無論是基礎研究還是應用研究,都需要有自主的知識產權,擁有自主的創新能力,這樣才能不受制於人。
五、我國每年培養的博士數量在全世界排第一,政府投入的研發經費在世界也排第二位了,但是高水平的科研成果與發達國家相比仍有較大距離,這是我們發展過程中必須要經歷的一個過程。
“我們研究蝗蟲的控制,不僅是爲了解決局部地區的問題,也是爲全球的蝗災和羣聚型昆蟲的控制,探索一些新的技術。”
蝗蟲,在古代,是民生的大敵,蝗災與水災、旱災並稱爲“三大自然災害”。史書中,記載的蝗災事件比比皆是,在很多朝代,治蝗是當政者不得不面對的一項挑戰,甚至有研究論文提出,明朝的滅亡,與連年暴發、範圍波及全國廣大地域的蝗災也不無關係。
對於很多當代的城市人來講,蝗蟲基本是一個概念名詞,與人們的生活似乎距離遙遠。因此,從事這個看起來似乎很窄而且冷門的研究,公衆很難理解它的價值何在。
康樂院士研究蝗蟲治理已有30多年,聽他一席話,不難發現,事情並沒有想象那麼簡單,看似冷門的蝗蟲研究背後,其實涉及到環境保護、生態文明、農業發展、食品安全、疾病防控等各種現實重大問題,牽涉面廣泛。
一般人可能沒有注意到,在中國農業最高行政主管部委“農業農村部”,專門爲防治蝗災設立了一個機構——蝗災防治指揮部,農業農村部還編制了全國性的治蝗六年規劃,提出多個治蝗目標:力爭到2020年,農區蝗蟲達標防治覆蓋率達到70%以上,牧區達到60%以上;全國累計實施蝗蟲防控面積9.5億畝次。由於蝗蟲的遷移性極強,不是一個國家能夠單獨應對,有時候,在一些邊境地區,對蝗災的防治還會啓動跨國合作機制。
“如果你去內蒙古、新疆,就會看到每年草原上都會發生很嚴重的蝗災;在黃河的出海口,在濱海的荒地上,蝗蟲也會經常造成災害。”
康樂說,蝗災威脅並沒有遠離當代人類的生活。
這不僅僅是指蝗蟲所到之處,能把農作物蠶食一空,它的成災有着深奧的科學機理。
2014年,康樂院士領導的科研團隊破譯了飛蝗全基因組序列圖譜,約6.3Gb大小的飛蝗基因組圖譜構建,成爲當時人類破譯的最大動物基因組。基於這些研究,他的團隊揭示了飛蝗食性、遷飛和羣聚的秘密。康樂透露,他們通過篩選飛蝗基因組中特定的藥物靶點,爲蝗災防治手段提供了新的啓發。
不久前,康樂院士在接受本站科技記者採訪時進一步說明,通過長期研究,他的實驗室已經發展出針對蝗蟲的生物控制新途徑和技術,同時,正在基於蝗蟲研究來構建一種人類疾病治療的模型,“如果這種模型一旦得到突破,我們就能探究產生疾病的原因是什麼,就可以通過一些手段對人類疾病進行干預和治療。”
值得注意的是,康樂的研究並不是着眼於一種狹隘的蟲害殺滅性治理,站在生態友好型的科研立場,他認爲,蝗蟲與人類應該共存於自然大系統之中,人類不應該通過趕盡殺絕的手段來破壞生態系統自身的平衡和循環機制。
“蝗蟲是生態系統中的重要部分,在蝗蟲不對農業造成明顯的危害時,我們應該允許蝗蟲以一定的種羣密度存在於自然界中。”
以下爲採訪答問:
本站科技:您研究的是蝗蟲,它和我們實際生活究竟有多密切的聯繫?
