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索果蝇智能奥妙比翼齐飞 传奇:音乐人许书平进入《科学》

日期:2024-05-07 15:57
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摘要: 他们的故事本平淡无奇——丈夫唐世明是甘于在寂静实验室里安心思考的学者,妻子许书平全心支持丈夫的工作。可3年前一个意外事故让这对夫妇的科研历程波澜荡起,故事也由平淡转为“传奇”——那次科研器械砸断丈夫两根脚骨的意外,让本喜爱唱歌本从事音乐教育的妻子舍弃音乐工作,与丈夫走在同一科研道路上,共同研究在他们看来是“小精灵”般的果蝇,共同在权威杂志美国《科学》署名发表论文……这真真切切地发生着的传奇,直到今日仍在延续。 “断了两根脚骨”带来人...

他们的故事本平淡无奇——丈夫唐世明是甘于在寂静实验室里安心思考的学者,妻子许书平全心支持丈夫的工作。可3年前一个意外事故让这对夫妇的科研历程波澜荡起,故事也由平淡转为“传奇”——那次科研器械砸断丈夫两根脚骨的意外,让本喜爱唱歌本从事音乐教育的妻子舍弃音乐工作,与丈夫走在同一科研道路上,共同研究在他们看来是“小精灵”般的果蝇,共同在权威杂志美国《科学》署名发表论文……这真真切切地发生着的传奇,直到今日仍在延续。

“断了两根脚骨”带来人生转折

今年8月13日,美国《科学》杂志刊登了《果蝇的视觉模式识别具有视网膜位置不变性》的研究成果。论文共4位作者。作者是唐世明和许书平夫妇,他们在科学院生物物理所工作,唐世明是科研组的“老板” ,许书平则是位普普通通的实验员。

唐世明研究果蝇已有多年。2000年,唐世明随中科院院士郭爱克做果蝇研究并准备在《科学》发表他**篇有关果蝇的论文(今年8月13日的论文是**篇),内容是关于果蝇如何在两难境地中进行选择。

当时,大量的果蝇实验让好奇的许书平忙里偷闲来到丈夫的实验室,模仿做一些粘果蝇的“技术活”。“**次走进实验室,里面黑黑的,只有台灯投射出灰暗的光。灰暗的灯光下,我爱人指导我试着粘起了果蝇。哪想,粘了几只之后就很快熟练了,当时我感觉粘果蝇很有趣。”许书平回忆说。

这种“有趣”转化成了真正的科研,大量实验和数据分析之后,研究者撰写的论文寄往美国《科学》杂志,得到的反馈是“再做一些补充实验以让论文更有说服力”。在补充实验的准备中,唐世明不慎被沉重的器械砸断了自己的两根脚骨。

“当时我也在场,我说我也要搬器械,可他不许。意外发生后,我看到地上有许多血,真是非常痛心,我觉得一个妻子应该全心照顾好自己的丈夫,不忍心看他整天一瘸一拐的,再加上当时他的实验室也缺人手,于是自己靠着以前‘粘果蝇’的经历和郭爱克老师的信任,‘舍弃’音乐,加入他的实验室。”

许书平在接受采访时很激动,昨日之事仿佛就在眼前。

“我每天都在与果蝇对话”

果蝇在近代生物学研究领域可谓独领风骚,它不是我们想象中的苍蝇,在科学家心目中,它是上佳的模式生物。在许书平看来,她培养的果蝇如同一个个“小精灵”。她感触*深的是,这些小精灵非常爱干净。如果身体稍有不干净,或不舒服,它们就表现得十分烦躁。“我会感受到果蝇的那种洁净,每天都会刷培养果蝇的培养瓶,除了用刷子,我还会用手指。如果清洁剂残留过多而瓶内过于‘清香’的话,果蝇也会很反感,我就一个一个地闻瓶内的气味!”

