义无反顾的科研之旅 | 《大先生》今日播出康乐院士解密蝗虫成灾奥秘

其它,蝗虫,科学,飞蝗,10/22/2024 15:03:05

《大先生》第三季第十期节目邀请到了生态基因组学专家,中国科学院院士,中国科学院动物研究所特聘研究员康乐先生,让我们跟随康乐院士的脚步,了解他是如何利用生态基因组学,揭开蝗虫的奥秘。


迎战蝗灾

康乐院士踏上漫长科研路

在历史的长河中,蝗灾作为一种自然灾害,曾多次给我国乃至全球的农业生产带来重创。然而,这一阴霾在1973年迎来了破晓的曙光,在康乐院士的老师马世骏先生的带领下,研究团队通过实地考察、定点观察、室内试验、数据分析等方法,揭示了飞蝗爆发的主因是水、旱灾相间发生,明确了飞蝗次生型的演变规律及其演变的机制。

针对这些情况,马世骏先生提出了“改治结合,根除蝗害”的飞蝗治理策略与措施,并通过改变蝗虫与环境之间关系的科学方法。让中国从数千年蝗灾频发的国家,变成了一个基本控制蝗害的国家。


但令人头疼的是,即便在马世骏先生等人的努力下,蝗灾被有效遏制。却在康乐院士即将博士毕业之际,国内蝗灾又呈现死灰复燃之势。气候变化和农业种植制度等助推了飞蝗大军卷土重来,并对当地农业生产和生态环境构成了巨大威胁。

因此在1999年,康乐院士和他的团队前往内蒙古去调查蝗灾。彼时的内蒙古被蝗虫席卷,它们如同潮水般汹涌而来,给这片广袤的土地披上了一层不安的阴影。许多牧民们站在自家帐篷前,望着这片曾经肥沃、如今却满目疮痍的草原,眼中满是无助与哀伤,康乐院士等人所在的车辆甚至因为车轮压死太多蝗虫而打滑。


面对这一严峻形势,康乐院士意识到,治理蝗灾不是一劳永逸的,新一代科学家有必要从更深的层面研究飞蝗。于是他将自己的满身热血都投入到治理蝗灾的研究中,力求找到科学有效的防治方法。

在过去,我国科学家在治理蝗虫的征途上,主要从蝗虫与其生存环境的关联性入手,力求遏制蝗灾的蔓延。然而康乐院士认为世界生命科学的发展突飞猛进,新一代的人肩负着与国际前沿接轨、创新的使命,他们应采用最先进的研究方法,赋予蝗虫研究新的生命力。

而在1999年9月,一个具有里程碑意义的时刻到来——中国正式获准加入人类基因组计划,这不仅标志着我国在生命科学领域迈出了一大步,也为我们探索未知、解锁生命奥秘提供了前所未有的机遇。康乐院士抓住了机会紧扣时代脉搏,开启了关于蝗虫基因组的研究活动。


破釜沉舟

破译飞蝗全基因组序列图谱

实际上,当时众多科学家长期徘徊于蝗虫散居与群居两型转变研究的迷宫中,他们不懈地在生理与行为领域探索,却难以找到那把解锁秘密的钥匙。然而,一次意外的契机,引领康乐院士踏入了蝗虫基因组研究的广阔天地。

当时,作为科研任务的一部分,康乐院士被院领导委以重任,负责监督研究进度,每天往返于华大于研究所之间。也是在这个过程中,康乐院士对基因组科学进行深入的了解、学习,他开始思考如何把基因组科学应用到解决蝗虫散居向群居两型转变的问题上,开辟了一条全新的思路。


而首当其冲的挑战,便是掌握蝗虫那庞大而复杂的基因组信息。蝗虫的基因组规模超乎想象,竟是人类的2.5倍,果蝇的30多倍。面对如此庞大的数据量,康乐院士毅然地申请了100多万的经费,投入到这项看似“奢侈”却意义重大的研究中。尽管当时采用的EST技术成本高昂,几乎让团队有“破产”之感,但康乐院士已经做好了破釜沉舟的准备,誓要揭开这一自然之谜。

在这条充满未知与挑战的道路上,质疑与不解如影随形。有生理学家提出质疑,“蝗虫的行为调控是非常复杂的一个过程,怎么可能用几个基因就说明它的调控作用呢?”然而,康乐院士坚信基因组作为生命的蓝图,必定蕴含着解开蝗虫两型转变之谜的关键线索。


终于,在康乐院士不懈的努力与坚持下,2014年1月14日,他的团队和深圳华大基因研究院,中科院北京生命科学研究院等科研机构携手,成功破译了飞蝗的全基因组序列图谱,这是迄今人类破译的最大动物基因组。

这一研究成果,不仅是开拓了一个新的领域生态基因学,也为推动蝗虫成为研究人类疾病和行为的生物医学模型奠定了重要基础,为生命科学领域的深入探索开辟新的方向,为人类的健康和福祉带来更加广阔的前景。


更多精彩内容,将在今日21:05分《大先生》第三季第十期播出。该节目是由北京市科学技术协会牵头,联合北京广播电视台,北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会,北京市教育委员会,北京市广播电视局,北京市财政局共同出品,北京科普发展与研究中心执行,北京广播电视台卫视频道中心承制的科学文化教育节目。让我们跟随康乐院士一起揭秘神秘的蝗虫基因组!