第8章 巨柏、拟南芥和鼠麴雪兔子

第8章 巨柏、拟南芥和鼠麴雪兔子

钟扬有英雄情结,他欣赏“真正的成功者”。在植物里,他特别喜欢美国红杉,“分布于美国加州的北美红杉株高可达150米以上,这不仅是现存植物界中一个令人叹为观止的高度,而且已经接近数理学家们理论预测的高度极限。无疑,在生态环境适宜的原始森林中,每一棵北美红杉都算得上是一个真正的成功者”。

为什么红杉能长得这么高?钟扬说,“它的高度与其遗传背景和生态环境密切相关,是其成功地利用阳光、水分、土壤营养等诸多条件的综合结果”。这让人想到250年前的德国文学家歌德,他和秘书谈论“什么橡树最美”的时候这样说:“沙质的或者含沙的土壤,可以让它往四面八方伸展粗壮的根须,看来最宜于橡树生长。然后还要一个有足够空间的生长点,让它能从四面八方受到光线、日照以及雨和风的影响。舒舒服服地避开了风和雨,对它的生长没一点好处;要与风霜雨雪作百年抗争,才能长得挺拔、健壮,我们面对着一棵发育成熟的橡树,不由得会发出惊叹和赞美。”

钟扬在辽阔的青藏高原,像一个追求极致的审美家,栉风沐雨寻植物中的顶级存在。他从北美红杉的伟岸中看到了生命的境界,发现了生存的至理:“‘更高、更快、更强’似乎是生命世界共同的追求。”他说:“从我到青藏高原第一天起,我也一直在寻觅这样的成功者。”

2001年8月,他第一次到西藏,就被尼洋河边的沙棘迷住了:“沙棘近缘种的株高依海拔高度从10米到10余厘米呈梯度变异,取决于每一株植物的生境。那些生长在海拔5000米以上、株高不足20厘米的沙棘更令人感怀,在这里生存已属不易,繁衍更是奇迹,由于缺乏传粉的昆虫,它们甚至需要在不同的群体中变换性别的比例。我们在向这些矮小而顽强的生命致敬的同时,不禁要问: 它们是怎么来的?为什么要在如此恶劣的环境中生存?”

沙棘打开了钟扬的心扉,让他初入西藏,就沉醉于向植物的“成功者”致敬的惊喜中。而在后来的16年寻找中,他还有更大的发现,不断看到植物界的奇迹,照亮他心中求仁得仁的快意。

最难忘怀的是巨柏、拟南芥和鼠麴雪兔子。

巨柏高大,长成后腰身有1米多粗,树冠可达45米。它们生长在西藏雅鲁藏布江流域的郎县、米林和林芝一带,蜿蜒100余公里。从地图上看,它们喜欢聚集在海拔3000~3400米的沿江漫滩和背阴坡地上,如一条绿色的飘带,起伏在喜马拉雅山的北麓腹地。山高林密,巨柏1974年才被发现,被林业学家认定是雅鲁藏布江下游的极佳的造林树种。

巨柏得到了大自然的厚爱,印度洋潮湿季风从雅鲁藏布江河谷西进,来到巨柏的生长地,已经是强弩之末。西部过来的高原干旱气流回旋在河谷,吸收了地面的湿气,土壤有一层浅浅的沙化表面。这是最适合巨柏伸枝吐叶的环境,花草因旱风不能疯长,无法和巨柏争夺养分,背阴山地也不能容纳过多的树木,巨柏得到宽敞的生长空间。

钟扬(中)与同事在西藏巨柏下合影

2003年起,钟扬和巨柏相遇了。他说,“我和我的学生,包括我的第一个藏族博士,我们在一起收集一种叫西藏巨柏的种子。那种种子都在河边,非常难收集,我们大概用了三年的时间把这个种子给收集齐了”。不但收集种子,他和他的藏族博士生扎西次仁还全面考察了3万余棵西藏巨柏的生存状况,一一登记在册,还详尽标记和分析了巨柏野生种群的分布状态。在三年的辛勤中,扎西次仁完成了他的博士论文《西藏巨柏(Cupressus gigantea)的遗传多样性与精油化学成分变异及其保护生物学意义》。

三年,多少不懈的坚持!每年最好的考察时机是10月,正是藏东南深绿色的秋末,钟扬与扎西次仁穿行在雅鲁藏布江沿岸,平均每天要爬十几棵树。扎西次仁说,“上千年的巨柏树下枝很高,根本够不到,而且都长在悬崖上,周边很多灌丛,人都进不去”。钟扬体胖,穿山入林颇为费劲,但他不辞辛苦,每天起早摸黑。

