文/阿春
匡廷云
她用畢生熱情追逐“光”、研究“光”。她帶領團隊開展光合作用的機理研究,在中國開拓了光合膜蛋白結(jié)構(gòu)與功能研究新領域,并取得系統(tǒng)的創(chuàng)造性成果。現(xiàn)年89 歲依然奮斗在科研第一線的她,就是中國科學院院士、國際歐亞科學院院士匡廷云。
1934 年,匡廷云出生在四川省資中縣一戶殷實的家庭,排行第六,是家里最小的孩子。1949 年的一天,匡廷云看了一本蘇聯(lián)小說《薩根的春天》,這本書點燃了她對土壤農(nóng)業(yè)化學的研究志趣。此后,匡廷云對農(nóng)業(yè)技術著了迷。
當時,北京大學農(nóng)學院、清華大學農(nóng)學院等院系合并為北京農(nóng)業(yè)大學(中國農(nóng)業(yè)大學前身)。高中畢業(yè)的匡廷云,填報的唯一志愿就是相當難考的北京農(nóng)業(yè)大學土壤農(nóng)業(yè)化學系。不過,這對于一直具有“學霸特質(zhì)”的她來說不是問題。
1957 年,匡廷云進入南開大學生物系進修,成為留蘇預備研究生,不久就被選派到莫斯科大學深造。在蘇聯(lián)留學期間,她遇見了“生命中的另一半”——生物系研究生章申。在獲得博士學位之后,二人便在莫斯科大使館登記結(jié)婚了。
1962 年,匡廷云學成回國。她忍痛把喜愛的小說都留在了莫斯科,帶回十多箱科研資料。帶著這些科研資料,她進入了中科院植物研究所。最初幾年,研究所工作條件非常惡劣,可以說是“棉褲+冰庫+熬大夜”。因為研究所設在北京動物園內(nèi),白天,電車從動物園外叮叮當當駛過,儀表指針便無序跳動?!鞍滋煲┲抟略诒鶐炖锕ぷ?,葉綠體活性測定時,電車一開動,儀器跳動得很厲害,所以,只好晚上12 點以后,動物園電車停了,再加個穩(wěn)壓器,這樣才能得出穩(wěn)定的數(shù)據(jù)?!笨锿⒃普f。
20 世紀60 年代,匡廷云開始光合作用機理的研究。光合作用是植物的特有功能,合成的有機物、釋放出的氧氣,是包括人類在內(nèi)的幾乎所有生物生命活動所需能量和氧氣的主要來源。光合作用機理及調(diào)控原理的研究,不僅是重大的理論問題,而且與當今人類所面臨的糧食、能源、資源和環(huán)境問題的解決都密切相關。正因如此,匡廷云下決心要克服一切困難,做一個“追光者”。
20 世紀70 年代中期,匡廷云把全部精力投入光合作用的機理研究,她揭示了捕光葉綠素蛋白在膜上橫向遷移調(diào)節(jié)激發(fā)能分配的規(guī)律;首次證明21kD 膜蛋白是光系統(tǒng)I 長波熒光發(fā)射的最初來源;提出光系統(tǒng)II 反應中心可能的動力學模型……在國內(nèi)外光合作用研究領域產(chǎn)生重要影響。
1986 年,德國科學家在第七屆國際光合作用大會上,公布了一項光合膜蛋白原子水平空間結(jié)構(gòu)的研究成果。報告完畢,全場掌聲雷動,十幾分鐘都停不下來,這讓赴會的匡廷云大為震撼?;貒?,她向時任中科院植物所所長湯佩松匯報:光合膜蛋白太重要了,難度很大,且國際競爭太激烈???0 歲的湯佩松當即拍板:“既然這么重要,中國也要做?!辈⒘⒓礇Q定進行學科交叉,由中科院植物所從生化入手、生物物理所從結(jié)構(gòu)入手,開展光合膜蛋白結(jié)構(gòu)與功能的研究。
1997 年,作為我國首批項目中唯一的女性首席科學家,年過六旬的匡廷云主持了國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目(“973”計劃)——光合作用高效光能轉(zhuǎn)化的機理及其在農(nóng)業(yè)中的應用。在國際競爭激烈、難度巨大的光合作用分子機理及其調(diào)控的研究領域,取得了一系列突出成就。
