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20世紀(jì)50年代初，在美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)攻讀博士學(xué)位的馬世駿收到了來(lái)自老朋友欽俊德的信，邀請(qǐng)他回國(guó)加入根除蝗蟲的戰(zhàn)斗。

那時(shí)的中國(guó)大地蝗災(zāi)頻發(fā)，與水災(zāi)、旱災(zāi)并稱為三大自然災(zāi)害。1949年前，黃淮地區(qū)平均每隔三四年就出現(xiàn)一次大面積蝗災(zāi)。1943年，僅河南一地，飛蝗就吃光了7個(gè)縣的莊稼。無(wú)數(shù)人背井離鄉(xiāng)，踏上逃荒之路。

新中國(guó)成立初期，各級(jí)政府積極動(dòng)員，以人工為主、藥械為輔，盡最大努力試圖把蝗蝻（蝗蟲的若蟲）消滅在起飛之前。然而，人力終究有限，蝗害依然猖獗。

懷著對(duì)祖國(guó)和同胞的憂心與牽掛，馬世駿于1951年底從美國(guó)回到中國(guó)，加入了欽俊德所在的中國(guó)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)生物研究所昆蟲研究室（1953年發(fā)展為中國(guó)科學(xué)院昆蟲研究所，1962年并入中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所）。在這里，他接受的第一個(gè)任務(wù)就是治理在中國(guó)肆虐了兩千年的蝗災(zāi)，他與欽俊德等科研人員一起投入了這場(chǎng)艱苦的戰(zhàn)斗。

馬世駿。

過(guò)去數(shù)千年間，人類在與蝗蟲的戰(zhàn)爭(zhēng)中一直勝少敗多。這一次，把“科學(xué)”這個(gè)變量引入其中，結(jié)果會(huì)不會(huì)有所不同？

1 不入虎穴，焉得虎子

1952年春天，受馬世駿的指派，陳永林和郭郛兩個(gè)二三十歲的小伙子，從北京出發(fā)，來(lái)到江蘇的洪澤湖畔。洪澤湖一望無(wú)際的湖面，遍布著青翠的蘆葦蕩。

但美麗的表象下，潛藏著巨大的危機(jī)。

連續(xù)數(shù)年，洪澤湖區(qū)都是蝗害重災(zāi)區(qū)。前一年秋蝗留下的蝗卵，一到初春就孵化出密密麻麻的蝗蝻，遍布在深葦、密草和藕塘間。等它們“翅膀硬了”，就會(huì)組成鋪天蓋地的飛蝗大軍，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)造成毀滅性破壞。

兩個(gè)年輕人出發(fā)前，馬世駿囑咐他們：“消滅飛蝗是黨中央交給我們的任務(wù)，不僅是科學(xué)任務(wù)，也是重大的政治任務(wù)。我們要研究飛蝗生態(tài)學(xué)、生物學(xué)，就得深入飛蝗的老巢?！?/p>

就這樣，兩人在蝗蟲的老巢深處扎了營(yíng)。他們選中河堤上一間茅草牛棚，和老鄉(xiāng)養(yǎng)的牛為鄰。當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門多次邀請(qǐng)他們住到鎮(zhèn)上或農(nóng)民家里，但都被他們婉拒了。他們時(shí)刻牢記馬先生的那句話：“不入虎穴，焉得虎子！”

在蒼蠅飛舞、糞臭熏天的環(huán)境里，陳永林和郭郛日夜觀察、記錄飛蝗的點(diǎn)滴動(dòng)向。后來(lái)，尤其儆、龍慶成等人也加入其中，并與當(dāng)?shù)刂位热藛T合作搭建起一個(gè)又一個(gè)工作站，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)逐步摸清了飛蝗的習(xí)性，同時(shí)記錄大氣溫度、土壤溫度、降水等小氣候，獲得大量寶貴的一手資料。

1953年夏季的一天，洪澤湖區(qū)下起了傾盆大雨。陳永林等人躲在湖堤上的帳篷里，心里有些不安。這天本是馬世駿來(lái)檢查工作的日子?？墒翘鞖膺@樣糟糕，他大概不會(huì)來(lái)了吧？