他心里装着忧患。

西藏巨柏被发现后的短短几十年,数量急剧减少,不得不列入濒危的国家一级重点保护植物名录。人们砍伐巨柏的缘由,是生产藏香。藏香是西藏无所不见的存在,有800多年的历史。在藏传佛教中,供香是纯净的善妙功德,是信徒供养佛、法、僧三宝的神圣方式,藏地的信仰,在一炷炷燃起的藏香中表达着虔诚,是伴随信众一生的供奉。佛典《入阿毗达摩论》言:“香有三种,一好香,二恶香,三平等香。”恭敬之心敬佛,必用好香,而巨柏,正是制作好香的最佳原料。藏香的配料多达几十种,主要是麝香、藏红花、丁香、雪莲花、藏寇、红景天、冰片、檀香木、陈香、甘松等名贵藏药。随着檀香木越来越稀少,巨柏被大量使用在藏香生产中,被视为沟通天人之际的“神树”。砍伐后的巨柏被锯成条,磨成粉,与其他原料粉末揉在一起,再用挤压机做成一根根长条,变成佛像前香雾缭绕的成品。

钟扬和扎西次仁要找到一条中和之道,既维护藏香文化的传承,又拯救巨柏的可持续生长。唯一的选择,是寻找到另一种替代巨柏的藏香原料,同时也盘清巨柏的家底,给下一步的保护打造厚实的基础。科技的力量此刻大放光明,钟扬作为植物学家,发挥了不可替代的关键作用,他指导扎西次仁的博士论文,着力解决这个难题。

他们注意到西藏柏木。这种柏木远多于巨柏,生长于常见的石灰岩山地,在西藏东部和南部分布很广。扎西次仁的论文中,不但第一次运用分子标记(AFLP)分析了西藏巨柏全部分布区的9个居群(189个植株),而且充分发挥复旦大学生命科学学院的实验室条件,运用气相色谱-质谱(GCMS)联用技术,对西藏巨柏和西藏柏木的精油化学成分进行比较,结果从西藏巨柏精油中检测到52种化合物,从西藏柏木精油中检测到48种化合物,两者之间有33个共有成分,含量最高的前5种成分β-蒎烯(18.45%)、松油醇、α-蒎烯、α-荜茄醇、γ-萜品烯“非常相似”。

一个令人欣喜的结论是: 西藏柏木能够替代巨柏,成为藏香的制作原料。

师徒两人的坚持共同迎接了成功的曙光。他们是一代人,不仅有珍惜物种的情感,还有知识创新的研究力,更有专注一境的精神纯度。钟扬和扎西次仁的汇合如醇酒,科技的洞察,信念的互动,将两个不同民族的科学家融合在一起,给西藏发展增添了新色系。他们测量的不仅是巨柏,而且是文明的广度,在这个广阔的视野中,枝叶葳蕤,朱实离离。

如果说巨柏代表了钟扬的“广度”,拟南芥就代表了他与世界相遇的感情“深度”。

拟南芥是冬性一年生植物,一尺来高,秋季发芽,冬季开花,春季分化,夏季落种。它是植物学家眼中理想的模式植物,被称为“植物学研究小白鼠”,因为它可以用于培养皿灭菌条件下的突变体筛选。用科学的表述来说,是可以完美地进行实验设计,在人工控制的诱变条件下,测试和记录拟南芥的生活力。尤其是在分子水平的观测分析中,经常需要运用基因工程的方法取得转基因植物,只有拟南芥这样适应无菌条件的植物,才能存活有外源基因的个体,淘汰未转化的组织。世界上的一半植物学家都在用拟南芥,实验它的抗寒抗逆性,探索它的分子生物学机制。实验用的拟南芥,大多来自哥伦比亚和西班牙,出自海拔1000米到2000米的区域。令全世界生物学家疑惑的是,在西藏高原海拔4000米以上的寒冷地带,到底有没有拟南芥?如果西藏有,那它是不是西藏隆起的证据?这些问题让钟扬激动,拟南芥是基因树中深藏不露的一个微小分支,但价值是一般植物不可比拟的。钟扬说,“拟南芥与世界其他地方的拟南芥已经分道扬镳了大约16万年,在基因树上是独特的一支,相当于‘活化石’。它的发现将为我们填补过去16万年发生的许多故事,将丰富植物学研究材料。为了在西藏寻找它的踪迹,我们和北京大学、中科院等单位合作,一找就是10年”。

