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【“喜迎二十大 厦大这十年”之见证不凡】实现更多“从0到1”的突破
发布时间:2022年09月21日 来源:宣传部

【编者按】

党的十八大以来,我国高等教育改革发展成效显著。厦门大学踔厉奋发、勇毅笃行,在中国高等教育发展史上书写了精彩的“厦大篇章”。

为此,党委宣传部推出“喜迎二十大 厦大这十年”之“见证不凡”栏目。本期为第四期,我们推出基础研究篇,通过三个科研团队潜心攻关的故事,带你感受这十年来厦大基础研究的发展。接下来,我们还将推出科技成果转化篇,让更多的厦大科学家来讲述这十年来厦大服务国家战略和区域经济发展的故事。


实现更多“从0到1”的突破

“研究一个问题需要多久?”

也许是一天,也许是一年,也许是十年,甚至更久。

厦大从事基础研究的科研工作者们就是选择从更长的时间维度来回答这个问题:他们“十年如一日”,以“钉钉子”的精神,坚守在各自领域的科研一线;他们“十年磨一剑”,以“坐热冷板凳”的劲头,瞄准世界科技前沿,勇攀科研高峰。

创新驱动发展,原始创新是源头。过去的十年,厦大持续加大基础研究力度,不断提升原始创新能力,高水平科研成果接连涌现。

今天,我们一起走近三个科研团队,从他们多年攻关的故事中,感受厦大人矢志实现从“0”到“1”突破的坚守与努力。

对话微型生物,诊脉全球气候

△焦念志院士在海洋碳汇与生物地球化学过程基础科学中心启动会上作主题报告

今年5月,十余名院士专家共同见证我国首个海洋领域国家基础科学中心——“海洋碳汇与生物地球化学过程基础科学中心”正式启动,该中心的领衔科学家,是厦大海洋与地球学院的焦念志院士。

2020年,我国明确提出“碳中和”战略目标。实现这一目标,不能仅仅依靠减排,更要探索通过增汇为减排“减压”的新途径,以保障经济发展。海洋是地球上最大的活跃碳库,理应在应对气候变化中发挥重要作用,但这在IPCC清单中却是个空白。如何实现海洋“负排放”,即“有效增汇”,是摆在科学家面前的一项紧迫任务。

此前,焦念志在研究好氧不产氧光和异养菌的生态规律中,面对已有理论和实际情况相反的困惑,他锲而不舍地从纷杂的现象里挖掘出“蛛丝马迹”,最终在国际上首次提出了“微型生物碳泵(MCP)”储碳理论。该理论开辟了海洋碳汇研究的新领域,被美国《科学》杂志评论为“巨大碳库的幕后推手”。

MCP理论指的是,海洋中有无数个体极小、但数量极大的微型生物,它们能把活性有机碳转化为惰性有机碳从而使碳长期保存在海洋里,即“微型生物碳泵”的储碳作用。

多年来,焦念志带领着他的团队,一直在与这些海洋中“看不见的主角”打交道。

“不能跟着别人跑,不能拿别人的昨天装扮我们的明天。”在焦念志看来,“创新”二字对科研工作者尤为重要。基于MCP理论,这十年,焦念志团队通过大量调查、取证、对比,不断丰富、深化着自身的理论体系,推进科研创新——

2015年,“微型生物在海洋碳储库及气候变化中的作用”项目获国家自然科学二等奖。2019年,“海洋微型生物碳泵”理论及相关增汇措施被纳入IPCC气候变化特别报告,标志着我国一直被国外诟病的养殖环境可华丽转身成为实施海洋负排放的理想场所,提升我国在国际气候谈判中的话语权。2020年,围绕“碳中和”主题,以“海洋负排放”为特色,厦大成立碳中和创新研究中心。2021年,团队在《科学》子刊发文,将以往被错判的“迷失碳汇”从天然水环境污染物中区分出来,为准确评判水体碳汇和实现碳中和目标提供技术支撑。2022年,包括厦大在内的全球33个国家78所高校及科研院所,在焦念志的领衔下发起的海洋负排放(ONCE)国际大科学计划,被纳入“联合国海洋科学促进可持续发展十年”行动大科学计划……

