北京时间6月2日凌晨,《科学》(Science)杂志以长文形式刊发我校金丝猴研究团队最新研究成果《寒冷适应促进了亚洲叶猴社会系统的演化》,该期《科学》封面图为亚洲叶猴的代表——秦岭金丝猴。
该研究整合动物行为学、生态学、地质学、比较基因组学等多学科手段,开创性地建立了“行为-生态-基因组”研究框架,解析了亚洲叶猴复杂社会系统演化的过程、动力和遗传基础,首次系统性地揭示了灵长类社会演化之谜。
此外,齐晓光作为共同通讯作者的另一篇长文《系统基因组学研究为灵长类动物进化提供新见解》也同期在《科学》杂志发表。
6月2日上午,“寒冷适应促进了亚洲叶猴社会系统的演化”——《科学》研究成果分享会在我校太白校区召开。此次分享会也是今年我校首场重大科研成果分享交流活动和科普活动。中国科学院院士、西北大学地质学系舒德干教授,西北大学校长郭立宏教授,中国动物学会副理事长、生命学院李保国教授受邀出席本次活动。宣传部、科技处负责人,生命学院师生代表参加了会议。分享会由科技处负责人主持。
分享会上,播放了西北大学金丝猴研究团队宣传片,成果主要完成人、生命学院教授齐晓光介绍了开展该研究的背景与探索历程,对研究成果进行了详细解读。
1.该研究整合了动物行为学、生态学、地质学、比较基因组学等多学科手段,完整揭示了800万年以来亚洲叶猴复杂社会系统演化的过程、动力和遗传基础。
2.研究通过对亚洲叶猴七个属代表性物种的系统发育分析和其祖先的社会系统重建,提出了亚洲叶猴“三幕式”的社会演化历史。
3.研究开创性地建立了“行为-生态-基因组”研究框架,完成了亚洲叶猴七个属代表物种的高质量全基因组测序,得到了全球首个染色体级别的非人灵长类基因组。
沙龙环节,舒德干院士、郭立宏校长、李保国教授、生命学院关锋副院长、齐晓光教授围绕科学研究、学科发展、科研历程和感受等方面进行了分享与交流。
问:舒院士好!齐晓光的研究是以现代生物金丝猴为对象的,而您作为进化古生物学家能否给我们科普一下古生物的研究和现代生物的研究有什么区别和内在逻辑关联?
答:舒德干:现代生物学和古生物学的内在格局是相同的,都是在进化论的指导下来做进化生物学研究。但是两者也有明显的不同,现代生物学的信息是全方位的,没有缺失,可以从宏观和微观结合起来全面地分析某一物种。古生物学就没有这么幸运,大家都知道有一句名言叫“化石保存的不完整性”,而且是相当不完整,软躯体构造几乎没有保存,除了极少数之外绝大多数都消失在历史的长河中。古生物学家来解读这个生物,甚至认识这个生物都存在很大困难,这也是两个学科比较起来明显的不同,现代生物学占明显的优势。但是古生物学家也有自己的优势,可以研究整个历史长河的各个节点,串起来能看到整个生物演化的基本过程,这对现代生物学家是比较难的。现代生物学家研究是讨论整个生物演化过程中的现代断面,然后由现代断面往回推测,所以很多是间接推测的结果,古生物学家往往是直接验证,两者在这方面有明显的差别。齐晓光教授把古生物的一些成果融合进来,和基因组学联合在一起讲清楚这个故事,我觉得很不容易。这就结合两个学科的长处,避免了不足。
问:齐晓光刚刚介绍他们的研究从基因的角度揭示了环境对于物种演化的作用,您觉得这项成果的重要意义在哪里?有何启迪?
