鍾揚：青藏高原上的「種子方舟」

9月25日，一位植物學家的車禍遇難讓人們重新認識到一顆植物的種子和一場科技革命間可能存在的聯繫，也讓鍾揚這個名字定格在了尋找野生植物種質資源的無盡長路上。

獼猴桃的故事

如果不是當天凌晨趕赴銀川機場的路上的意外，53歲的復旦大學生命科學學院教授鍾揚將很快回到西藏繼續收集種子，而之前他已經在新疆待了20天。作為一個致力於青藏高原野生種質收集的學者，他的常規生活就是不斷輾轉在路上。這和他植物學家、生物學家的身份多少有些不符，因為後者通常是實驗室超人，也是科研成果的寵兒，但鍾揚不滿足於這些。

他本是中科大79屆少年班的學生，學習無線電工程，後來在日本國立綜合研究大學取得生物科學博士學位，他在這個學科中的建模和計算能力多少得益於本科專業。你能在圖書館裡搜到他90年代主筆過的著作，《分支分類的理論與方法》和《數量分類的方法與程序》，看似和他後來的興趣並無關聯。數量分類學在90年代的生物界風光過一時，這是用相當於計算與0和1的程序語言來描述植物的特性，為植物量身定做各自的矩陣，讓計算機來跑，以證明種群遺傳關係。但它的弊病是不可重複性，因為你無法完全把靠主觀判斷的「果實較大」「果實較小」扔進0或1的範疇。

9月25日在車禍中遇難的植物學家鍾揚

「一個基因可以為一個國家帶來希望，一顆種子可以造福萬千蒼生。」這是鍾揚在很多科普現場中重複的箴言。他經常舉一個例子，1984年，他被分到中科院武漢植物研究所，所里的一個重頭研究對象是獼猴桃，它是1904年由英國的傳教士和那些專門來尋奇花異草的外國「植物獵人」在宜昌農村意外發現的，這種沒有人吃的東西被英國人剪了20根枝條帶了回去。

意想不到的是，這些「植物獵人」在獼猴桃枝條上破天荒發現了雌雄異株的可能性（大多數植物是雌雄同株），並得天眷顧地在紐西蘭用三根枝條雜交成了今天佔據全球的Kiwi Fruit，而宜昌農村的那些結著神秘奇果的樹雖然是獼猴桃的母體，卻失去了宣示主權的先機。儘管中國也能培育風味不錯的獼猴桃，但世界只認紐西蘭Kiwi Fruit為其宗。獼猴桃在紐西蘭取得成功是來自中國的一個植物基因，這個被帶去的植物成了廣義上的「種子」，就可被視作植物種質資源的一種。

這到底是「偷」還是「引進」？很難說。在100年前主權和國土雙雙旁落的時期，英聯邦植物學家在中國的邊遠農村以及南亞的熱帶雨林與他們見所未見的珍奇物種初次會面，就順便帶了回去，他們畢竟反覆篩選出了獼猴桃最優良的品種，並巧妙地將其英文名Chinese gooseberry改成了Kiwifruit。鍾揚曾說，這種例子如果再在當代中國發生，那將是這一代生物學家痛心疾首的事情。

遺傳學與植物

在復旦大學生命科學學院，鍾揚是輾轉在三套體系下的重要學者：生態與進化生物系、生物多樣性科學研究所、生物多樣性與生態工程教育部重點實驗室，這些都是一套人馬三塊牌子。如今的系主任盧寶榮回憶，他和鍾揚相識時正好是復旦在生命遺傳科學領域日臻成熟壯大的時期。2000年，院里的元老級人物陳家寬把盧寶榮、鍾揚和李博共同引進，四個人在復旦的校園裡西裝筆挺地拍了一張意氣風發的合照，自稱「江南四才子」。當時的盧寶榮在菲律賓的國際水稻研究所繼續追逐著一場亞洲水稻的綠色革命；李博在日本做博士後並正要前往美國；鍾揚正任武漢植物研究所的副所長，是個副局級的幹部。