坚持着“开阔思路,严谨求证”的科研原则,焦念志团队始终围绕“海洋碳循环”主题,以多学科交叉的方式开展全链条研究,不断书写海洋新发现,为积极应对气候变化贡献着厦大力量。

用心打磨“一生中最美的艺术品”

△林圣彩院士在讲解葡萄糖通路模型

有“明星药”之称的二甲双胍,是治疗二型糖尿病的常用药物。然而,在很长一段时间里,它的分子靶点始终没被发现,这极大限制了人们对它的应用。

直到今年2月,生命科学学院的林圣彩院士团队“钓”出了答案。

早在2016年,该团队发表的成果就表明,二甲双胍可能通过机体感应饥饿和血糖水平下降时所用的一条名为溶酶体途径的通路来激活AMPK。“当时的研究,相当于追踪小偷进入了大楼,却还不知道他在哪个房间。”林圣彩形象地解释道。

基于上述研究方向,该团队又经过了五年多的探索。他们以二甲双胍为“鱼钩”,生物素为“钓竿”,从细胞中钓出了2000多种“潜在目标”。最后经过逐一筛选、验证,果然找到了二甲双胍的分子靶点——PEN2,证实了溶酶体途径才是二甲双胍激活AMPK的正确通路。该研究为糖尿病的治疗,乃至抗肿瘤、抗衰老药物的研发和应用提供了崭新思路,成果也顺利发表在国际顶级学术刊物《自然》杂志上。

十年来,林圣彩团队深耕代谢生物学领域,不断取得新突破。2012年在国际顶级学术刊物《科学》上发文揭示营养匮乏引发细胞自噬的分子机制,2017年在《自然》上阐明细胞感应葡萄糖水平并调控代谢的分子机制,2022年《自然》发文,破解“明星药”二甲双胍靶点……他们致力于解析“生命的密码”。

“每个蛋白质都有一万种功能。”这是林圣彩最常说的一句话。这句颇有些哲理的口头禅,成为了课题组许多学生进入科研领域的启蒙。博士生瞿琦笑着说,“一开始听不懂,但跟着老师们做了几年研究后,好像越来越能体会其中深意了。”

林圣彩的实验室不大,但每个人都步履匆匆,穿梭于不同的实验台。实验室外的走廊上,团队发现的“葡萄糖感知通路模型图”贴在了显眼一处。当有人前来参访时,林圣彩常会带到此处讲解。指着这幅图,林圣彩说,“这是我一生中最美的艺术品。”

7年长跑,再现富勒烯“惊喜”

△谢素原院士在实验室指导学生们

2015年,博士生郑建伟遇到了一个尴尬的情况——他在实验中得到了一个近乎“完美”的原始数据,然而这个结果无法被重复。

就在实验的几天前,化学化工学院的谢素原教授在走廊上送给了袁友珠教授5克富勒烯,让他交给学生做实验,测试富勒烯能否促进乙二醇的高效制备。领到这一任务的学生,就是郑建伟。

在当时,富勒烯极其稀有,价格堪比黄金。执行力强的郑建伟不负所托,很快做出了令人惊喜的结果——原本需要在高压环境下才能实现的合成气制乙二醇,竟然在常压下实现了。乙二醇是制作涤纶、塑料、汽车防冻液等日常用品的重要原料,与社会民生息息相关,如果能在常压下实现乙二醇的制备,想必将是一项重大突破。

可当大家激动地准备重复实验时,却发现,怎么也无法复现结果,“到底是哪里出了问题?”

为了解开这个谜题,三代研究生、六个课题组合作接力,开启了一场长达七年的科研“长跑”。七年间,发生过不少插曲。据参与研究的学生回忆,有一次,原定1000小时的实验,做到第960小时,设备突然坏了。大家只好憋着一股劲儿,重启了一遍实验。清冷的实验室里一直重复着机器的启动声、关闭声,实验从2020年暑假,一直持续到2021年的春节。

幸运的是,七年后谜题终被揭晓。他们发现,原来技术的核心在于将富勒烯与铜催化剂相复合,“我们现在把它叫做电子缓冲效应”,袁友珠说。

今年4月,相关研究成果发表在《科学》上。论文发表前夕,为他们审稿的《科学》杂志副主编Phillip D. Szuromi发来电子邮件,写道:“多亏富勒烯,持续保持科学惊喜!”