答:舒德干:本次的研究成果看完之后我个人感觉还是非常震撼的。整个研究工作从时间角度来说,从李保国教授开始历时数十年,到齐晓光教授把现代生物学里面的分子生物学、行为学、生态学结合在一起做,往前有一个很好的推进,所以李保国和齐晓光两位教授长期的师生结合,把科研推向国际前沿,做出了一个顶级的成果。在这里我谈两点感想,第一点可以概括成一句话,就是李保国和齐晓光两位老师这个工作做到了知其然更知其所以然,或者换成一句通俗的话就是他们把这个生物演化背后的驱动力说得比较明白。第二点我觉得他们工作特有的、解释比较深的是为什么金丝猴在这么寒冷的地方生存下去,而且还生活非常幸福和谐。我觉得他们的工作做得比较好的就是通过以大脑为主的中枢神经系统,搞清楚了催产素和多巴胺的重要作用和规则,我觉得这是一个了不起的结果。金丝猴这一类动物在复杂的神经系统里产生相当多的多巴胺和催产素,使得这种动物在很艰苦的环境中保持这么高的种群和谐感,彼此的包容度也很强。这个结果如果引用到现在的人类,是值得我们学习的,我们比金丝猴可能更高级,但人类从古猿演化而来,斗争性一直很强。所以我想现代人类社会要向金丝猴学习,要多一些友爱,多一些包容,促进和谐社会的发展。我们人类能用文化进化来弥补生物进化中的不足,这点是人类的独特创造。
问:保国老师好!您作为金丝猴研究团队的带头人能否给我们分享一下您为什么选择了金丝猴研究?
答:李保国:首先非常高兴,要祝贺我的学生齐晓光带领他的学生做出这么漂亮的成果,也祝贺我们金丝猴研究团队、我们西北大学取得这么好的成果。我本人最初不是研究金丝猴的,最初研究的是老鼠。但是87年我跟我的老师陈服官教授拜访他的老师,时任中国动物学会理事长的郑作新研究员,我到他房间去的时候,他对我说,这个分类学现在研究的人比较多,你们年轻人是不是要研究一下生态学啊?当时80年代我确实不知道什么叫生态学。后来我跟老师有一次去调查金丝猴,就觉得这个动物很有意思。后来我一直对两个问题感到困惑,有一百多只动物能够在森林里边和谐的生活,他们是怎么组织起来的,他们怎么进行社会管理的这个科学问题一直困扰着我。第二个就是今天这个主题,金丝猴是食叶猴,主要是吃叶子和果实,主要分布在热带、亚热带。随着地球演化,分布在青藏高原边缘地带,在寒温带寒冷的冬天,秦岭冬季没有叶子和果实,它们怎么生存的。这两个科学问题,一直促使着我做这个动物的研究。另外我们一直强调保护生物多样性,92年我去欧洲参加生物多样性大会,感受到生物多样性的重要,后来就想到金丝猴是生态系统的一个旗舰物种。保护了金丝猴,我们的生物多样性就更有效地受到保护。保护好了以后,也就能够践行总书记提出的“绿水青山就是金山银山”。我们研究金丝猴就是从科学问题到社会进化再到国家重大需求,就这一套环节驱动着我们持之以恒地开展研究。
问:郭校长好!基础研究往往周期很长,保国老师团队仅仅和猴子拉关系就用了10年,“清江生物群”从2007年发现到2014年才有重要进展,舒老师的“三幕式寒武纪大爆发假说”如今仍在不断完善,孙皓晖教授《大秦帝国》写作历时16年,王建新教授中亚考古历时20余年,然而学校发展又需要一定数量的成果支撑,您认为应该如何平衡质和量之间的关系?
答:郭立宏:首先向保国、晓光团队表示祝贺!今天在座的这个团队,是西北大学科研工作围绕“六个一”的典型代表。“一棵树”,以舒德干院士提出的“地球动物树”为代表;“一座山”,以张国伟院士秦岭研究为代表;“一条河”,围绕黄河最大的支流渭河;“一条路”,丝绸之路;“一个精神家园”,周秦汉唐文明;服务“一个战略”,就是服务西部大开发。这“六个一”代表了西北大学学科发展的重点,今天的成果就结合了其中两个一。西北大学有两个特点,一是综合性大学,二是以基础研究见长。基础研究的深度决定了应用研究的广度和高度,这也是为什么国家近年来在强调解决卡脖子的问题的时候,要特别强调搞基础研究的振兴计划,这也高度契合了高等学校的科研定位。基础研究最大的特点是长周期,学校作为一个学术研究机构,学术联合体,除了个人自由探索之外,还涉及到有组织的科研,同时还要受到第三方的评价。学校的办学成效、人才培养、科学研究、社会服务、文化传承等等,得有一套的指标来体现大学的职能和水平。我觉得基础研究的短期指标考核和长期高质量发展要求之间并不矛盾,学校的科研发展中我们的理念就是“精基础、强应用、重交叉、促转化”,基础就要做到前沿,解决0到1的问题。但是高质量必须有前期一定数量的积累,如果没有一定数量的积累, 要取得高质量不现实。这里边就要有平衡,我觉得一个是需要科学家有执着坚守的精神,学校有宽容包容的态度,特别是科研评价必须摒弃短期对基础的评价方式,要探索一种特殊的考核评价的机制,这样的话能够保证质和量之间的平衡。
问:您提出学校发展要强化统筹、优化结构,而很多传统的学科在发展过程中遇到了瓶颈,您认为像地质学、动物学、植物学这类我校传统优势学科应该如何实现内涵发展?