「陳家寬那時在蘭州大學的乾旱研究所國家重點實驗室兼任所長，他們那裡有『西北三雄』，所以我們叫自己『江南四才子』。」盧寶榮說。當年的生態與進化生物學系有個前身叫環境資源系，但正處低潮，四人進行了大刀闊斧的改革，並確定了將來要實現的三個方向，其中一個就包括了種質資源的研究。種質資源幾乎是所有重大研究成果的基礎，它可以被看作是物種遺傳信息所在的一種載體，國際植物學界的一大熱詞「基因庫」某種意義上也叫種質庫，它除了保存宏觀的實體種子，還有大到植株小到花粉，甚至微觀到DNA的樣本。當今的資源戰一定意義上是基因戰，由煤炭、礦產等可再生資源演進到以微米、毫米計的種質資源，是科技發展推動人們去重視的必然結果。

鍾揚的特長是生物信息學計算，如果說進化是一個機遇，那麼鍾揚的研究範疇是遺傳或者說基因突變的發生概率有幾，最後都轉化成0和1來表現。盧寶榮對他的印象是「一個怪才，興趣足夠廣泛」，對於遺傳學的統計興趣足以讓他想像一切生物的基因突變的原理，不單單是植物，他還曾經想研究大熊貓不斷啃竹子是不是有家族抑鬱症。「不過還暫時沒有結論」，盧寶榮笑笑，這位同事的奇思怪想以及大膽假設時常讓系裡大開眼界。

2004年，鍾揚作為參與者之一在《科學》雜誌上發表文章《Molecular Evolution of the SARS Coronavirus During the Course of the SARS Epidemic in China》，他基於結構信息的進化分析新方法，研究了SARS病毒致死的進化機制，得出兩個作為罪魁禍首的突變基因。那年，他翻譯的美國歷史學家約翰·巴里的著作《大流感——最致命的瘟疫史詩》正逢其時，他幽默地在科普演講中形容：「和人類對峙的另一方叫自然，派出的『生力軍』叫作流感。」而科學家的任務就是和病毒賽跑，只是當時，他正開始一個畢生的情結，就是和野生種質資源的蔓延式滅絕賽跑。

「以前課題組說研究要聚焦研究材料，但是鍾揚的特長在於計算方法學，是生物信息學方面的領軍人物，把國外流行的phylogeny（系統發育學）的計算方法引入到國內物種的分類和系統學研究上。一種方法，越是能同時用於微生物、植物和動物的有效計算，越能證明它有廣譜的意義。」盧寶榮說。

半路出家的「種子獵人」

在鍾揚所活躍的演講舞台上，他經常向人們普及DNA和基因的知識，讓門外漢對他的研究方法摸不到頭腦：他到底是採集種子的，還是一個像達爾文的後繼者那樣思索著人類頂層進化奧秘的生物學家？

有一次他在復旦的一個EMBA班上做一個叫《基因·進化·哲學》的演講，舉了個在學界耳熟能詳的例子：上世紀50年代的生物學家都夢想著揭開DNA的神秘面紗，女科學家羅莎琳德·富蘭克林在實驗室用X光晶體衍射拍到了DNA的照片，那是雙螺旋結構的一個X形的對稱的斷面，這位大方的女科學家毫無保留地將照片給後來的諾獎得主詹姆斯·沃森看了一眼，他驚呼：「這就證明了我苦苦追求的雙螺旋結構是正確的！」他以700多字在《自然》上發表了享譽世界的通訊，並換得諾獎，但這份榮譽里沒有富蘭克林。

「20世紀的科學如果有三大進步的話，我想排第一的是愛因斯坦（的相對論），排第二的就是雙螺旋結構。富蘭克林在諾獎頒發的5年前患乳腺癌去世，無論今天我們如何回憶歷史，她都和這些榮譽無緣。」鍾揚說。無論如何，諾獎是不會追授的，這個例子也恰好揭示一個無奈的現實，在刻著那些寥若晨星的大名的科學豐碑的背面，是多少無名的奠基者在做著搬運工的事，但歷史只會篩選出一篇文章或一座獎盃作為銘記的參考，錯過了就永遠錯過。