正猜測(cè)著，伴隨一陣腳步聲，一個(gè)高大清瘦的身影出現(xiàn)了。盡管帶著雨具，馬世駿還是被雨水淋透了，一步一個(gè)泥腳印。

“馬先生，您真的來(lái)了？”陳永林激動(dòng)地說(shuō)。

“我哪能失言呀，就是老天下刀子我也不能不來(lái)！”馬世駿笑道。在此之前，他已經(jīng)在大雨中跋涉了幾十里路。

盡管對(duì)手只是“小小的蝗蟲”，但由于環(huán)境復(fù)雜，當(dāng)年這些治蝗者經(jīng)歷的艱險(xiǎn)，不亞于龍?zhí)痘⒀ā?/p>

由于飲用了沒有嚴(yán)格消毒的人畜共用水，陳永林曾染上惡性瘧疾，被緊急送到數(shù)百公里外的縣城醫(yī)院，才撿回一條命。

還有一次，馬世駿一行人與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門、治蝗站、公安部門的工作人員在洪澤湖上考察，先后遭遇水盜追擊和失錨事件，多虧警察和船長(zhǎng)眼疾手快，一船人才幸免于難。

然而，在馬世駿的日記中，這樣兇險(xiǎn)的經(jīng)歷僅用“因逆流而失錨”一筆帶過(guò)。

1973年，馬世駿（左四）與陳永林（右一）在微山湖畔調(diào)查蝗害情況。

2 八仙過(guò)海，各顯神通

如果說(shuō)洪澤湖區(qū)是驚心動(dòng)魄的戰(zhàn)斗前線，那么遠(yuǎn)在北京的中國(guó)科學(xué)院昆蟲研究所就是運(yùn)籌帷幄的大后方。

馬世駿領(lǐng)銜的昆蟲生態(tài)學(xué)研究室探究蝗蟲種群行為與外界環(huán)境的關(guān)系；欽俊德領(lǐng)銜的生理學(xué)研究室分析蝗蟲的代謝和繁殖機(jī)制；陸近仁領(lǐng)銜的形態(tài)學(xué)研究室識(shí)別蝗蝻發(fā)育蟲態(tài)；熊堯和龔坤元領(lǐng)銜的毒理學(xué)研究室開發(fā)殺滅蝗蟲的具體方法……

一群科學(xué)家“八仙過(guò)?！?，對(duì)蝗蟲發(fā)起了立體式進(jìn)攻。

但馬世駿清楚，只針對(duì)蝗蟲本身，可能還不能盡快解決問題。生態(tài)學(xué)是探究生物與環(huán)境之間關(guān)系的科學(xué)，破解飛蝗泛濫成災(zāi)的千古難題，還要考慮蝗蟲之外的因素。

根據(jù)在洪澤湖、微山湖等地區(qū)獲得的一手資料，馬世駿等得出關(guān)鍵結(jié)論：在濱湖蝗區(qū)和內(nèi)澇蝗區(qū)，水位高低決定飛蝗的繁殖數(shù)量——淤灘越大，飛蝗產(chǎn)卵場(chǎng)所就越多；浸水多的地方，蝗卵則會(huì)死亡。

一線天光照破陰霾：治蝗須治水！

1954年，馬世駿等人向中央主管部門提出改治結(jié)合、根除蝗害的具體實(shí)施方案：攔洪蓄水、疏浚河道，以控制湖區(qū)季節(jié)性水位變化，達(dá)到一定等高線后，飛蝗發(fā)生地就會(huì)長(zhǎng)時(shí)間被水淹沒，不再適宜飛蝗繁殖。

那些年，國(guó)家對(duì)黃河、淮河、海河三大河流實(shí)施的水利工程，為治蝗戰(zhàn)役提供了千載難逢的契機(jī)：改變水利條件，墾荒種地，讓蝗蟲失去產(chǎn)卵環(huán)境；改變植被條件，少種禾本科植物、多種棉花等，讓飛蝗斷糧；改變土壤條件、深翻土地，讓飛蝗再無(wú)藏身之地。