嘉賓:昆蟲傳播細菌性疾病、真菌性疾病和病毒性疾病,把世界上將近三分之一的人推到了受蟲傳疾病威脅地步,所以一個小小的昆蟲,看起來並不是非常的顯眼,但是它帶來的潛在的威脅是很大的。
蝗蟲本身就是世界上最重要的害蟲之一,我們研究蝗蟲的控制,不是僅僅爲了解決局部地區的問題,也是爲全球的蝗蟲控制發展,提供一些新的技術。因爲在非洲、亞洲、中東、澳大利亞和南美地區,蝗蟲仍然是非常重要的農業害蟲。
你爲什麼能夠在玉米地發現玉米螟?爲什麼能在高粱地發現高粱蚜?爲什麼能在桃樹上發現桃蚜?這都是由昆蟲通過信息化合物找到這些植物的,因此這個聯繫就叫做化學聯繫。我們過去都是利用化學農藥來殺滅昆蟲,這是因爲我們對它和植物之間的聯繫缺乏識,如果我們發現這樣的聯繫,就知道昆蟲找到它的食料植物環節是非常特異的,就可以利用這一的聯繫開發出新的技術進行害蟲控制,這就是對昆蟲信息流的操控。這種控治技術只對控治對象發揮作用,而不直接影響其它生物。
我們也研究昆蟲的基因組。因爲昆蟲在地球上以及在動物界裡佔的種類數量是75%,世界上大部分動物種類是由昆蟲組成的,只不過昆蟲由於體型比較小,所以人類可能沒有感到特別的突出。昆蟲豐富的種類和適應性給我們提供了豐富的基因庫信息,我們能夠通過認識昆蟲的基因庫,來認識生物進化過程中基因組是怎麼樣改變的,這些基因組在調控昆蟲多樣性行爲和適應性方面發揮了什麼作用,這些都能給人類很多啓發。
現在的年輕人能夠在田野裡看到蝗蟲是很不容易,由於城市化的發展,城市裡的人見到蝗蟲的機會也就很少了,同時蝗災發生的機率也就比較小。但是,中國依然沒有完全從蝗災的陰影當中解脫出來。
如果你去內蒙古、新疆,就會看到每年草原上都發生很嚴重的蝗災;在黃河的出海口,在濱海的荒地上,蝗蟲也會經常造成災害。此外,蝗蟲也會在局部地區形成非常高密度種羣,然後遷飛到其它地方危害農作物。比如像我們國家東部地區,山東、河南、河北的一些荒地,可能會形成高密度種羣,一旦發生遷飛,飛到農田,就會產生重大的經濟損失。所以我們認爲蝗蟲是一種非常重要的害蟲,也是一種羣聚昆蟲的代表性害蟲。
能夠高密度地形成種羣聚集,是害蟲能夠成災的一個前提條件。如果密度不高,就不會形成災害,人類也在很大程度上能夠容忍。但高密度的種羣是怎麼形成的?在高密度種羣裡,個體與個體之間是怎麼相聯繫的?這個機制人們現在是不知道的。
我認爲必須要研究害蟲成災的共同規律和內在的聯繫,通過研究這樣一個共同的規律和內在的聯繫,才能夠把你的研究輻射到其他害蟲方面。所以這裡面既有直接的目的,也有間接的目的。
本站科技:除了控制蟲害本身,這方面的研究對人類疾病的防治有什麼幫助?
康樂:蝗蟲可以作爲研究人類疾病的模型,蝗蟲的羣聚成因最主要是因爲多巴胺途徑,多巴胺途徑與人類的許多疾病密切相關,比如帕金森、阿爾茨海默病和抑鬱症,還有一些其他的人類行爲上的異常,這都跟多巴胺密切相關。
最近我們實驗室就通過把能引起帕金森疾病的幾種藥物用在蝗蟲身上,結果誘導了蝗蟲看起來非常像帕金森的症狀。如果我這種模型一旦得到突破,就可以用蝗蟲作爲帕金森研究的重要模型。我們能探究產生這種疾病的原因是什麼,發現是哪些基因在進行調控,我們就可以通過一些手段進行干預和治療。
所以說昆蟲是一個大的資源庫,未來能成爲人類獲得基因、信息和生物材料的重要來源。
本站科技:歷史上蝗災頻發,對於農業生產的影響很嚴重,現在又面臨着什麼樣的新問題?