鍾揚深深明白這一點，所以對於成果有他自己的看法，他的同事和學生都認為他是淡泊名利的人，只有這樣的人才會選擇去野外採集種子這種「70年代的老先生才會幹的老掉牙的事」。「你知道現在的科學家都做些高精尖、高大上的研究，立即可以驗證假設、發表成果的，所以做他的博士時甚至我們都覺得煩了，因為你去野外採種，採得再多那都不是你的成果，成不了論文畢不了業啊！」鍾揚的藏族博士之一拉瓊這麼說。

活躍在演講舞台上的鐘揚

正如他在《種子方舟》的演講里這樣描述收集種子的意義。「假設在100年後大家發現西藏有一種植物有抗癌作用，但由於氣候變化已經沒有了，但是100年前一個姓鐘的人採過，那時沒有人在乎你是不是教授，反正終於發現了那個罐子，裡面有5000粒，拿出來一種只有500粒能活，最後只有50粒能結種子，那個植物不就恢復了嗎？」但絕大多數可能是，這個植物還在，那麼科學家就連這種嘗試都不用做，收集種子純粹就是為未來買一個保險，只是總得有人去做。

鍾揚和西藏的結緣始於剛進入復旦的第一年，而使他成為青藏高原野生種子收集的代言人是緣於一個契機。2002年上海市農業投資的大手筆項目「上海農業生物基因中心」正式啟動，亦被稱作「雜交旱稻之父」的中心主任羅利軍聯合各個科研單位，想儘快把這個基因庫填滿，他知道西藏有一本叫《金珠本草》的藏葯書，成於1840年，內載藥物多於《本草綱目》。「當時我們就覺得不僅是農業資源，應該拓展到生命科學，正好鍾揚的藏族博士扎西次仁從復旦畢業回藏，我手頭有點經費就給了他這個項目，讓他對照著書儘可能去收集資源，但是鍾揚對此興趣極大，自發在藏大組織團隊去採樣。」羅利軍告訴本刊。

盧寶榮和羅利軍都認為，鍾揚並不是一個正統的種子採集者。在生物界有的人一輩子就採集種子、製作標本，鍾揚並不是，但他最難得的貢獻是在西藏培養了一批當地的採集生力軍。雖然我國從五六十年代就開始在組織科考隊考察各種極端環境下的生物資源，但是西藏並無本土的科研力量做這些事。「中科院植物研究所至今保存有100萬份植物標本，那是解放前就開始做的，採集種質是一個漫長的過程。國家早意識到種質對改良品種的重要性，從國家級到省市級，已建立起一個種質資源系統。」盧寶榮說。

對於生物學家、植物學家來說，有兩種途徑可以通過種質資源來研究課題，一種是利用各地標本館已有的標本和種質庫儲存的樣本，回到實驗室研究，這一方法本身就有一批強大的採集力量做野外奠基，服務於一些科研單位；另一種是親自採集，因為對於有些科學家而言，他需要從全程上都自行把控，以充分驗證自己的研究。羅利軍認為鍾揚是屬於後者。「比如說擬南芥是世界上海拔最高的模式植物（相當於果蠅、小白鼠），很多科學家想得到它以檢測裡面有別於低海拔擬南芥的特殊基因，這就相當於一個人每往一個高海拔去抽自己一管血，來研究人對極端環境的應激反應。鍾揚就是要親自去找那種東西，他只相信自己看到的東西。」

青藏高原：種子富礦

青藏高原有1000多種植物特有種，從來沒有被徹底盤點過，就連世界首屈一指的種質庫英國皇家邱園也找不到一顆西藏的種子。要盤點這些生物家底並不容易，僅收集種子樣本一項，一年就至少要收集600個物種，每一個物種樣本都要收集5000顆種子，不同的樣本種群所在地相隔的直線距離還不能少於50公里。按此計算，鍾揚一年至少行走3萬公里。

青藏高原是國際生物多樣性的熱點地區，在全世界第一批確定的20多個生物多樣性熱點地區中，我國就有3個，其中最為重要的是以橫斷山區為特徵的青藏高原。青藏高原的植物數量按科的等級有212科，占我國的32.9%，在屬的等級它佔到38%，其中有6000例能結種子的高等植物，占我國的18%，其中更有1000種是只有西藏才有的特有種。

