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家蠶基因竟和人的類似?未來蠶絲蛋白可以修補人體器官
蠶不再是平常的蠶,桑不再是古老的桑。在向仲懷繪制的一系列基因組框架圖中,一個全新的桑蠶世界正在開啟并不斷延展。
持續降雨,重慶的這個夏季涼爽怡人,校園的一些路面甚至長了薄薄青苔,很滑,稍不注意就會摔倒。向仲懷院士拒絕攙扶,82歲的他,精神矍鑠,走得穩、走得快。他奕奕有風骨,溫雅而蘊藉,邊走邊講,講蠶、講桑樹、講基因、講絲路、講路過的古老建筑、雕塑和身旁的湖。這些平淡的事物經他一講,頓時鮮活起來。
人們稱他為“21世紀絲綢之路的領航人”“現代絲綢之父”(準確說是當代),他和他的團隊繪制出世界第一張家蠶基因組框架圖、世界第一張桑樹基因組框架圖、迄今為止最詳盡的蠶類基因組變異圖譜……他為人類推開了通往蠶桑新世界的那扇大門。因為他,科學家第一次窺探到了家蠶的秘密。
而他成功的秘密鮮為人知,好像還裹藏在蠶繭中。
正在進行的“牢記初心、不忘使命”重慶市優秀共產黨員先進事跡巡回報告會上,向仲懷談到了這個秘密。他說:“絲綢之路是我們祖先對世界文明的偉大貢獻……為祖國至高榮譽,為民族文化傳承,為我國蠶業發展,我們一定要不辱使命,一定要贏得競爭
!”
圖片

向仲懷院士
新家蠶新“勞作”:監測地震、生產藥物
家蠶是昆蟲,完全變態的昆蟲。有國家將昆蟲稱為“21世紀最大的未利用資源”,強力推進以家蠶為主的“昆蟲產業”,提出“以獨創的昆蟲制品挑戰世界”。但這些設想,只有等到2009年家蠶基因組計劃基本完成后,才有了關鍵的理論基礎和技術平臺。
蠶只能吐絲嗎?現在,這是一個落后的問題。
地震頻頻,誰能準確地監測地震?是家蠶!研究發現,家蠶對地震非常敏感。一年四季可養蠶,投入不大。這一發現可能改變地震生物監測的路徑。
家蠶真是一個敏感的“寶寶”,對毒素、毒物敏感,換一種說法——識毒高手。古代用銀針辨毒,今后可能改用家蠶。食物、飲用水以及醫療環境、土壤環境是否有毒,霉花生中的黃曲霉素、蔬菜中的殘留農藥、動物或環境中的微量激素,辨識這些,對家蠶來說小菜一碟。
如果你用一根針刺一下家蠶,或者襲擊它,它會迅速產生抗菌蛋白質以防御外敵(家蠶具有獨特的自身防御機能),現已經發現200多種這樣的抗菌蛋白質,它們可以生產出抗菌肽之類的高強抗菌力的藥物。這是目前研究的熱點。
你血糖、血壓高嗎?家蠶能給你安全的降糖、降壓藥。
你不喜歡自己變得蒼老,那就用家蠶生產的抗衰老藥物。
孩子免疫能力弱,怎么辦?家蠶可以生產提高免疫力的物質。
感冒了,吃點家蠶抗病毒藥物……
家蠶和人具有相似性。這是家蠶基因組框架圖和精細圖透露出的最了不起的信息。作為最新的模式生物,“家蠶在基礎生命體系、物質代謝、能量代謝和遺傳等方面與人類有很大相似性。”家蠶遺傳資源豐富,存在大量突變,有瘤、尿酸代謝異常、發育畸形以及各類怪病,這與人的腫瘤、糖尿病、痛風、異常神經傳導、異常行為、不孕不育、發育畸形等有著相似的疾病模型。
研究蠶之病,可助治療人之病。
家蠶更像一座工廠——生物工廠。
家蠶是蛋白質“天才”,蛋白質轉化能力極高,一頭蠶可以生產0.5克絹絲蛋白質,純度高,易精制,蠶絲蛋白可以修補人體器官;
通過轉基因技術,可以使蠶、蠶蛹含有某種特殊功能成分,成為高附加值的昆蟲食品、醫藥保健食品、化妝品;
運用基因技術,將編碼有用蛋白質的基因整合到家蠶的基因中,高效生產出高純度的藥用蛋白質,這時,家蠶成為生物反應器,源源不斷為我們生產各種蛋白質。
桑樹呢?