答:郭立宏:实际上舒先生研究团队的研究成果,包括保国、晓光他们团队今天分享的成果,已经给了这类学科发展很大的启示。我总结之所以提出这个强化统筹,就是基于西北大学综合大学这种实际。强化统筹解决什么问题?解决一个资源共享和学科协同的问题,学科交叉融合这是一个传统学科新的增长点和发展方向。刚才我们分享的成果就是把生态学、基因组学、行为学,甚至把地理、化学等等这些学科都实现了有效的整合,应用于灵长类动物研究才出现了这么好的成果。第二就是加强合作,舒先生团队已经和国外许多知名的大学、研究机构进行了合作,是一个开放的团队。保国、晓光他们这次的成果也是国内外的大学研究机构合作下形成的。我们说同行之间有竞争关系,学术研究有竞争关系,然后还有合作关系。我有两句话形容就是“竞争带来动力,合作带来繁荣”,传统学科打破地理界限、学科边界和学校边界就能形成合力。第三我就觉得还有很重要的一点就是再强调执着坚守,对基础研究只要有执着坚守这种科学家精神,耐得住寂寞,坐得住冷板凳,就一定能突破。各位老师虽然现在很轻松地谈起自己的科研经历,但实际上肯定非常艰辛,所以一定要有执着的精神。
问:接着郭校长的分享,我想请问关院长,我们西北大学生命科学学院的整体学科布局是怎样考虑的?
答:关锋:西北大学生物学专业是1924年设立的,是西部地区设立生物学专业最早的大学,明年西北大学生物学专业就设立满100年了。目前,我们学院有生物学、生态学、中药学三个一级学科以及博士授权点,其中生态学是在2001年获得了一级博士授权点和博士后流动站的资格。对于生态学的研究,我们生命科学学院的老师有着一代代的传承,这种传承也是符合我们西北大学“公诚勤朴”的校训。此外,得益于学校“一院一策”的政策,使我们生命科学学院这个老学院焕发了新活力。学院在2021年实现Nature发文突破后,今天又实现了在Science的发文突破。这也证明了学科“多点布局”、“多点开花”发展布局逐步实现,也彰显了学院基础研究实力。
问:晓光,野外观测工作是非常辛苦的,甚至刚才保国老师也讲到了研究经历回想起来充满危险。老一辈科学家所处时代本身条件就比较艰苦,作为年轻一代物质条件比较丰富,这么多年你是如何能坚持在野外开展研究?
答:齐晓光:我是在西安长大的,在上大学之前没有进过秦岭,所以在第一次大学组织去秦岭实习的时候感觉很幸福。李老师是带我实习的老师,我一走近李老师就感觉到他身体里面的信念感。我问李老师说你做什么研究的,李老师说我在山里做猴子研究的,我问能不能跟你一起做研究,老师说可以,然后我大一就跟着李老师做研究了。我对金丝猴非常喜欢,发自内心的喜欢成为坚持研究的动力。其实那个时候大学毕业有很多待遇更好的路可以选择,但当时我就坚定地要留下来,我说我就是喜欢做猴子研究,就在2000年到2012年评上副教授之前,人生最美好的20多岁到30多岁,我是在山上和猴子一起度过的。在这个过程中,我发现了一些问题和现象,很想知道原因,所以就一直坚持研究。我觉得科学研究一定是自己要有兴趣,想知道金丝猴是怎么回事一定要自己去了解,一步一步得出结论的过程是我想追求的那种最原始的幸福。这个“冷板凳”确实有些冷,但是研究过程中我们整个团队一直在一起,并且每次有新发现的时候都真的很快乐。
分享会后,中省媒体对成果进行了密集报道。