10年來，鍾揚和他的團隊收集了上千種植物的4000萬顆種子，存放在各地的種質庫冰庫中，可保存100年到400年不等。他們用3年時間，將全世界僅存的西藏的3萬棵巨柏登記在冊。前年，鍾揚團隊終於在反覆考證後進入了夢寐以求的墨脫，一個離中印邊境25公里的地區，50年來植物學家很少涉足。即使是在珠峰和日喀則之間，需用7天時間騎馬進入的嘎瑪溝，百年來都未有植物學家留下記錄，所以藏區的物種量被認為是低估了的。

中國西南野生生物種質資源庫

而在國外，野外訓練幾乎是植物學家的第一道門檻。曾經在澳洲有一位紐西蘭裔著名教授拒接了鍾揚的一個學生的留學申請。「對方嫌我們底子太薄，說我們研究生去野外訓練的時間太多。而他本人，高中的時候就把南極、北極都去過了。後來我才知道他父親是紐西蘭古生物學會主席。」鍾揚在一篇散文里這樣寫，其實，他們一直在尋找的很多仍未被發現的特有種都是在殖民時代的英聯邦科學家的文獻里看到的，這種差距讓他更明白在藏區培養播種人才的重要性。

現西藏大學生物學系的副教授拉瓊是鍾揚第二個在復旦培養的藏族博士，他說起西藏曾經的生物學研究力量，寒磣得叫人咋舌。上世紀90年代初，拉瓊作為西南師範大學的生物學本科生分配到藏大生物系做教師，「當時甚至還有很多老師是大專畢業的，在那裡教本科生，教得很簡單」。直到2003年，這種情況有所改觀，拉瓊得益於學校和挪威卑爾根大學的一個合作項目，去那兒讀了3年碩士，課題是「青藏高原生物多樣性研究」，2006年回西藏，鍾揚已經是那裡的援藏教師，並幫助藏大獲得了第一個國家自然科學基金。

鍾揚十分高興能夠遇見這麼一個有著國際化視野的藏族青年教師，彼時的藏大生物學系甚至還沒有碩士點，他將拉瓊視作可在當地生根發芽的「種子」，連著好幾年慫恿他報考復旦的博士。「2009年有一次，他在拉薩飛上海前在機場突然給我電話，又催我說，這個讀博的事你考慮得怎麼樣了？」他總覺得鍾揚對培養藏族學生有著特殊的熱情，2011年當他真的考上了復旦植物學博士，才真正領略到野外採集所費的苦功。

在無前人可循跡的西藏高海拔地區，這個三四個人的團隊往往開車就走，大海撈針一般找植物。雖然每次出野外會列一份基本的工作清單，但往往被無規律可循的物種分布所打破，參照英國邱園所定的國際標準，每種樣本的種子數量應在5000顆，但這在一個種群都分布稀廣的西藏是成倍的難度係數，有時他們只能找到500顆。

就拿收集海拔4000米以上的香柏為例，他們在高速公路上開到盡頭，就走搓板路，睡連藏民都不住的氂牛皮搭建的帳篷。因為嚴重缺氧，帳內的煤油燈根本點不亮，加了更易燃的酒精，也勉強只燃了1分鐘。蓋著3床被子仍然冷得瑟瑟發抖，幾乎不能合眼。長期在這種條件下，鍾揚因為非土生土長，心跳降到每分鐘44次，他曾在演講里講他總結過18種高原反應。「長期出野外，這都是有可能的。」拉瓊說。

高原上的偶遇

2011年，他們拿到了一個國家自然科學基金的重點項目，課題名為「青藏高原極端環境下植物基因組變異及適應性進化機制研究」，開始尋找一種叫鼠麴雪兔子的植物，被記載生長在海拔6000米以上，它是雪兔子（雪蓮的學名）中長得最高的物種，他們的目的是找出這種植物之所以適應最高海拔的變異機制。其實他們在每個海拔點上採集同一個物種都有一個共同的目的，即論證它們在不同生境里的遺傳進化關係，這就要求精細的取樣策略和足夠豐富的樣本以達到後期的準確度。