回顧這段歷史時(shí)，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所（以下簡(jiǎn)稱動(dòng)物所）研究員王憲輝不禁感慨：“馬世駿等老前輩充分展現(xiàn)出服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的高尚品質(zhì)，他們能迅速融入大的時(shí)代背景、國(guó)家工程，也能扎根一個(gè)治蝗站，和農(nóng)技推廣員、農(nóng)民群眾打成一片?！?/p>

中華大地上，肉眼可見，蝗害一年輕于一年。

1977年10月24日，新華社、《人民日?qǐng)?bào)》發(fā)表文章，莊嚴(yán)宣告：“飛蝗蔽日的時(shí)代一去不返——危害我國(guó)數(shù)千年的東亞飛蝗之災(zāi)，已被我國(guó)人民和科學(xué)工作者控制，連續(xù)十多年沒有發(fā)生蝗害！”

1978年，動(dòng)物所“改治結(jié)合，根除蝗害”項(xiàng)目榮獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)重大科技成果獎(jiǎng)；1980年，馬世駿當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士；1982年，“東亞飛蝗生態(tài)、生理學(xué)等的理論研究及其在根除蝗害中的意義”榮獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

1982年，《中國(guó)日?qǐng)?bào)》報(bào)道蝗災(zāi)控制研究獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

治蝗項(xiàng)目從1951年啟動(dòng)，至1973年收官。20多年間，中國(guó)從數(shù)千年蝗災(zāi)頻發(fā)的國(guó)家，變成了一個(gè)基本控制蝗害的國(guó)家。

然而，蝗災(zāi)就這樣退出歷史舞臺(tái)了嗎？

3 重新出發(fā)，不破不立

1987年，一個(gè)年輕人來(lái)到馬世駿的辦公室報(bào)到。他叫康樂，是新入學(xué)的博士研究生。

導(dǎo)師馬世駿對(duì)他說(shuō)：“飛蝗的問題，我們那一輩科學(xué)家已經(jīng)基本解決了。你去內(nèi)蒙古研究草原蝗蟲吧。”

就這樣，康樂在內(nèi)蒙古大草原上鉆研了幾年，發(fā)現(xiàn)草原利用不平衡和過(guò)度放牧使草原蝗蟲形成蝗災(zāi)。這項(xiàng)工作于1997年榮獲中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，1999年榮獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。

康樂即將博士畢業(yè)時(shí)，國(guó)內(nèi)蝗災(zāi)呈現(xiàn)死灰復(fù)燃之勢(shì)：海南、西藏等地先后出現(xiàn)嚴(yán)重災(zāi)情；山東、河北等地飛蝗種群開始抬頭。氣候變化和農(nóng)業(yè)種植制度等助推了飛蝗大軍卷土重來(lái)。

康樂意識(shí)到，治理蝗災(zāi)不是一勞永逸的，新一代科學(xué)家有必要從更深的層面研究飛蝗。

“過(guò)去我國(guó)科學(xué)家治理蝗蟲，更多是從蝗蟲與環(huán)境的關(guān)聯(lián)性入手，幾乎沒有觸及蝗蟲生理生化機(jī)制的因果關(guān)系?！彼f(shuō)，“老一輩科學(xué)家的研究條件有限，當(dāng)初馬先生留給我的最珍貴的科研儀器，就是一個(gè)計(jì)算器。但世界生命科學(xué)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，我們這代人應(yīng)該與國(guó)際接軌，采用最先進(jìn)的研究方法，賦予蝗蟲研究新的生命力?！?/p>

1999年，具有劃時(shí)代意義的人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)，康樂緊扣時(shí)代脈搏，開啟了蝗蟲基因組研究。

蝗蟲雖小，基因組卻異常龐大，大約是人類的2.5倍、果蠅的30多倍。面對(duì)海量基因組信息，研究工作從何開啟？

康樂聚焦了一個(gè)有趣的科學(xué)問題：飛蝗有兩種不同的生態(tài)型——群居型背部漆黑、腹面呈棕黃色，散居型則通體碧綠。很長(zhǎng)時(shí)間里，人們以為這是兩個(gè)不同物種，老百姓把前者叫作“蝗蟲”，后者叫作“螞蚱”。事實(shí)上，這是同一種蝗蟲在密度不同的條件下形成的可以互變的兩類生態(tài)型（以下簡(jiǎn)稱兩型）。