光合膜蛋白空間結(jié)構(gòu)以“?!眮碛嬎?,這是比納米更小一級的單位。德國科學家率先從豌豆中,解析3.4 埃分辨率的晶體結(jié)構(gòu),盡管科學界迫切希望得到更高的分辨率,但他們從未把中國科學家“放在眼里”。
2004 年,匡廷云團隊與生物物理所團隊一起,完成分辨率為2.72 埃的菠菜主要捕光復合物晶體結(jié)構(gòu)解析,結(jié)構(gòu)圖登上了《自然》雜志的封面。該成果成功超越了德國等發(fā)達國家的研究,被國際同行評價為國際光合作用研究領域的重大突破。成果被選為2004 年中國科學十大進展之一,直接將我國光合作用機理與膜蛋白三維結(jié)構(gòu)研究推上國際領先水平。
對此,匡廷云自豪地說:“這是中國的結(jié)晶、中國的結(jié)構(gòu)。”
匡廷云(右)與青少年交流
匡廷云團隊長期系統(tǒng)研究光合作用,光系統(tǒng)I 的超分子復合物(PSI)的分離純化及功能。2015年,團隊與沈建仁教授率先在原子水平解析了PSI 的空間結(jié)構(gòu),并于同年5 月,在《科學》期刊以長文形式作為封面文章發(fā)表?!犊茖W》期刊評委給予高度評價,認為這是一項里程碑的工作,體現(xiàn)了最高的專業(yè)水平。
2019 年,在第十屆國際光合作用及氫能研究可持續(xù)發(fā)展大會上,85 歲的匡廷云因在光合作用領域長期而持久的研究,尤其是在光合作用膜蛋白結(jié)構(gòu)研究方面的杰出貢獻,獲得“杰出成就獎”榮譽。這也是我國學者首次獲得這一榮譽。大會組委會對匡廷云的成就給予高度評價,稱贊她是“一位在光合作用研究中,特別是在光系統(tǒng)I 和II的葉綠素-蛋白超復合物的結(jié)構(gòu)和功能研究中,作出重要貢獻的偉大科學家”。
匡廷云一生愛鉆研,積極開展參與科普宣傳等公益活動、撰寫科普文章并出版多部科普專著,助力青少年科普及科技創(chuàng)新能力培育。她主編的專著《光合作用原初光能轉(zhuǎn)化過程的原理與調(diào)控》,早在2003 年就已出版,并榮獲第十四屆中國圖書獎。這本書至今仍是生物學及其相關領域的重要參考資料,并對促進生物學及其相關領域的發(fā)展,起到了非常大的助力作用。她在國內(nèi)外發(fā)表的200 余篇論文,更是受到國內(nèi)外同行廣泛關注。
匡廷云把一生研究所得“真經(jīng)”,無私傳授給了年輕人,為國家傾力培養(yǎng)高端人才,曾兩次被評為中國科學院優(yōu)秀研究生導師。近年來,她積極開展科普活動,并寄語“小小科學家”們:“面對科學時,一定要有激情,才能有創(chuàng)造的火花?!彼秊橹η嗌倌昕破占翱萍紕?chuàng)新能力培育作出了重要貢獻。
“科學要求一個人獻出畢生的精力。”這句話是匡廷云走過漫長科研歲月后的真切感悟,她用一生詮釋著這句話的含義。她說:“這么多年來,尤其是近一二十年來,我們國家的科學發(fā)展,讓我感到科學的創(chuàng)新與發(fā)展,跟一個國家的前途和命運是緊密結(jié)合在一起的,所以,好像總有使不完的勁要為之奮斗。”生活中的她,喜歡穿顏色鮮艷的服裝,家中也裝飾得生機勃勃,她說:“這是一種熱愛里面,包含了對別人的尊重,也有對事業(yè)和美好的追求?!?/p>
從20 世紀60 年代開始研究光合作用機理至今,匡廷云一直耕耘在科研一線。她瘦小的身軀蘊含著一個強大的靈魂,“追光的人”跑贏了三次癌癥,跑贏了國際同行,帶我們國家追上了“光”。耄耋之年的她,仍在追“光”的征途上散發(fā)著光和熱。