「我們從珠峰大本營周圍沒有找到，再往裡走終於看見了武警崗，百般交涉後他們答應由一個武警帶領我們進山，我當時覺得鍾揚不是藏族不熟悉山情，進去了也沒多大意思，可能還會有危險，我建議他待在帳篷里我們進去，他就說了一句話：『你能進我也能進，你能爬我也能爬。』當時還惹得我不高興。」拉瓊回憶。那些無人區的採集很可能無功而返，而生命的冒險不是開玩笑的。

最終他們在一處5400米海拔的冰川退化後裸露的岩石縫裡看到了這種高僅10厘米、長著灰白小絨球花朵的不起眼植物，花形和大小几乎如同拇指，那就是鼠麴雪兔子，這個發現把團隊樂壞了。它應對著極端環境下的所有特徵，低氧、強風、高海拔、強紫外線、晝夜溫差大，所以對一個種群內遺傳變異的表達會非常清晰和凸顯。在生物學研究的應用階段，獲取好的資源是最難的一個環節，如果袁隆平沒有發現海南的那株雄性不育的「野敗」，雜交水稻也許不會在那一節點誕生。

鼠麴雪兔子

野生種質的收集並不像糧食作物的野生近緣種的收集，後者更可能快速地運用於農業育種改良，效果是立竿見影的，而在青藏高原上尋找種子是另一回事，它無法讓你立即「變現」。鍾揚的第一個藏族女博士德吉告訴本刊，在西藏高原，屬種鑒定很困難，有些植物必須等待花期才能鑒別它的種屬，「即使同一個物種，在不同的海拔梯度上的生長周期不同，拉薩的開花了珠峰的還沒開，那麼就得分開採，今年沒採到再等來年。距離太近的樣本基本上在遺傳關係上是一樣的，那麼你也不能采，只能往前走」。

所以針對一個物種的採樣策略，越是得在多種生境里采多種族群，每個族群的種子採集得越多，就越是全面地表達它的遺傳多樣性。在高原上採種和在平原上有很大區別，上海辰山標本館的研究員葛斌傑時常在華東地區採樣，他這樣形容道：「採樣並不是把上千粒種子從一棵樹上剪下來，採樣的目的是保存遺傳多樣性，不然就好比人是一個種，你把所有中國人的DNA采完給火星人，說這就是人??全球有30萬個植物物種，在不同的生境和環境因子下同種植物的表現形態不同，西藏的種群數量比較少，不知道下次碰到會是什麼時候，所以在同種里多采會有難度。」

他是這樣解釋遺傳學功底和採樣策略之間的關係的，比如說生長於舟山東極島上的薜荔，一種無花果屬的植物，它是靠一種共生的榕小蜂授粉來播種，每年花期時榕小蜂載著花粉向東海沿海擴散，「經過遺傳學分析，可以得出東極島是遺傳多樣性較高的源頭，所以要保存這個種，當然應該往東極島採種」。

而德吉覺得，收集種子的最終目的除了為科學家自身的研究服務，更長遠的價值在於保護瀕危物種，也就是前面說的為未來買個保險。形象地來說，就是「通過一種分析計演算法來評價一個種在遺傳上的遠近，如果是兄弟，那麼在遺傳信息上會有疊加，而有些物種隔了很遠，無法交流就導致其遺傳關係特別單一，而獨立的種群就預示著可能瀕危，所以我們就要保護了」。

沒有硝煙的種質戰

鍾揚團隊就是一邊在研究自己的課題，一邊在為國家的種質庫提供資源，只是後者可能是為後人做嫁衣，耗時長，經費又少。「世界上有多少玲瓏的花兒，出沒於雕樑畫棟；唯有那孤傲的藏波羅花，在高山礫石間綻放。」這首藏語詩經常在他們的團隊里傳誦。鍾揚曾經在演講里雙眼發光地宣稱，他們對青藏高原植物的研究再次印證了達爾文的正確。「這是真實的科學，在青藏高原那種極端的地方，完全是自然選擇的結果，那種環境下中性選擇的意義都被極大地降低，全部要靠優秀的基因在那裡表達。」

