广州市科协:为科技大咖点赞|李胜:潜心研究昆虫变态发育26载 从昆虫成长过程里解读“生命密码”

2020-12-02 09:35:52

别人避之不及虫蚁,他们视若珍宝;人人谈之色变的蟑螂,在他们眼中却“浑身是宝”。在华南师范大学昆虫科学与技术研究所所长李胜博士的实验室里,成千上万的果蝇、蟑螂成了最宝贵的财富。从事昆虫变态研究26年以来,李胜和团队与它们朝夕相处,陪着一批又一批昆虫走完短暂而又充满奥秘的一生,并从中打开一个又一个“生命密码”的盒子,取得了一系列原创性、开拓性、突破性和系统性成果,引领了昆虫遗传发育研究的发展。

26年的研究,他们解决了长达80余年的保幼激素受体之谜,奠定了在昆虫变态发育研究方面的国际领先地位;创立了“蜕皮时不能生长,生长时期不能蜕皮”的昆虫变态发育激素和营养调控理论,引领了动物生长发育和个体大小的调控机制的相关研究;从基因组和基因功能层面上揭示了美洲大蠊称之为“小强”的分子秘密,建立了不完全变态发育的昆虫模式,并为蟑螂进化为白蚁提供了重要证据,在昆虫宏进化研究中取得了突破性成果。

李胜

汉族,湖南涟源人,1971年5月出生。现为华南师范大学昆虫科学与技术研究所所长,博士,二级教授。长江学者、“国家杰青”优秀、“百人计划”优秀、全国优秀科技工作者、全国有突出贡献中青年专家、国务院政府特殊津贴专家、广东省珠江人才。

从事昆虫科学研究20余年,整合果蝇遗传发育和家蚕生理生化优势,在昆虫发育遗传领域、尤其是“昆虫变态发育的激素和营养调控”方向取得了一系列国际领先的研究成果。是我国现代昆虫科学研究领头人之一。

探寻昆虫变态的秘密

舌尖上的美味激发少年科研梦

营养丰富易被吸收,种类繁多资源丰富……这个世界上,有300多万种昆虫,其中有500多种会被世界各地的人们用各种方式做成美味佳肴,带来舌尖上的享受。在上世纪七八十年代的湖南,“70后”李胜,也是这类美食的爱好者。“当时没什么肉吃,我们老家就养了很多蚕来当肉吃。”正是在享受美食的同时,他开始对不同时期不同口感的蚕蛹,产生了浓厚的兴趣,并一心想从科学的角度,找寻到答案。为此,他用菜刀将不同时期的蚕蛹剖开,竟发现外表差别不大的蚕蛹,里面竟大不相同。“后来做了相关研究才知道,这些就是昆虫在变态过程中的变化。”

真正引领李胜走上生物研究之路的,是高二时老师出的一题遗传学题目。当时,老师说谁在10分钟内能把那个题目解开,以后谁就能当生物学家。3分钟后,李胜解出了答案,也成为班上唯一一位解出此题的人。就在老师被惊得目瞪口呆的那一刻,李胜的生物学家梦,也悄然萌芽。

1994年考入湖南师范大学生物系的他,渐渐找到了生物学的乐趣,并开始用尽心思学好这门学科。他的勤奋和努力感染了老师们,大三的生理学课上,教授为表扬他用心做实验报告,开课就在黑板上郑重写下了他的名字。就在老师肯定和表扬的那一刻,李胜更加坚定了自己做一名生物学家的梦想。

不过,初涉生物领域时,李胜并没有选择昆虫研究。而是“阴差阳错”在导师的建议下开始研究昆虫的近亲------甲壳动物。而这一做,便是26年。从研究生之路的一波三折,到博士后之旅的多地辗转求学,李胜保持着对生物研究的浓厚兴趣,不断学习充实自己,也经历了常人难以想象的艰苦努力。在博士研究的关键部分,他解剖了上万个蓖麻蚕的脑,进行分离纯化有效多肽。这一成分非常易失去活性,必须尽快缩短实验过程。为此,他曾经历了连续一个月睡眠每日不足4个小时的日子。也正是在这样的坚持和努力下,在极其简陋的科研条件下,李胜顺利地完成了博士学位研究,发表了两篇SCI论文,也积累了人生事业的第一桶金。

谈及自己的科研之路,李胜感慨万千。“我很庆幸自己能一直从事自己喜欢的生物研究工作,也庆幸自己一直坚持了下来,就如在高速上开车,一旦确定目的地,心无旁骛,不会被出口处的风景所迷惑而中途下车。做到这点并非易事,我想感谢我的家人对我的理解和奉献,在每次抉择时都给予我最大的支持。正是因为这样,才能有所成就。”

解决长达80余年的保幼激素受体之谜

揭开昆虫“永远年轻”的奥秘

这种“拼命三郎”的事情,在李胜这26年的研究生涯中,常常出现。回国创建实验室伊始,团队中只有李胜、学生以及助手三人,那时,三个人基本上是连班倒工作,每天只休息3-5小时,熬夜工作到天亮也是常事。“那时候我基本上每隔一天才回家,晚上就在办公室的沙发上睡觉。”在这种高强度的工作环境中,他们终于获得了第一个研究成果——和国际同行共同解决了长达80年的保幼激素受体之谜,这也成为了他们研究生涯的重要里程碑。

说起保幼激素受体之谜,李胜教授跟我们讲了一个很有意思的故事。1938年,一位英国生物学家做了一个实验,将一个小幼虫和一个即将变成成虫的大幼虫的血液进行了对流后,奇迹发生了。本来要变成虫的大幼虫竟然又开始蜕皮,变成了一个大号的幼虫。从这个实验中,发现了使昆虫维持幼虫状态的激素——保幼激素。但是数十年来,人们虽然发现了保幼激素的多种生理作用,却一直没有破解保幼激素的作用机理。