它根生葉茂,抗污染、抗風沙、抗旱、耐鹽堿、適生性強、易栽培,保水固土防沙。桑樹改善空氣,歐美有國家選擇桑樹用來作行道樹。它全身是寶,桑葉、桑椹、桑皮、桑根是中藥材,含有桑葉的中藥材有十多種。此外,桑葉還是廣式涼茶的重要成分。桑樹還用于生產食品、飼料、木地板、套裝門、蘑菇、香菇、木耳、靈芝、平菇、茶樹菇等。
蠶不再是平常的蠶,桑不再是古老的桑。在向仲懷繪制的一系列基因組框架圖中,一個全新的桑蠶世界正在開啟并不斷延展。
“我不能接受21世紀絲綢之路從日本出發”
抗日戰爭爆發那一年,向仲懷出生在涪陵城半邊街。四年后,日機轟炸涪陵,向家被迫遷回武隆鳳來鄉。六十多年后,向仲懷和日本展開一場新的戰爭,歷史的安排常常讓人猜不透。
他在家鄉開始儒家詩書禮的啟蒙教育,讀四書四經,“唯缺《易經》,所以現在我不知風水,不知風向。”傳統文化浸潤其成長,他既有科學家的嚴謹又有傳統知識分子的儒雅,在建立新蠶桑學的同時開啟了蠶絲文化研究。他風趣地將培育的新家蠶喚作“夏芳、秋白”。
1962年,大學畢業四年后,因能力突出,他當了知名家蠶遺傳學家蔣同慶教授的助手,這是很重要的一年:這一年,他與同樣學蠶桑的陳祖佩完婚,兩人恩愛一生。同事說:“向院士直接由講師破格升為教授,從普通老師提拔為蠶學系主任、蠶桑絲綢學院院長,又從院長破格提拔為校長,沒有任過副職,唯一擔任過的副職,可能就是在家里當了個二把手。”
這個時候,日本蠶?茖W快速發展(近百年來,日本是蠶業最先進的國家)。1982年,向仲懷“帶著振興祖國蠶業的使命”留學日本信州大學,20年后,他打贏了日本挑起的那場決定“21世紀絲綢之路出發點”的科技戰。
1995年,向仲懷入選中國工程院院士,第二年他提出家蠶基因組計劃,這太超前了——四年后人類基因組草圖才發布;虺蔀樾率兰o第一個科學熱點,生物科學的基因組時代到來,家蠶基因組成為國際競爭熱點。“基因草圖就像跑馬圈地,誰先繪出圖,就相當于誰占領了這個領域,搶占了制高點。”向仲懷說。
日本先站了出來。2001年8月,在法國里昂召開家蠶基因組國際會議,8個國家20多位科學家參會,唯獨沒有中國。向仲懷說:“當時心里很不是滋味,幾個晚上徹夜難眠,我覺得無論是蠶?茖W和產業的發展,還是絲綢文化的傳承、民族精神的弘揚,我們都應該正面迎接這個挑戰。中國作為蠶絲大國,不能缺席!目前中國蠶學界,就只有我一個院士,如果我不站出來,國內就沒有人出來牽頭了。”
我們迅速啟動家蠶基因表達標簽序列(EST)測序研究,短時間完成了10萬條EST的測序,超過日本五倍,他們無論怎么追趕,也趕不上,這就是實力。“2002年筑波會議,日本先講,講完后,我們再講,所有人震驚了,沒人想到我們會超過日本。日本當晚把他們的科學家召集起來和我們一起開會,討論到12點,最后達成中日合作完成家蠶基因組的國際合作計劃。雙反各占一半。”
2003年,日本突然撕毀協議,自己單獨做,并將這一年確定為“日本21世紀絲綢之路元年”。
“我不能接受21世紀絲綢之路從日本出發。家蠶是我們祖先留給我們的無比珍貴的遺產,絲綢之路是我們祖先對世界文明的偉大貢獻,豈容篡改!”向仲懷即刻去日本協調,但日方避而不見。
“科學研究只有第一,沒有第二。”
“你不把這個事情做成,歷史上沒有第二次機會。”
這不是一根絲的爭奪。一場圍繞絲綢之路的爭奪戰悄然打響。
21世紀絲綢之路必須從中國出發!向仲懷又一次決定“我們自己干”。
120多名技術人員和項目組300多名工作人員(每天工作12個小時以上),苦戰100天完成基因組計劃,中國率先繪出家蠶基因組框架圖,比日本的計劃提前了一年。
2008年,向仲懷帶領團隊繪制家蠶基因組精細圖;又兩年,完成多項基因組圖譜。2011年,當年日本基因組計劃的首席科學家三田教授來蠶學宮工作,日本東京大學島田教授感慨地對向仲懷說:“我們現在已沒法同你們競爭了!”