康樂:蝗災在歷史上頻繁爆發的原因,是人類在控制蝗蟲的技術落後,其結果就是每年都留下一部分種羣,積累到一定程度以後再爆發。不過現在好像爆發的非常少了。這跟人類控制害蟲的技術發展也是密切相關的。我們現在有許多辦法都可以把蝗災在形成之前就控制住。
但是,現在的防治也存在一些問題,比如殺蟲劑的過度使用,雖然是把蝗災控制住了,但帶來了生物多樣性的丟失和環境污染等問題。蝗蟲的生活是無法脫離生態系統的,維持一定的蝗蟲種羣數量,也有利於鳥、蛇、蜥蜴等其他動物的生存。現在大量的農藥,特別是飛機大規模噴灑農藥,難免會對其他生物產生影響。
另外,農藥直接作用到昆蟲身上的效果是非常低的,許多農藥反而是進入了土壤,再經過灌溉,以及經過降雨,流進了河流、湖泊,最後進入了海洋,這對環境污染也是非常嚴重的。對其它昆蟲的化學防治也有類似環境問題。所以我們控制蝗蟲,應該採取的方式是開發綠色、環保、環境友好型的控制措施。
我覺得沒有必要把它趕盡殺絕,這些昆蟲本身就是生態系統當中的重要一分子,它們是把植物性物質轉化成自身動物性物質的一箇中間過程,還有許多吃蟲子的動物也要依靠它們來生存的。只有這樣,生態系統物質循環和能量流動才得以實現,這樣的生態系統纔是健康的。所以我認爲昆蟲只要不成災,我們就應該容忍它在自然界一定數量的存在。
我們提出,研究昆蟲、發展生命科學,目的是要“爲了人類更好的生活”,這個意思是說,你要對人類的健康進行關注,你要對周邊環境進行關注,你要對周邊生物進行關注,這就需要對有害生物合理地、綠色地進行防控。如果你能做到以上幾條,這才叫更好的生活,而不是單純爲了經濟利益和短期目標。
本站科技:這種生態循環的理念,您是從什麼時候開始有的?
康樂:這可以追溯到我做博士論文的時候,我是在內蒙古做博士論文,當時內蒙古草原由於人口數量、畜羣的增加,出現了過度放牧和草場退化的問題,而草場退化以後就會產生蝗災問題。反而,在草原管理得當,草長得比較好和比較茂盛的情況下,恰恰不會發生蝗災。因此,草原的蝗蟲問題,實際上是草場的管理問題。
我當時做的研究就是不靠化學殺蟲劑來控制草原的蝗蟲,而通過控制載畜量,控制人類對草場的利用強度,讓草場恢復最終實現草原蝗蟲的生態控制。在我的研究中,發現越是不退化的草場,蝗蟲反而數量比較少,越是退化嚴重的地方,蝗蟲非常多。後來我們跟美國亞利桑那州立大學合作,發現了一種優勢種蝗蟲,它特別喜歡吃被羊吃過以後的草。因爲羊吃過的牧草,草裡的碳氮平衡發生了改變,它的含氮量迅速下降,下降的第一個作用是用於防禦羊的進一步啃食。含氮量下降以後,對羊來說不好吃了,所以羊會繼續吃其他沒有吃過的草,而這個被羊吃過的草,恰恰是蝗蟲非常喜歡吃的一種狀態。
我們過去從宏觀生態學的角度解釋是,過度放牧產生了不利於蝗蟲的天敵的環境,同時過度放牧產生了蝗蟲卵比較容易孵化的土壤條件,以上兩點是蝗災發生的主要原因。但後來我們就發現,植物的營養變化也是其中重要的一個原因。
本站科技:四年前破譯了蝗蟲的基因圖譜,在蝗蟲的防控上,現在的研究又有什麼最新進展?
康樂:最近我們有一個重要的研究進展,過去國外科學家都認爲蝗蟲羣聚時身體上會釋放一種氣味,這種氣味吸引蝗蟲聚集到一起,形成一個大的羣體。我們的研究結果卻不是這樣的,我們發現蝗蟲的這個氣味不僅在成蟲期釋放,在幼蟲期也釋放。之所以會出現這樣的現象,是因爲這是一種蝗蟲羣體防禦的反應。?蝗蟲一旦成羣,就必然暴露在鳥類、蜥蜴、蛇類等天敵面前。蝗蟲釋放這種化合物,首先對其它動物而言是一種難聞的趨避氣味。當蝗蟲遭遇捕食時,這個化合物會立即轉變成氫氰酸,這是非常有毒的一種物質,如果鳥捕食這樣的蝗蟲就會產生嘔吐作用,鳥記住了這個經歷之後,就有選擇性地取食昆蟲了。
我們可以通過這種氣味化合物的偵測,來估計這個羣體的密度是多大,因爲這個化合物的濃度跟羣體的密度是正相關的。另外也可以用於生物防治。比如在新疆等地方,都有用雞鴨來防治蝗蟲的傳統,發現效果一開始是好的,但雞鴨吃過一段時間的蝗蟲後就不吃了,這是因爲一開始雞鴨沒有吃過蝗蟲,覺得口感新鮮,但吃多了以後,會產生中毒的反應,時間一長就不愛吃蝗蟲了。
如何讓雞或者鴨,甚至鳥,能夠持續捕捉蝗蟲,這需要我們同時給雞或者鴨補充解毒劑,把蝗蟲的種羣壓在一個比較低的界限,這方面的研究前景也是非常好的。
本站科技:作爲一位科學家,您怎麼看待我們國家的基礎研究現狀,在科研原始創新上有哪些需要加強?