从发现“张力释放”和“局域芳香化”原理来稳定新型富勒烯,到发明多段燃烧合成法大规模制备多种富勒烯及其衍生物,再到将富勒烯应用于实现乙二醇常压制备……多年来,谢素原团队始终深耕团簇化学领域,面向社会产业需求,不断突破富勒烯研究的“舒适圈”。


采访手记:

小到细胞中的一个信号分子,大到影响全球的气候变化……十年来,众多科研领域都活跃着厦大科技工作者们的身影。

“做研究什么最重要?是思考和创新。”“要靠数据说话。”“无数的科研工作者产出无数张‘纸’,摞在一起就是人类向上的一大步。”……采访中,一句句朴实但饱含深意的话语,传递出了广大厦大科技工作者敢为人先、严谨治学、集智攻关的科学精神。

十年很长。在过去十年里,厦大不断深化科技评价体制改革,积极开展国际科技合作交流,加快建设重大创新平台,大力培养科技创新人才,不断推进高水平科技自立自强。田中群院士团队研发出便携式拉曼光谱快速检测系统,孙世刚院士团队建成了国际上首个红外自由电子激光反射吸收光谱实验线站,韩家淮院士团队系统阐明了细胞程序性死亡关键机制和生理功能,戴民汉院士团队与国内外合作者全面总结了全球近海碳源汇格局和控制过程……一大批原创性的科研成果竞相涌现。

十年也很短。岁月更迭,但厦大科技工作者们初心未改。坐得住冷板凳、下得了苦功夫,他们手执一支创新之“笔”,不断绘就着科技强国的时代画卷。(曾文萃)

数读十年:

【科研项目】

——累计到位经费近110亿元,年均增长率13.74%,十年增幅近200%。横向项目到位经费年均增长率为15.15%,纵向项目到位经费年均增长率为12.05%。

——累计牵头承担国家自然科学基金项目3199项、科技部项目133项。累计主持重大科研项目(立项金额≥1000万)58项。

【科研平台】

——累计新增国家级平台10个、部级平台6个、省级平台67个。目前我校拥有国家重点实验室平台4个、国家工程实验室1个、国家工程技术研究中心1个、国家地方联合工程实验室(研究中心)5个、国家级协同创新中心(牵头)2个、国家产教融合创新平台1个、国家野外科学观测研究站1个、福建省创新实验室2个。

【人才团队】

——新增两院院士(全职)5位。

——新增国家自然科学基金基础科学中心2个。

——新增国家自然科学基金创新研究群体7个。

——新增国家杰出青年科学基金36项,优秀青年科学基金67项。

【奖励荣誉】

——获国家自然科学二等奖7项。

——获省部级一等奖30项。

——3人获何梁何利科学与技术奖。

——获全国创新争先奖6项。

——获中国专利奖7项。

——3人获中国青年科技奖。

——5人获科学探索奖。

——获全国抗击新冠肺炎疫情先进集体1个。

【科研成果】

——累计在NatureScienceCell及其子刊上发表论文近300篇,其中NatureScienceCell正刊20篇。

——累计国内授权专利6055件,国际授权专利147件。近十年,国内专利授权数增长170%。2020年,我校成功入选首批“国家知识产权示范高校”。

本期文字:曾文萃

视频制作:林小龙、杜 筠、李玲贤、李健城

厦门大学党委宣传部出品


【往期文章】

1. 【“喜迎二十大 厦大这十年”之见证不凡】教学改革创新的厦大探索:

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2. 【“喜迎二十大 厦大这十年”之见证不凡】青年教师的成长密码:

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3. 【“喜迎二十大 厦大这十年”之见证不凡】人文社科繁荣发展的“厦大现象”:

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【责任编辑:曾文萃】
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