這是全世界最大的家蠶基因庫
“蠶學宮”坐落在西南大學校園內,外形古樸壯觀,令人敬仰。這里是桑蠶之宮,“家蠶基因組生物學”國家重點實驗室在此,每年來自世界各地的科學家來此取經交流。
蠶學宮散發著濃郁的歷史與人文氣息。一樓大廳右邊,有袁隆平送來的巨幅湘繡《國魂花魁》,鐫刻于金絲楠木的《蠶學宮賦》,——“入此門兮情何以寄,登此殿兮君誰與師”;大廳左邊,一幅氣勢恢宏的國畫《雄關漫道》,“開始他們準備畫白帝城,我不同意。雖然景觀好,但白帝城托孤,和這里不搭。”向仲懷說。
雖然退了,向仲懷每天依舊按時上下班。“他坐在這里,大家才安心。”老師們這樣說。
辦公室側邊的會議室里,一幅臨摹的《蘭亭集序》很獨特,當年王羲之在繭紙上完成這一鴻篇巨制,如今向仲懷在轉基因的繭紙上一揮而就;還有一幅三人合影照,向仲懷、袁隆平和吳明珠,三位院士,三位都畢業于西南大學,都做育種。
歷史在這里匯聚并開啟。
向仲懷帶我們到去看桑樹。桑樹室非常涼爽,空調日夜開著。幾百顆桑樹,栽在幾百個玻璃瓶里,它們還沒一顆豆芽高,那么稚嫩,綠得那么純粹。它們的科學價值不遜于家蠶。
從蠶學宮出來,穿過一片不大的湖,上一小段兒緩坡,就到了家蠶基因資源庫。這里近740個品系的家蠶,“是全世界最大的家蠶基因庫,也是最漂亮的,”向仲懷介紹。
基因庫大樓一側是工地,路邊堆滿鋼筋。在建什么?“這里是最早的基因庫,我進大學那會兒,蔣老就在這兒培育、研究家蠶遺傳學,后來很多院校的基因庫相繼關了,只有我們的一直保存了下來。”向院士繼續:“現在學校要重建,恢復當年的樣貌,算是歷史文物了。”
5層樓,30間蠶室,每間都養了蠶。孵出剛5天,蠶像一只螞蟻那么長,黝黑,從覆蓋的桑葉下面慢慢爬上來。它們一天翻一倍地長,25天長大,那時色彩斑斕。
這里保存著全世界90%的家蠶品種,有從日本、美國送來的,還有一部分是過去保存下來的,另一部分為“我們新發現的品種”。
“如今要是哪個國家,哪個地區發現了有新品,別人都會送來,因為我們是全球最大的。”向仲懷說。
這是全世界重要的寶貝,“我們無論如何要守好。”

要求女兒女婿從日本回重慶做科研
準備離開家蠶基因資源庫時,幾位年輕科研人員把向院士送出來。向院士不斷叫他們回去。
差不多走了五六步,向院士突然轉身走回去,走到他們面前,輕聲說:“你們有問題就來找我,有什么問題,都可以來辦公室找我。”
向仲懷對這里的一切,對這里的每個人都傾注了感情。
他說過這樣一段話: “為什么自己從日本留學回國后其它地方給我好的位置,我也不去呢?因為我總覺得,蔣老先生教給了我們這些,又教了我基因庫這一整套,我離開這里,對不起老先生,也對不起學校。”
7月17日上午,在他辦公室,他再次談到這一問題:“我到哪里去都比在這里的待遇要好。但是,我的根在這里,我的土壤在這里,我所有的研究和團隊在這里,基因庫在這里。這些都在這里,我為什么要走?!”像每一種珍奇之花,必須生長在適合它的獨特土壤和環境中。
據介紹,向仲懷不僅自己回來了,還要求在日本的女兒和女婿放棄在日本的工作,回到自己出生的地方,回到西南大學做科研。
向仲懷從辦公桌上抽出一本書——他的博士論文,封面是日文,日期2000年6月。這個論文很有故事。日本非要向仲懷拿一個博士學位,他多次拒絕。1994年,日本方面希望他過去,給三個月時間,每月40萬日元,他再次拒絕,那個時候向仲懷已經是博導了。“1999年,我當年留學的老師把幾位教授找來,提出要我一定拿這個博士學位。他說:這個學位,對你沒有好處,但是對我的學校有好處,我這個學校一定要你這個博士。既然我的老師都出面了,我再無法拒絕,就把當年的研究當論文,我的博士學位比我的博士生拿學位還要晚。”
“您的初心是什么?”
“把祖先留下來的產業牢牢地掌握在我們自己的手中,好好守住這份遺產。”
談到人生感悟,向仲懷說:“自己該做什么一定要清楚,位置擺正,不要著意去追求什么,不為名利所困,這樣路就平坦了,自己這樣去做,慢慢地總會遇見好的機遇。做一件事情不能像抽煙一樣,抽完一支就扔了。”
多年前,中國蠶桑代表團赴印度考察,向仲懷為團長,當印方向他行“吻足禮”,并稱他為“現代絲綢之父”的時候,向仲懷謙遜地說“我只是絲路駝隊的一枚駝鈴”。
向仲懷在他譜寫的《絲路駝鈴》這首歌曲中唱到:駝鈴叮當,原野回蕩,絲綢古道,笛聲悠揚……

 

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