奇妙的是，把群居型蝗蟲改為散養(yǎng)，4小時(shí)后就變成散居型；而把散居型蝗蟲聚在一起，32到64小時(shí)內(nèi)會(huì)變?yōu)槿壕有汀?/p>

散居型飛蝗雄蟲。

這背后是什么原理？

從2004年起，康樂課題組研發(fā)出高通量蝗蟲寡核苷酸DNA芯片，探究飛蝗兩型轉(zhuǎn)變中的基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制。通過(guò)這種前沿技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)，有數(shù)百個(gè)基因在飛蝗兩型轉(zhuǎn)化中發(fā)生了表達(dá)變化，而多個(gè)差異基因都富集在多巴胺代謝通路中。

這是個(gè)令人驚奇的發(fā)現(xiàn)！多巴胺是大名鼎鼎的“快樂物質(zhì)”，當(dāng)人們因?yàn)閼c祝獲勝、節(jié)日狂歡等聚在一起時(shí)，體內(nèi)的多巴胺水平就會(huì)升高。

蝗蟲也有相似反應(yīng)。如用技術(shù)手段提高蝗蟲的多巴胺水平，它們就會(huì)聚群，反之，則更傾向于散居。

這項(xiàng)成果很快引發(fā)廣泛關(guān)注。澳大利亞悉尼大學(xué)蝗蟲學(xué)研究專家Stephen J. Simpson評(píng)價(jià)，這是首個(gè)提供確切證據(jù)的飛蝗聚群行為分子機(jī)制研究，具有重大意義。

由于蝗蟲只有在聚群時(shí)才會(huì)成災(zāi)，對(duì)蝗蟲的兩型變化進(jìn)行干預(yù)，為防治蝗災(zāi)打開了前所未有的思路。

然而，多巴胺本是生物體內(nèi)常見的神經(jīng)遞質(zhì)。如果針對(duì)多巴胺通路開發(fā)治蝗手段，可能影響到自然界的其他物種。“假如你是一位噴灑多巴胺拮抗藥劑的農(nóng)民，很可能蝗蟲沒有聚集起來(lái)，人卻抑郁了?！笨禈反蛉さ?。

于是，他們另辟蹊徑，尋找更具物種特異性的群聚信息素。過(guò)去50多年間，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為蝗蟲的群聚信息素是苯乙腈?？禈穲F(tuán)隊(duì)在飛蝗種群中檢驗(yàn)了苯乙腈的功能，發(fā)現(xiàn)苯乙腈發(fā)揮的不是群聚功能，而是互斥、對(duì)外警戒和防御的作用。之后他們進(jìn)一步驗(yàn)證，在飛蝗中，苯乙腈的確并非真正的群聚信息素。

不破不立，走出長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)的認(rèn)知誤區(qū)后，他們終于找到了飛蝗真正的群聚信息素——4-乙烯基苯甲醚，以及它的特異性嗅覺受體。一旦把這個(gè)受體敲除，蝗蟲就再也無(wú)法聚群了。

自此，新的治蝗局面一下子就打開了：可以誘捕蝗群集中滅殺；可以研發(fā)與4-乙烯基苯甲醚結(jié)構(gòu)相似的競(jìng)爭(zhēng)性化合物，干擾蝗蟲，使之無(wú)法聚群；還可以不斷釋放基因編輯的蝗蟲，逐步稀釋自然種群中有聚群能力的個(gè)體比例，直至它們變?yōu)橐槐P散沙。