康樂:中國是一個人口大國,也是一個經濟大國,這兩點決定了中國的科學發展必須立足於自力更生,必須立足於我們自己國家。這樣一個大國,不可能靠錢買技術。雖然與生命科學密切相關的技術、設備、試劑是可以用錢買到的,但花錢能買到的技術絕不是最新的技術,也不是最強的技術。隨着形勢的發展,有的技術用錢也買不來了。所以說無論是基礎研究、還是應用研究,都需要有自主的知識產權,有自主的創新能力,這才能不受制於人。
我們完全有能力實現自主創新。現在全世界基礎研究前沿水準的文章,有許多作者都是中國人,這說明中國人是有創新能力的,在科技前沿可以做得很好。中國今天的科技發展水平,用世界上的幾種不同計量方式來衡量,也是屬於在前列的。我們國家每年培養的博士數量在全世界能排第一了,從事科學研究的人數名列前茅,政府投入的研發經費,在全世界排名第二位。但是高水平的科研成果與發達國家相比仍有較大距離,這是我們發展過程中必須要經歷的一個過程。因此,我們既要有自信,也要有做長期奮發努力才能趕超世界先進水平的精神準備。
第二點,基礎研究,特別是生命科學的基礎研究,是所有後面的生物技術、醫藥應用的源頭,沒有基礎研究就沒有那些技術的產出。所以說,一個重要的基礎研究,可能暫時並不能夠直接產生經濟效益,然而它一旦有了突破後,所產生的經濟效益是不可估量的。
基礎研究是科技創新的源頭,我們國家這麼大,人口這麼多,還有這麼多的高等院校和研究機構,如果我們沒有自己的原創,沒有能夠走向世界的基礎研究,這是不可想象的。
但有一個問題,我們現在使用的許多藥物,甚至使用的農藥包括除草劑,大部分的知識產權和技術發明是國外的,我們真正自己原創的,佔的比例還是比較低的。
本站科技:科技部、中科院等部門不久前聯合開展清理“四唯”(唯論文、唯職稱、唯學歷、唯獎項)專項行動,要扭轉和優化科研環境,您怎麼看?
康樂:我在中國科學院工作,也長期擔任中國科學院的所(局)領導,在我曾經領導的研究所和我帶領的研究團體中,從來沒有唯某一個東西。我們看一個科學家,都是全面和發展的看。比如,我在中國科學院動物研究所當了5年的所長,我對人才的評價是綜合的、全面的。第一是的愛國奉獻的精神,第二是對工作的熱愛程度和事業心,第三是科技成果的產出合質量,第四是合作精神,包括與同事們之間的合作,與外單位的合作,以及研究生對導師的評價。我理解的清理“四唯”是不能把某一個“唯”絕對化和唯一化。引進人才更要認真分析歷史過程和實際貢獻,把“態”和“勢”結合起來考察。
本站科技:國內近期有名校對成績表現不好的學生進行“本科轉專科”的降級處理,您贊成麼?
康樂:現在大學裡對本科生的要求越來越嚴格了,這是一件非常好的事情。,現實社會上存在一種習慣,認爲高中再苦幾年,上了大學就解放了,這樣的認識是錯的。從人才培養和教育的規律來看,應該學歷越往上走,教育和訓練的強度、評價的標準都要更加強化和更加嚴格,而不是更加放鬆。如果到一個國際上很著名的學校拿一個博士學位的話,不可能輕輕鬆鬆就拿下來,淘汰率是很高的。我覺得學校裡有逃課的,有沉迷於電腦網絡遊戲的,有抄襲的,有考試作弊的,應該嚴肅處理。更不能多門功課考試不及格,畢業時搞一個“清考”全部合格過關。大學時期是學生人生觀、價值觀塑造的關鍵時期,在這個時期不塑造好,就會讓學生認爲今後的社會也可能是這樣的,就是靠走捷徑、投機取巧就能夠矇混過關,這會給我們的人才培養造成很大的誤區。我們培養的學生是社會主義的接班人和建設者,必須要高標準、嚴要求。