10年,从2003年到2013年,与巨柏研究的起点并行。巨柏一眼就能看到,最高的一棵高达50多米,直径近6米,树龄已有2000~2500年之久。而拟南芥杳无踪影,藏在若有若无中。钟扬要去找它,想亲眼看到这孤傲的雪域神灵。上海市农业生物基因中心的罗利军教授十分理解他:“拟南芥是世界上海拔最高的模式植物(相当于果蝇、小白鼠),很多科学家想得到它以检测里面有别于低海拔拟南芥的特殊基因,这就相当于一个人每往一个高海拔去抽自己一管血,来研究人对极端环境的应激反应。钟扬就是要亲自去找那种东西,他只相信自己看到的东西。”这东西在钟扬看来很美,觉得西藏的拟南芥拥有世界上最优秀的基因,一定要把它带给人类。他说,“这是真实的科学,在青藏高原那种极端的地方,完全是自然选择的结果,那种环境下中性选择的意义都被极大地降低,全部要靠优秀的基因在那里表达”。

人生就是生命和生命的相遇,钟扬心里装着一个科学家加诗人的期待。他热爱拟南芥,钦佩它的顽强,找到了它,就是找到了心里的自己。

钟扬与同事、学生在西藏野外考察

寻找的山路那么漫长,每一天都考验着耐力和恒心。任何急功近利的烦躁都是科学的敌人,钟扬将寻找当作精神的修炼,与天地进行静心的对话。在西藏的亘古中,他体会到更远的远方,那里有他晶光闪闪的梦。他不怕每一天的等待,他说,“在一个历史长河中这几个小时算得了什么呢?在西藏,我们有次路过一个边境小镇,去最大的饭店,叫成都饭店,才两张桌子。那菜上来也是一个小时以上。你抱怨什么呢?在上海,如果一个司机说前面修路要绕路,绕出四公里我们就火冒三丈。在西藏跑野外,路断了,我让司机绕一下,680公里。这就叫西藏”。

2012年,他开始担任复旦大学研究生院院长。上海的事务多了,他也不放松,自己不在西藏的时候,就让西藏大学的研究生许敏和赵宁加油干,每个周末都到海拔4000多米的山上继续找拟南芥。2013年的腊月,钟扬回到西藏大学,正在陪伴前来的复旦大学生命科学学院教授杨亚军,突然特大喜讯传来: 两个学生在海拔4150米的高坡上找到了拟南芥!

杨亚军清晰地记得当时的场景:“他听到消息后非常激动,告诉我们这是一个什么样的重要发现,有什么价值,激动之情溢于言表,但同时他让学生再将现场照片发来,仔细比对,确认后,又进行染色体鉴定等相关验证,才发布信息。这种科学上的严谨精神,令人钦佩。”

钟扬对拟南芥进行分子生物学分析后得出结论: 青藏高原的拟南芥最后一次与世界上其他拟南芥分开的时间,大约是在16万年前。他欣悦地将这种新发现的拟南芥命名为“XZ生态型”,取自许敏和赵宁的姓氏拼音缩写,又是“西藏”首字母的组合。钟扬把这个全新的拟南芥品种带回了上海,成功地进行了繁衍,高原的小精灵,开放在东海之滨的暖风里。随后,北京、上海、广州,中国科学院、北京大学、中山大学,欧洲、美国、日本……西藏的拟南芥,灿烂地开放在世界各地。

钟扬说:“这是西藏的馈赠,也是大自然的回报。”

比拟南芥更难寻找的,是鼠麴雪兔子。它是一种生长在6000米雪线的高山雪莲,强硬地考验着钟扬的“高度”。

雪莲花,美丽神奇的花朵,在植物分类学中隶属于菊科凤毛菊属,地球上有将近400种。清朝人赵学敏在《本草纲目拾遗》中如此描绘:“处大寒之地,积雪春夏不散,雪中有草,类荷花,独茎亭亭,雪间可爱。”

雪莲能入药,入药的主要有两个类群: 凤毛菊属之下的雪莲亚属和雪兔子亚属。雪莲亚属的花序下面都有鲜艳的苞叶,深紫色、黄绿色,紫红色,粗看还以为是它的花瓣。雪兔子亚属大为不同,像趴在地下的兔子,形态低矮,蜷缩一团,基部是莲座状的叶丛,苞叶上长着灰白的绒毛。

钟扬说:“我一直在寻找世界上最高的那朵花——据称生长在海拔6300米以上的,却至今在6000米上未见其踪迹。”他说的是鼠麴雪兔子,中国的雪兔子有将近30种,他要找的是其中最英雄的一种。雪兔子的美名传播极广,因为它是海拔最高的高等植物。而鼠麴雪兔子又是雪兔子家族中海拔最高的,高达6000多米,在稀薄的氧气环境中,奋力生长在粗粝的石缝中,个头只有几厘米。