“我这么做,主要因为我爱人对这项实验要求的十分严谨,要求果蝇在正常生理状态下参与实验。”

许书平的专业是音乐,在她看来,音乐与科研有相通之处,那就是严谨、讲逻辑。“音乐人常常作曲,拿交响乐来说,如果没有严谨的‘和声曲式’功底,再漫无边际的想象也是空中楼阁,科研更是如此。从养果蝇起,我就严格让果蝇处在自在的生存环境,让果蝇‘安居’之后‘乐业’。”

许书平将同样的严谨用在粘果蝇上。“粘果蝇”很讲究,从培养瓶里取出果蝇,放在冰里,几十秒之后,果蝇“晕”倒,再用镊子或刷子将果蝇从冰中取出,在显微镜下在果蝇细小的脖颈上“压”一块十分精致的胶布制成的“白板”,此时就算粘住果蝇,可以用先进仪器进行下一步果蝇行为控制观察实验了。“这是一个十分精细的过程,但每做一次,既要抓紧时间,又要动作到位。如果果蝇苏醒过来再粘,就不好粘了。”

这一系列的动作,许书平“不知道做了多少次”。

“我仿佛每天都与果蝇对话,像驯化小宠物一样!这些‘小精灵’或许真是受到人间真情的感化,整个实验进行得很顺利,这些果蝇很‘配合’。”

400瓶果蝇的实验

8月13日发表的论文《果蝇的视觉模式识别具有视网膜位置不变性》,早在2002年3月便开始了实验工作,实验整整持续了2002年全年。

“做这样的实验就是为了论证我爱人的设想——果蝇的视觉特征和高等动物差不多,具有视觉不变性的特点。”许书平谈起了实验的*初目的。

30多年前,国外就用果蝇做过相同内容的实验,但结论完全相反:遇到与先前同样形状的目标,或者同样形状的物体位置稍微改变一点,果蝇就辨认不出来。唐世明就是要修正人们的“偏见”。

通过自制果蝇飞行模拟器,唐世明和许书平观察检测果蝇的视觉模式识别能力。果蝇的身体被固定在一个力矩测量装置上,果蝇虽然不能飞走,但所看到的视觉目标可以受飞行扭矩的控制移动,此时的果蝇以为自己在不同的图形间飞来飞去。

实验的精彩之处在于对果蝇的“惩罚”。许书平向记者介绍:“在对照实验中,首先要训练果蝇喜欢看正T字母,而厌恶看倒T字母。如果它总是盯着倒T字母,计算机就立即自动启用激光去烫它,即‘惩罚’它。经过一段时间训练,果蝇会较多地转向另一个**的、不会遭受‘惩罚’的图形。”

“在**篇《科学》论文的补充实验中,我只是在粘果蝇,没涉及实验观察。到了这**篇《科学》论文,我就完全参与到实验观察之中,包括数据记录、仪器控制。”

“每一只果蝇的行为控制观察包括4分钟自由飞行、4分钟训练、2分钟学习检测、4分钟训练、4分钟学习检测5个阶段,共持续18分钟,此时我按世明的要求随时做数据记录。在2002年的实验中,我几乎每天都要这样做,一只接一只,能做多少算多少。”

在这不断的重复中,在每日的汇报和交流中,许书平在不断学习,实验技能到达了很高的水平,国际昆虫行为研究权威学者、德国沃尔兹堡大学教授海森堡观看了许书平的实验操作后说:“你的实验工作做得非常漂亮,我们的学生要花好几个月时间才能学会的新实验,你只用了一个多星期就掌握得很好了。”

到底用多大的工作量来估算这个实验,内在的辛苦只有唐世明和许书平知道,我们旁观之人,或许也只有通过实验共使用400多瓶果蝇、每瓶约有100多只这个数据来体味这辛苦中的一点一滴!

“我只是体力工作者,我爱人则是脑力工作者”

自从那次意外事故之后,许书平随丈夫从北京去了上海,又从上海回到北京,来回的颠簸中她始终不忘的是对丈夫的钦佩和全力支持,“我只是体力工作者,而我爱人则是脑力工作者。他总想一些科学*基础的问题,而我,一名普通实验员,就是在按照他的设想来做基本的辅助工作。”

直到采访结束之时,许书平仍恳请记者在报道里不提及她,她说或许许多人都会对她这个音乐背景的实验员感到好奇,但这样的工作并不需要多深的科学功底,每一个年轻人都能做好。

“音乐与科研当然有许多不同,可实验是我们共同做的,我们不断交流、讨论,记录当天天气、气温,共同关注一个数据,所有结果都是共同努力的结果。不过真正的科研不在我,而在唐世明的脑子里!”

许书平来自青海,为了想看大海,她大学毕业后到大海边工作。而后,她随丈夫南转北移,这一切在她看来过渡得十分自然。“我现在是实验员,可我并没放弃音乐,我还在努力进修音乐知识。或许有**,实验室不再需要我了,我想我仍会很自然地过渡到其他工作上去,可能是音乐,也可能是其他的……”

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