李胜带领团队经过数十年攻关,解析了蜕皮信号主导变态发育过程中的脂肪体重建机理,进而阐明了保幼激素拮抗蜕皮激素信号而维持幼虫性状的分子机制。这些研究解决了长达80余年的保幼激素受体之谜,研究成果得到了国际同行的高度肯定和赞同。“通俗来说,这就相当于揭开了如何让昆虫永葆青春的秘密。”李胜告诉记者,昆虫科学权威综述期刊Annual Review of Entomology 多篇论文评论:和其他几位科学家(美国科学院院士Lynn Riddiford和Alexander Raikhel、捷克Marek Jindra和日本Testu Shinoda)一起,通过长期的国际合作和良性竞争,共同解决了长达80余年的保幼激素受体之谜,阐明了保幼激素信号传导途径,解答了保幼激素和20E协同调控昆虫变态发育的分子机制,引领了变态发育相关研究的发展。

在李胜业内的朋友看来,李胜26年的昆虫变态发育研究经历就是一部昆虫学家的立志史。26年以来,一直研究昆虫变态发育的他,发展家蚕和美洲大蠊为完全变态和不完全变态两种模式昆虫,整合果蝇遗传学与昆虫生理生化优势研究变态发育,开创了多个先河。其研究成果不仅仅揭示了昆虫变态发育,也就是“丑陋的毛毛虫变成美丽的蝴蝶”的具体分子机制,也为干扰昆虫变态发育而进行害虫防治提供了重要的分子靶标。

2016年作为杰出人才引进到华南师范大学的李胜,在短短4年半内取得了累累硕果。2016年,他创建了“华南师范大学昆虫科学与技术研究所”,并在此基础上成立了“广东省昆虫发育生物学与应用技术重点实验室”和“华师昆虫广梅园广东省新型研发机构”。“华师昆虫”已经发展成为我国华南地区首屈一指的昆虫研究品牌,是我国昆虫研究的5个中心之一。

为害虫“正名”

利昆虫所长助力人类康健

在李胜所在的华南师范大学昆虫研究所里,数以万计的果蝇、蟑螂在实验室里茁壮成长。这些,都是李胜和同事们最宝贵的研究对象。

正是在这个实验室里,他和同事们通过近4年半的研究,从基因组和基因功能上揭示了美洲大蠊称之为“小强”的分子秘密,并为蜚蠊-白蚁演化提供了重要证据,在昆虫宏进化研究中取得了突破性成果。

说起对蟑螂的研究,李胜笑得有些腼腆。之所以选择蟑螂进行研究,一是因为这是南方出了名的让人厌恶的害虫,二是因为广州的蚊子、蟑螂这些害虫,侵犯到了自己的家人和朋友。于公于私,他都需要向“小强”宣战,用科学之力,有效精准地打击害虫。

在对小强进行了数年研究后,李胜团队终于找到了蟑螂之所以“强”的原因。但他的研究报告里,却是小强们一个又一个“优点”:不挑食,解毒能力强;不怕脏,天然免疫能力强,可以把体内有害的微生物杀死;生得多、长得快,拥有惊人的生长与生殖能力;打不“死”、饿不坏、长得壮,可废物利用变成所需营养;有断肢再生能力,不怕受伤……

看似让人厌恶的蟑螂,生命密码里竟蕴藏着巨大的能量。可见,蟑螂有很大的药物开发前景。这味有着上千年历时的重要传统中药,对受到损伤的皮肤具有很好的治疗效果。除此之外,蟑螂的某些成分还具有抑制肿瘤、抗菌、抗氧化等多种作用。李胜告诉记者,随着研究的深入,蟑螂给他们带来的惊喜也越来越多,“他们有着明显的聚集特性,针对害虫嗅觉和味觉受体,利用正向和反向化学生态学,可通过摄食行为设计食诱剂、利用聚集信息素和挥发性性信息素制作蟑螂屋等,研究和开发专一、高效、安全的卫生害虫行为调控剂,从而达到无害化防害虫治害虫。”随着人们对生活品质的追求,一方面致力于对家庭、酒店、饭馆等场所无孔不入的“小强”的大面积防控,不再有“半夜惊叫”;基于蟑螂体内的有效成分,另一方面将不断研发相关日用家化产品,将科研技术转化成生产力,“变废为宝”,为人们创造更美好的生活。李胜期望,自己用心打造的“虫虫特工队”能继续潜心在昆虫研究之路上,不断地探寻和解锁新的生命密码。将昆虫之所长发掘利用,助力人类健康。

寄语年轻人:

如今的李胜,不再一天到晚泡在实验室做实验,但他依旧是同事们眼中的“拼命三郎”,“他总有很多灵感和想法给到我们,不出差的时候,他总是第一个回单位,也总是最后一个走的。”同事说道。

“不断学习,保持热心,艰苦奋斗,不改初心”,二十多年,李胜始终保持着对生物的兴趣和热爱,并且为着自己喜爱的事业,坚持不懈地努力奋斗着。

李胜认为,自己之所以能够取得今天的成绩,还在于自己在人生的每个阶段,都很清楚自己的目标和定位,并朝着自己的目标坚定前行。

此外,从小喜爱阅读,也培养了科学家必不可少的逻辑推理和总结归纳能力。

作为我国中青年昆虫学家的灵魂人物,李胜如今带领着自己的团队走在世界科研最前沿。他常常告诫学生要“做个好人”,也就是“成就他人,超越自我”,这也是他一直恪守的原则。

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作者/通讯员:王娟 杨柳青 | 来源:新闻中心 | 编辑:华维勇