科研魅力在于探索未知
——記浙江大學生物物理學國家重點學科帶頭人、原子核農(nóng)業(yè)科學研究所所長華躍進

□ 蔡巧玉

和細菌的不解之緣

星期三和星期六，一周兩次、每次至少3個小時的網(wǎng)球運動是浙江大學原子核農(nóng)業(yè)科學研究所（以下簡稱“核農(nóng)所”）所長華躍進教授雷打不動的日常計劃。華躍進年輕的時候是一位運動愛好者，田徑、體操、足球、乒乓球，甚至拳擊、散打，樣樣喜歡。他所執(zhí)掌的核農(nóng)所比他年長一歲，去年剛剛度過建所六十華誕，而華躍進今年也進入了花甲之年，但是豁達的胸懷和自律的生活方式讓每一位見到他的人都感嘆“60歲的身體里包裹著的是40多歲的精力”。

在過去20年里，作為學科帶頭人的華躍進在發(fā)展中國核農(nóng)學的道路上身先士卒，嘔心瀝血。核農(nóng)學的全稱叫作原子核農(nóng)業(yè)科學，是介于核科學與農(nóng)業(yè)科學之間的一門交叉學科，主要研究領(lǐng)域在于輻射遺傳和育種學、放射生物學、輻照保藏技術(shù)、示蹤原子應用等。尤其是在“十一五”和“十二五”期間，在華躍進的奔走努力下，中國核農(nóng)學得到了國家行業(yè)科研專項的大力支持，他把全國行業(yè)里的主要精銳力量組織在一起，集體做一些部署，大家共同研究，有力地促進了中國核農(nóng)學的發(fā)展，在輻射育種、航天育種、同位素示蹤技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應用、農(nóng)產(chǎn)品輻照貯藏和保鮮加工、輻射害蟲防治、低劑量輻射刺激增產(chǎn)等方面取得了顯著成績。

在華躍進看來，科研的本質(zhì)就是創(chuàng)新，科研人員就是要有追蹤前沿的科學精神及勇于探索的科研作風。最為難得的是，在他主持大局，各項煩瑣事務的重壓下，他和他的團隊依然堅持圍繞著核技術(shù)在農(nóng)業(yè)和醫(yī)學生命科學應用中所面對的一系列瓶頸問題進行基礎(chǔ)科學研究。在長達將近20年的時間里，華躍進及其團隊一直與一種特殊的細菌結(jié)下不解之緣，保持著重點關(guān)注與研究。

這種特殊的細菌源自1956年美國生物學家亞瑟·安德森對一批肉罐頭進行伽馬射線殺菌實驗中發(fā)現(xiàn)的直徑為數(shù)微米的紅色細菌。讓科學家百思不得其解的是，在加大了用來殺菌的伽馬射線的劑量后，其他的微生物瞬間死亡，而它卻毫發(fā)無損。

這是一種有著驚人生命力的細菌，在比廣島原子彈爆炸還猛烈的輻射環(huán)境下，它的DNA才產(chǎn)生大量斷裂，但在數(shù)小時后，它又不動聲色地把所有斷裂的DNA都原封不動地接回去了，完全恢復到被射線照射前的水平。這種讓人難以置信的細菌被科學家取了一個“簡單粗暴”的名字——耐輻射奇球菌。

半個世紀以來，科學家們?yōu)榱私忾_它“不死”的秘密，可謂絞盡了腦汁。極端微生物已經(jīng)成為發(fā)達國家競相占有和發(fā)掘的重要資源，而耐輻射奇球菌作為迄今為止地球上發(fā)現(xiàn)的最抗輻射的生物之一，具體表現(xiàn)在對電離輻射、紫外線、干燥、強氧化劑和一些化學誘變劑的驚人抗性,從而備受各國生物、醫(yī)學、環(huán)境工程乃至軍事科學界的關(guān)注和重視。華躍進也暗中下定決心，中國絕不能輸在這場競爭中。

1999年，美國基因組研究所在《科學》雜志上公布了對耐輻射奇球菌的基因組測序：它的基因組共編碼3187個蛋白質(zhì)，其中有24%的蛋白是其獨有的，但功能不明。面對著可以自行修復受損DNA的神奇細菌，各國的科學家們提出了各種假說，希望能解釋它的“神奇”，甚至有人認定它們是“火星來客”。但是華躍進堅定地認為神奇球菌是在地球上“土生土長”的，其耐輻射能力是一種“適應性主動進化”，是在長期適應地球強烈輻射或干燥環(huán)境過程中形成的一種能力。

“與地球上其他生物一樣，奇球菌也不會平白無故地獲得這些神秘特性。它的這些性能一定是適應某種自然環(huán)境的結(jié)果。我們感興趣的是，這些蛋白到底是干什么用的？它是否和超強抗輻射特性有關(guān)系？它的源頭在哪里？它的進化機制是什么？”華躍進認定，這種細菌抗輻射的能力大于人的幾千倍，研究它的機制，對于理解人類的諸如老化、癌癥等疾病的分子機制有著極其重大的意義，還可以在放射性環(huán)境——譬如使用過的核武器倉庫中，行使其生物修復作用，進行對放射性污染的凈化等功能。

“我們一直以來拿這個細菌作為我們的試驗材料，研究它的機理，是因為它有那么強的能力，我們能否利用以及如何去利用它的這些能力為人類服務？這是我們堅持這么多年做這個研究最初的出發(fā)點?！比A躍進在2003年發(fā)表的有關(guān)耐輻射奇球菌的第一篇文章就曾引起了全世界的轟動，他的團隊在奇球菌24%的獨有蛋白中找到了關(guān)系DNA修復能力的重要蛋白。這篇文章得到了國際同行的高度評價，被認為是全球科學家在過去40年的努力中最重大的里程碑。權(quán)威的美國癌癥研究所所刊Journal of the National Cancer Institute在其述評中認為“華躍進團隊最新發(fā)現(xiàn)的新基因PprI解開了40多來耐輻射球菌的抗輻射之謎，為理解特殊DNA修復機制邁開了關(guān)鍵的第一步（a key first step）”。憑借這一篇文章，華躍進還獲評了該年的“中國高校十大科技進展”，成為浙江大學在該獎項的第一個個人獲獎者。

在此基礎(chǔ)上，20年間，久久為功，華躍進帶領(lǐng)團隊又進行了無數(shù)次實驗，一直源源不斷地進行持久而深入的研究，他們已經(jīng)成為國際上研究極端耐輻射細菌抗性機理公認的優(yōu)秀團隊。他們在細菌中鑒定了與脅迫抗性相關(guān)的全局性調(diào)控因子PprI及其DNA損傷響應調(diào)控通路，并圍繞該新通路的功能與作用機制開展研究，取得了一系列重要發(fā)現(xiàn)。相對而言，這是一個“小眾”研究領(lǐng)域，但他們發(fā)表的相關(guān)論文被引用數(shù)以千計，為人類利用極端微生物特有基因資源奠定了重要的理論和應用基礎(chǔ)。

世界的核農(nóng)學在中國

詩人汪國真說過，沒有比人更高的山，沒有比腳更長的路。在科學的道路上，更沒有平坦舒服的路途可走。華躍進當年的求學與科研經(jīng)歷，便是這樣一條披荊斬棘，不斷挑戰(zhàn)的路程。

1986年，華躍進在浙江農(nóng)業(yè)大學（1997年被并入浙江大學）碩士畢業(yè)，1991年遠赴德國馬爾堡大學醫(yī)學院攻讀基礎(chǔ)醫(yī)學的博士學位，1995年到日本做博士后，成功主持了日本科學技術(shù)廳攻關(guān)項目COE(Center of Excellence)子課題項目。他的出色表現(xiàn)，使得國際上眾多科研領(lǐng)域的研究機構(gòu)和大公司向他拋來了橄欖枝。在德國，博士尚未畢業(yè)時，就有公司上門邀請他加盟；而在日本，研究所也是幾度挽留華躍進，希望他能在日本發(fā)展。

與此同時，我國核農(nóng)學發(fā)展奠基人陳子元院士也向華躍進發(fā)出了邀請，期望他能回到國內(nèi)和自己一起承擔起發(fā)展中國核農(nóng)學的重任。面對“老校長”的召喚，華躍進責無旁貸，沒有絲毫的猶豫，告別家人，只身義無反顧地選擇了回到國內(nèi)，扎根浙江大學核農(nóng)所。

華躍進回憶，陳子元院士經(jīng)常告誡他們年輕人“做人要知足，做事要知不足，學習要不知足”，在華躍進眼中，陳子元院士早在20世紀50年代就開展同位素與輻射技術(shù)應用于作物育種、土壤肥料、病蟲害防治、畜牧、水產(chǎn)和農(nóng)業(yè)環(huán)境保護等領(lǐng)域的研究。作為一名老科學家，他始終要求自己求真務實，不追名逐利，不心浮氣躁，更以一種兼容并蓄的博大胸懷，一再強調(diào)突破陳規(guī)，勇于創(chuàng)新，對自己的影響深遠而巨大。

中國擁有全球近20%的人口，卻只有占全球9%的耕地面積，所面臨的難題是如何在保護自然資源的同時，養(yǎng)活不斷增長的人口。核農(nóng)學是利用核科學的原理和方法解決農(nóng)業(yè)科研與生產(chǎn)中一些難題的學科，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，它提供了一種改變中國農(nóng)業(yè)的新方法。在過去的幾十年里，中國的農(nóng)業(yè)科學家越來越多地在農(nóng)作物生產(chǎn)中使用核技術(shù)。

“可能人們習慣了‘談核色變’，一提起核輻射就覺得很恐怖，但核農(nóng)學應用的核輻射技術(shù)之于農(nóng)業(yè)，就是一種能量的傳遞，是聯(lián)合國糧農(nóng)組織、世界衛(wèi)生組織和國際原子能機構(gòu)公認的綠色、環(huán)保高新技術(shù)，這些優(yōu)點使得核輻射技術(shù)的應用范圍出現(xiàn)擴大趨勢,由原先的糧食、棉花、油料拓展到幾乎所有農(nóng)產(chǎn)品，包括蔬菜、水果、花卉、藥用植物、工業(yè)原料作物、經(jīng)濟價值高的特種植物等?！比A躍進進一步解釋道，“如今，我國是世界上核技術(shù)誘變育種最大的國家，所培育的新品種占全球的1/4。在國內(nèi)，誘變育種播種面積占農(nóng)作物播種總面積的20%左右。通過誘變育種，每年增產(chǎn)的油料作物達10億公斤，糧食作物達30億公斤，為國家創(chuàng)造了巨大的社會和經(jīng)濟效益?！?/p>

一直以來，糧食安全問題是全球發(fā)展共同面臨的一個重大挑戰(zhàn)，作為“人多地少”的大國，我國更不可能忽視。核科技在農(nóng)業(yè)上得到了越來越廣泛的應用，在育種上得到了越來越充分的實踐。為了適應不同時期的國家和社會需求，輻射誘變育種成功實現(xiàn)了目標的轉(zhuǎn)變，以滿足“吃得飽”、“吃得好”和“吃出健康”的不同需求。我國幾代核農(nóng)工作者一直不斷地孜孜以求，通過核能的和平利用推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為解決13億人口的吃飯問題做出了重要貢獻。

在繼承陳子元院士的衣缽擔任浙江大學核農(nóng)所所長之后，如何提高糧食產(chǎn)量與品質(zhì)、如何保障糧食和食品安全、如何將核能技術(shù)與其他高新技術(shù)結(jié)合起來，運用到農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及生命科學領(lǐng)域，便成了華躍進一直在深深思索的方向。

在華躍進的持續(xù)推動下，對內(nèi)，核農(nóng)所一直以來都是浙江大學改革發(fā)展的參與者，更是學校一流學科的重要推動者。對外，核農(nóng)所人砥礪奮進，作為中國核農(nóng)學發(fā)展的中堅力量，面對重大挑戰(zhàn)時頂?shù)米毫Γ永m(xù)了我國核農(nóng)事業(yè)的發(fā)展，為我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、糧食安全做出了重要貢獻，在世界核技術(shù)農(nóng)業(yè)應用中發(fā)揮著領(lǐng)先和引導作用。歷經(jīng)幾代中國核農(nóng)人的努力，贏得了這樣一句話：世界的核農(nóng)學在中國！聯(lián)合國糧農(nóng)組織——國際原子能機構(gòu)核技術(shù)應用聯(lián)合司司長梁劬先生也曾公開表示，中國是世界核農(nóng)學的“領(lǐng)頭羊”，而浙大核農(nóng)學的發(fā)展是中國核農(nóng)學發(fā)展的寫照和縮影，值得世人尊重與贊賞。

3年前，華躍進作為主編，組織和邀請我國長期從事核農(nóng)學教學和研究的有豐富經(jīng)驗的教授、專家共同編寫的《中國核農(nóng)學通論》一書出版發(fā)行。這本書是“十二五”國家重點圖書出版規(guī)劃項目“核能與核技術(shù)出版工程”之一，是中國核技術(shù)農(nóng)業(yè)應用領(lǐng)域中較為全面的一部理論性、綜合性和實用性的巨著。內(nèi)容包括中國核農(nóng)學發(fā)展簡史、核物理和探測技術(shù)基礎(chǔ)、基礎(chǔ)放射化學、輻射劑量與防護基礎(chǔ)、放射生物學基礎(chǔ)、核素示蹤法及其應用、核分析技術(shù)、植物輻射誘變育種、昆蟲輻射不育技術(shù)及其應用和輻照食品加工。對核農(nóng)學的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀及未來趨勢進行全面系統(tǒng)地闡述與介紹，集我國核農(nóng)領(lǐng)域研究成果之大成。

為國探索更多未知

盡管核技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的發(fā)展趨勢日益明顯，但是我國核農(nóng)學經(jīng)過幾十年的發(fā)展仍然面臨著一些困難和挑戰(zhàn)。相比較而言，同樣是核技術(shù)的應用，在醫(yī)學上的諸如正電子成像（PET）核磁共振、CT、伽馬刀射線等應用發(fā)展得非常不錯，這是因為當下以全民健康為中心，國家在大力推進“健康中國”的發(fā)展?？梢?，科學技術(shù)同國家經(jīng)濟發(fā)展的社會大背景有必然的關(guān)聯(lián)，整體方方面面的導向?qū)π袠I(yè)產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)布局變化都會有影響。在核技術(shù)農(nóng)業(yè)應用方面，從社會需求和行業(yè)發(fā)展而言，核農(nóng)學在我國目前進入了一個低谷。對于現(xiàn)狀，華躍進并不諱言，他表示，現(xiàn)在核農(nóng)人應該坐下來好好思考一下，能夠提出真正重新引領(lǐng)這個行業(yè)發(fā)展的具有原創(chuàng)性的發(fā)展方向和目標?！叭绾伟l(fā)揮優(yōu)勢，形成我們的特色，面向國家需求，瞄準學科前沿，提高研究水平，都將是我們應該著重考慮的問題?！蓖瑫r，華躍進也表示，核農(nóng)技術(shù)的發(fā)展也需要國家重要的戰(zhàn)略支撐，否則的話，單獨依靠哪一個團隊，即便是行業(yè)的領(lǐng)頭羊，也很難完成這一方面的轉(zhuǎn)變。為此，這幾年來，華躍進也在不停地奔走疾呼，呼吁政府和科技管理部門繼續(xù)予以重視和支持，促進核農(nóng)能夠繼續(xù)發(fā)展，為國家建設(shè)、為“三農(nóng)”、為全面建設(shè)小康社會做出新的貢獻。

帶領(lǐng)團隊成員進行實驗

習近平總書記曾經(jīng)說過：“誰擁有了一流創(chuàng)新人才、擁有了一流科學家，誰就能在科技創(chuàng)新中占據(jù)優(yōu)勢?！庇矊嵙?、軟實力，歸根到底要靠人才實力，人才是重中之重！華躍進把人才培養(yǎng)看作是核農(nóng)所長遠發(fā)展的一個重要工作?！拔蚁Ｍ芗ぐl(fā)出年輕人的自信和獨立創(chuàng)新精神，鼓勵他們發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新理論、使他們能夠做出一流的成果。”