在康樂從事蝗蟲生態(tài)學(xué)研究的30余年間，飛蝗的成災(zāi)機(jī)理越來(lái)越清晰。在此基礎(chǔ)上，他們形成了一套對(duì)蝗災(zāi)進(jìn)行精準(zhǔn)控制的理念和技術(shù)體系，并通過(guò)多學(xué)科交叉、多團(tuán)隊(duì)聯(lián)合的建制化科研范式，面向保障國(guó)家糧食安全和生態(tài)安全的需求，不斷交上新的答卷。憑借蝗蟲聚群分子機(jī)制及多個(gè)控害靶點(diǎn)的一系列突破性研究，康樂團(tuán)隊(duì)于2017年榮獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。2020年，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織專門發(fā)來(lái)賀信，認(rèn)為他們的最新成果是“中國(guó)科學(xué)家為國(guó)際昆蟲學(xué)和蝗蟲防治作出的巨大貢獻(xiàn)，將大幅提高蝗災(zāi)的預(yù)測(cè)和控制水平，為人們開發(fā)新的蝗災(zāi)控制方法提供重要線索”。

康樂與他研究的飛蝗實(shí)驗(yàn)種群。動(dòng)物所供圖

4 薪火相傳，再續(xù)傳奇

2011年，康樂當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士。他領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)中，年輕的科研人員也快速成長(zhǎng)起來(lái)。

“85后”動(dòng)物所副研究員郭曉嬌坦言，自己從未見過(guò)真正的蝗災(zāi)。直到加入康樂團(tuán)隊(duì)后，她才知道蝗災(zāi)的威脅從未遠(yuǎn)去。

“我讀本科時(shí)，就熟練掌握了很多細(xì)胞和分子層面的技術(shù)。我一直希望能把這些微觀技術(shù)應(yīng)用在更有意義的方向上。”她說(shuō)，“來(lái)到這里后，我越來(lái)越認(rèn)識(shí)到蝗蟲研究對(duì)國(guó)家乃至全人類福祉的重要意義。能參與這種面向重大需求的研究工作，我感到非常幸運(yùn)?！?/p>

另一位助理研究員丁玎正在參與的工作之一，是開發(fā)新型高效綠僵菌菌株，用于蝗蟲生物防治。綠僵菌是包括蝗蟲在內(nèi)的許多害蟲的克星，其孢子形成的特殊結(jié)構(gòu)能穿透蝗蟲體壁，最終讓蝗蟲像僵尸那樣死去。更妙的是，這種真菌還可以在蝗群中“蟲傳蟲”，起到廣泛持久的生物防治作用。動(dòng)物所對(duì)綠僵菌進(jìn)行了一系列遺傳改造，讓它們的殺蟲效力增加了20%到40%。

“很多人認(rèn)為，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究，人類已經(jīng)把蝗蟲‘吃透了’。但在這個(gè)領(lǐng)域越久，我發(fā)現(xiàn)有越多問題亟待回答。比如，現(xiàn)在我們還并不完全了解綠僵菌的致病機(jī)理。” 丁玎說(shuō)，“如果能把這些問題解析清楚，對(duì)開發(fā)無(wú)毒無(wú)害且更為有效的治蝗方法有很重要的意義?！?/p>

“蝗蟲研究還是進(jìn)行時(shí)?！蓖鯌椵x說(shuō)，“從馬世駿院士到康樂院士，從一個(gè)計(jì)算器到今天的生態(tài)基因組學(xué)研究，不管時(shí)代如何發(fā)展、條件如何變化，他們始終緊緊圍繞國(guó)家需求，一直站在領(lǐng)域的最前沿。”

蝗蟲的“蝗”字，左邊是一個(gè)“蟲”，右邊是一個(gè)“皇”。中國(guó)古人曾為它們遮天蔽日、所向披靡的恐怖氣勢(shì)所震懾，認(rèn)為它們是當(dāng)之無(wú)愧的“蟲中之皇”。

而如今的中國(guó)科學(xué)家們卻通過(guò)孜孜不倦、持之以恒的努力，讓“蟲皇”以另一種方式展現(xiàn)自身的價(jià)值和力量。今天，它們已然是一種獨(dú)特的模式生物，甚至可以作為帕金森病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的動(dòng)物模型。

中國(guó)科學(xué)院一代代科研人員薪火相傳，必將續(xù)寫更多治蝗、用蝗的傳奇。

（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2024-08-09 第4版 專題）