七年前，鍾揚團隊參與了科技部的重點項目「青藏高原特殊生境下野生植物種質資源的調查與保存」，項目由中科院昆明植物研究所牽頭，聯合各科研單位收集青藏高原的野生種質，保存於所里的西南種質庫。西南種質庫從種屬規模上來講是亞洲第一的野生植物種質庫，建成於2007年，其採集標準和軟體系統建設一定程度上脫胎於英國皇家邱園的指導，是與國際接軌的。這個項目是國家首次對青藏高原的植物家底進行系統收集和標準化保存，5年後結項時共留存有近11萬份包括了種子、標本和DNA材料的種質資源，種子的份數占青藏高原分布種子植物科種屬的63%。

英國皇家植物園——邱園

在英國皇家邱園受訓過的西南種質庫採集部主管蔡傑告訴本刊：「每種種子至少5000顆的標準是邱園的，但是青藏高原上的一些特有種群如果采不到5000顆，我們就要求500顆。採集信息是一張比較複雜的表，你要填寫盡量完整的信息鏈，才是高效的樣本。《歐洲植物志》做到第二版的時候，物種分布量直接打到版圖的點上，他們能通過標本數量來推演分布集中的區域，甚至模擬氣候變化。」

世界範圍的種質資源賽在發達國家一直不見銷煙地進行著，耗資8000萬英鎊的英國邱園「千年種子庫合作計劃」（Millenium Seed Bank Partnership）就旨在以技術輸出的方式納入各國的種質資源，並計劃在2020年收集到全世界25%的植物物種。2008年挪威在北極圈斯瓦爾巴特群島上的「世界末日種子庫」又轉移了同行的目光，該庫按照美國國家黃金儲存庫諾克斯堡的安全模式建造，外面包圍著一米厚的鋼筋混凝土牆，隧道里有數道安全性能極高的密封門。

這裡是北極的永久凍土帶，自動溫控系統會使空氣交換機和製冷設備交替工作，把溫度常年控制在零下18℃，據說儲存期限最久的應該是高粱，大約能存放1.95萬年。2011年日本海嘯後，岡山大學大麥胚質研究中心決定將575個樣本送入到「末日種子庫」中，然而其僅是紛紛登上這座「種子方舟」的110個國家之一。農業大國對於種子的情結可謂深入骨髓，誰知道這些沉睡的種子不會促發第二次綠色革命？60年代，僅僅由於墨西哥國際小麥發展中心的諾曼·博洛格（Norman Borlaug）發現了一顆小麥近緣種的「矮稈」基因，從此改變了它易受風倒的弊病，並掀起增產的大革命。聯合國糧農組織的統計資料顯示，截至2010年，全世界有近1750座種質庫。

挪威斯瓦爾巴特全球種子庫

有一個故事經常被中國致力於種質資源保護的學者提及，1974年9月，美國派出一個植物代表團訪問中國，其中有著名大豆遺傳學家布爾納德，當他從上海虹橋機場離開中國時，在候機樓邊上採到一株野生大豆並帶了回去，這株大豆就是現今轉基因大豆的藍本。30年後，我國放開了大豆進口限制，轉基因大豆進入中國市場。獼猴桃的故事總是不經意間就擺在了眼前，任意分布的種質資源本身沒有專利，但被「高精尖」轉化為成果後，就有了專利和定價權。

10月的一天，本刊記者在上海西南角的上海農業資源基因中心遇到在此做博士後的夏輝研究員，他在復旦讀研時也曾受教於鍾揚。這裡小規模地保存著7種農作物的樣本，可是光水稻就有22萬份，和外頭和煦的秋光相比，庫內的空氣乾燥、黝黯又凜冽。「你看，我們收集到現在也只不過幾個物種。」夏輝說。

在四五個不同的零下溫度的庫房裡，所有樣本被封存在小鋁錫袋裡，貼上序列號，檔案般齊整地列在不鏽鋼貨架上??夏輝感嘆，有特色的種子有時可遇不可求，而青藏高原的種子會充滿潛質，「應該說鍾老師現在做的工作是個鋪墊，等收集完了，就是他擅長的數理分析了，未來十年可能碩果累累」。他也補充了一句：「雖然他的團隊會繼續收集和研究，但在配套資金上，誰出面申請是不一樣的，所以這也是個問題。」

（圖片來自網路）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！

本站內容充實豐富，博大精深，小編精選每日熱門資訊，隨時更新，點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧！

請您繼續閱讀更多來自 三聯生活周刊 的精彩文章: