匡廷云：植物界的追光者

文/阿春

匡廷云

她用畢生熱情追逐“光”、研究“光”。她帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展光合作用的機(jī)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(lǐng)域，并取得系統(tǒng)的創(chuàng)造性成果?，F(xiàn)年89 歲依然奮斗在科研第一線的她，就是中國科學(xué)院院士、國際歐亞科學(xué)院院士匡廷云。

結(jié)緣農(nóng)業(yè)，成追光者

1934 年，匡廷云出生在四川省資中縣一戶殷實(shí)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(diǎn)燃了她對土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)的研究志趣。此后，匡廷云對農(nóng)業(yè)技術(shù)著了迷。

當(dāng)時，北京大學(xué)農(nóng)學(xué)院、清華大學(xué)農(nóng)學(xué)院等院系合并為北京農(nóng)業(yè)大學(xué)（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)前身）。高中畢業(yè)的匡廷云，填報(bào)的唯一志愿就是相當(dāng)難考的北京農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)系。不過，這對于一直具有“學(xué)霸特質(zhì)”的她來說不是問題。

1957 年，匡廷云進(jìn)入南開大學(xué)生物系進(jìn)修，成為留蘇預(yù)備研究生，不久就被選派到莫斯科大學(xué)深造。在蘇聯(lián)留學(xué)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(xué)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(xué)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(jìn)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?yàn)檠芯克O(shè)在北京動物園內(nèi)，白天，電車從動物園外叮叮當(dāng)當(dāng)駛過，儀表指針便無序跳動?！鞍滋煲┲抟略诒鶐炖锕ぷ鳎~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(diǎn)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)。”匡廷云說。

20 世紀(jì)60 年代，匡廷云開始光合作用機(jī)理的研究。光合作用是植物的特有功能，合成的有機(jī)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(jī)理及調(diào)控原理的研究，不僅是重大的理論問題，而且與當(dāng)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(guān)。正因如此，匡廷云下決心要克服一切困難，做一個“追光者”。

追光者，成為光

20 世紀(jì)70 年代中期，匡廷云把全部精力投入光合作用的機(jī)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(yīng)中心可能的動力學(xué)模型……在國內(nèi)外光合作用研究領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。

1986 年，德國科學(xué)家在第七屆國際光合作用大會上，公布了一項(xiàng)光合膜蛋白原子水平空間結(jié)構(gòu)的研究成果。報(bào)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(bào)：光合膜蛋白太重要了，難度很大，且國際競爭太激烈。快90 歲的湯佩松當(dāng)即拍板：“既然這么重要，中國也要做?！辈⒘⒓礇Q定進(jìn)行學(xué)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(xiàng)目中唯一的女性首席科學(xué)家，年過六旬的匡廷云主持了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(“973”計(jì)劃)——光合作用高效光能轉(zhuǎn)化的機(jī)理及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。在國際競爭激烈、難度巨大的光合作用分子機(jī)理及其調(diào)控的研究領(lǐng)域，取得了一系列突出成就。

光合膜蛋白空間結(jié)構(gòu)以“埃”來計(jì)算，這是比納米更小一級的單位。德國科學(xué)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(xué)界迫切希望得到更高的分辨率，但他們從未把中國科學(xué)家“放在眼里”。

2004 年，匡廷云團(tuán)隊(duì)與生物物理所團(tuán)隊(duì)一起，完成分辨率為2.72 埃的菠菜主要捕光復(fù)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(dá)國家的研究，被國際同行評價為國際光合作用研究領(lǐng)域的重大突破。成果被選為2004 年中國科學(xué)十大進(jìn)展之一，直接將我國光合作用機(jī)理與膜蛋白三維結(jié)構(gòu)研究推上國際領(lǐng)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)?！?/p>

匡廷云（右）與青少年交流

成為光，散發(fā)光

匡廷云團(tuán)隊(duì)長期系統(tǒng)研究光合作用，光系統(tǒng)I 的超分子復(fù)合物（PSI）的分離純化及功能。2015年，團(tuán)隊(duì)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(xué)》期刊以長文形式作為封面文章發(fā)表。《科學(xué)》期刊評委給予高度評價，認(rèn)為這是一項(xiàng)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(lǐng)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(xiàn)，獲得“杰出成就獎”榮譽(yù)。這也是我國學(xué)者首次獲得這一榮譽(yù)。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(fù)合物的結(jié)構(gòu)和功能研究中，作出重要貢獻(xiàn)的偉大科學(xué)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(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域的重要參考資料，并對促進(jìn)生物學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)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(guān)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(xué)院優(yōu)秀研究生導(dǎo)師。近年來，她積極開展科普活動，并寄語“小小科學(xué)家”們：“面對科學(xué)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(xiàn)。

“科學(xué)要求一個人獻(xiàn)出畢生的精力?！边@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(xué)發(fā)展，讓我感到科學(xué)的創(chuàng)新與發(fā)展，跟一個國家的前途和命運(yùn)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?！鄙钪械乃?，喜歡穿顏色鮮艷的服裝，家中也裝飾得生機(jī)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(jì)60 年代開始研究光合作用機(jī)理至今，匡廷云一直耕耘在科研一線。她瘦小的身軀蘊(yùn)含著一個強(qiáng)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。