喜马拉雅山有没有鼠麴雪兔子?有。1938年,德国探险家希普顿在海拔6300米的珠穆朗玛峰南坡找到一株鼠麴雪兔子,正式记入世界高等植物名录,被国际高山植物学专著和教科书奉为经典。钟扬想知道,在喜马拉雅山的北坡,到底有没有这种气概不凡的雪兔子?在钟扬看来,鼠麴雪兔子具有极高的研究价值,“这些矮小的植株竟能耐受干旱、狂风、贫瘠的土壤以及45℃的昼夜温差”,它来自何方?为何能在极端环境下的低氧、强风、高海拔、强紫外线、昼夜大温差中生存到现在?找到它,就找到了一个种群内遗传变异的高清晰表达。只要用分子生物学的方法追踪出它的种群来源和动态,就能够给人类未来留下最强大的基因。

鼠麴雪兔子

2011年,寻找鼠麴雪兔子的步伐开始加快。这一年,钟扬团队申请到一个国家自然科学基金的重点项目:“青藏高原极端环境下植物基因组变异及适应性进化机制研究”,其中的一个重要内容就是研究鼠麴雪兔子适应最高海拔的变异机制。从此,5000米以上的喜马拉雅山北坡成为主要探查对象,珠穆朗玛峰大本营一带,是钟扬和拉琼、扎西次仁多次往返的地方。

钟扬的应变能力往往使同行的人吃惊,他总能化难为易,把很多难关的事打通。就拿“许可证”来说,到珠峰大本营的路上,有一些检查站。按相关规定,采集种子需要出示批件,但如果每次出行都去申请批件,一个流程下来,起码半个月。钟扬耽误不起这个时间,他每年只能在西藏150天,这已经是极限,只好没批件就出发。遇到检查站,全靠钟扬说段子套近乎的本事,快速拉近感情,让人家愉快地放行。在外免不了需要当地藏民的帮助,钟扬也总是多给一些报酬,藏民都很高兴。他的亲切口口相传,后来有汉族友人来到这里,只要说一声“我是钟老师的朋友”,牧民们都热情款待。

2012年6月的一天,钟扬、扎西次仁和拉琼终生难忘的时刻到来了。

那天上午,他们三个人在5200米的珠峰大本营周围转了一圈,毫无收获。于是准备再向上爬,结果被武警岗哨拦住了。师徒三人反复解释,上山是找一种珍贵的雪莲。武警军官把身份证件查了又查,看在钟扬是复旦大学植物学大教授的面子上,总算同意他们再上去一段,还派了个战士紧紧跟随。

一切奇迹要发生时都不像奇迹,也许似乎只是很普通的一次找种子的过程。

拉琼为老师担心,想让钟扬不往上爬,“我当时觉得钟扬不是藏族不熟悉山情,进去了也没多大意思,可能还会有危险,我建议他待在帐篷里等我们”。

钟扬气哼哼地说:“你能进我也能进,你能爬我也能爬。”

拉琼很不高兴,心想:“那些无人区的采集很可能无功而返,而生命的冒险不是开玩笑的。”

钟扬、拉琼和扎西次仁继续攀登,艰难地攀升到海拔6100米,忽然在一处裸露的岩石缝里看到了一棵小植物,它长着灰白色的小绒球花朵,不过10厘米高,花形宛如拇指。

钟扬在野外采种子

三个人畅怀大笑: 找到你了,鼠麴雪兔子!

这是大自然对钟扬真挚的回馈,以高度拥抱高度,方能蓦然间相遇!就在这一瞬,钟扬攀登到了中国植物学家采样的最高点!

钟扬心潮澎湃,后来写下一篇散文: 《生命的高度》。他的视角很特别,不是居高临下,而是由下而上,想到了一个深邃的问题: 雪兔子为什么能够推进到如此之高的海拔地带,成为最靠近喜马拉雅山雪线的高等植物?他看见,砂砾寒冷的坡地上,星星点点的小草迎风摇曳,细弱又坚强。没有它们的层层递进,鼠麴雪兔子也难以获得续命的基本生态。钟扬慨然想到,雪兔子“之所以能成为世界上分布最高的植物,就是靠这些一群又一群不起眼的小草承担着‘先锋者(奠基者)’的任务,向新的高地一代又一代地缓慢推进”。

先锋者,奠基者——狂喜之中的潜意识里,他没有把自己当作荣耀顶端的雪兔子,而是平凡的小草。