盡管已經(jīng)躋身世界范圍內(nèi)最出色的團隊之列，但是華躍進依然追求每一個細節(jié)的精益求精。在他的團隊里，既有一起并肩作戰(zhàn)10多年的“老戰(zhàn)友”，也有師從于他的年輕后生，對待團隊成員，華躍進展現(xiàn)的是他特有的親和力和向心力。他明白作為一個團隊的核心，想要獲取凝聚力，不僅在于本身的學識如何，更重要的是在品性上讓人信服。華躍進對于團隊成員給予絕對的信任，一方面給予他們科研方向、工作思路和技術(shù)路線的悉心指導，另一方面總是鼓勵他們獨立思考，自主思維，相互學習，共同提高。或許是在德國多年熏陶的緣故，華躍進的團隊管理模式很開放，嚴謹中盡力創(chuàng)造一種自由的氛圍和空間。華躍進特別重視對研究氛圍和學術(shù)氛圍的營造，每周的例會，從來不搞“一言堂”，而是大家各自講述一段時間以來的工作進展、碰到的問題和接下來的計劃。大家會在會議上對于國際上最新的前沿進展做一個交流討論，看看有沒有對團隊有啟發(fā)性的東西。整個團隊的氛圍就像一個大家庭一樣。華躍進的學識和為人得到了學生和同事們的一致認可與尊重，溫文爾雅的他自嘲“一直學不會瞪眼睛訓人、拍桌子罵人”，然而在他的帶領(lǐng)下，卻鑄造出一支敢擔當、善攻堅的核農(nóng)科技鐵軍。

未來大國間的競爭是科技的博弈！華躍進時刻保持著清醒的頭腦。尤其是他所涉及的基礎(chǔ)科學領(lǐng)域，要想有重大突破，必須要耐得住寂寞，還要甘冒風險，勇于投入時間、精力和資金，同時還要具備承受一無所獲的失敗心理?！暗蒲械镊攘驮谟谔剿魑粗绻軌虬岩粋€未知認識到了，那就是我們的進步?！比A躍進從沒有把別人眼中的“枯燥”看作枯燥，相反是一種樂趣，通過整合各方面知識展開自己的想象，“用你的實驗設(shè)計，去驗證你的假設(shè)是否正確。然后實驗結(jié)果會告訴你，確實是這樣，那是很美妙的感覺。”當然，更多的時候并沒有想象的那么簡單，甚至會花費上十年八載去破解一個謎團。就像華躍進在2003年發(fā)表的關(guān)于耐輻射奇球菌的那篇文章，其中還蘊藏著很多未解的問題，當時只是腦子里形成的一些問號，不知道什么原因以及如何去解決，直到10多年后才被他和團隊堅持不懈而攻破。

近年來，太空探索的熱度、廣度和深度都得到了顯著提升，太空探索對于“揭示生命起源、保護地球安全、開拓探索疆域、開發(fā)太空資源、推動科技進步”具有十分重要的意義，已成為人類當前社會面臨的全球共同挑戰(zhàn)。重返月球、載人火星等極具挑戰(zhàn)性的探索任務已逐步實施，但面臨一系列前所未有的挑戰(zhàn)，大量極端條件下的物理、化學、生物、醫(yī)學等基礎(chǔ)問題和關(guān)鍵技術(shù)亟待突破。

作為放射生物學領(lǐng)域的專家，華躍進還是中國空間科學學會空間生命起源與進化專業(yè)委員會的副主任委員，近幾年來一直在參與我國開展地外生命的探索，以及太空人類宜居空間創(chuàng)制方面的一些想法和建議?！耙驗檫@些年來我一直在研究耐輻射奇球菌，是一種極端生物，實際上地外空間的環(huán)境輻射也是非常強烈的。除了輻射以外，還有微重力、低溫或者高溫等其他的一些極端環(huán)境，這種條件我們怎么去做？這也是非常具有挑戰(zhàn)性的。”華躍進說，“雖然這看上去離我的老本行核農(nóng)學有點距離，但是從國家的戰(zhàn)略來說，空間探索也是極其重要的課題。作為一名科學家，我也應當盡我所能，全力以赴?！?/p>

咬定青山不放松，面對困難和挑戰(zhàn)，有些人選擇了躲避或放棄，有些人卻以戰(zhàn)勝困難為樂趣。華躍進顯然是后者，他堅信“世上無難事，只怕有心人”，千磨萬擊還堅勁，任爾東西南北風，只要擁有攻堅克難的信心和持之以恒的決心，那么，世上就沒有什么戰(zhàn)勝不了的“挑戰(zhàn)”。