好奇心+思考+信念感=菠萝科学精神!2024菠萝科学奖得主聊聊科研背后的那些事

钱江晚报 2024-11-23 18:33:11

潮新闻客户端记者高心同

被什么纸割了手指最疼?啤酒为什么冰的好喝?桔子为什么要用红网兜装?苹果怎么能长出白蘑菇?蚊子靠什么精准追踪人类?

11月23日晚,2024年菠萝科学奖在杭州颁发。这一次,它带来了菠萝科学奖IP小菠萝。来自国内外的10名专家学者及科学爱好者,则带着趣味横生科研项目捧杯而去。

何为“菠萝科学奖”?菠萝,一种神奇的水果。它酸酸甜甜的滋味,与科学严肃又有趣的特性不谋而合。它富含的针状草酸钙结晶,在人们咀嚼果肉时,刺激着人类的口腔黏膜。这又使得那鱼鳞般的坚硬表皮下,蕴藏着菠萝“吃人”的科学奇闻。这便是一个科学奖和“菠萝”结缘的由来。

由浙江省科协指导,浙江省科技馆主办,杭州西湖文化旅游投资集团协办。该奖项以“向好奇心致敬”的口号,面向全球广泛征集、褒奖和传播有想象力的科学研究成果和事件,并举办颁奖典礼、科学论坛、科学集市、城市好奇心指数评选等一系列科普活动,以线上线下的方式引发公众参与,让更多人参与、体会、了解科学有趣的一面。自2012年开始,迄今已举办12届。本届的主题名为“打破砂锅问到底”,

“科学家对科学探索的执着精神,驱动着他们打破砂锅。而砂锅打破后,我们见到的食物,是对那些永葆好奇的人类进行嘉奖。这番科学视觉盛宴,也在邀请大众前来,向好奇心致敬。”本次活动主办方,浙江省科技馆相关负责人解读主题时说。

“我就是有点好奇会发生什么”

被遗忘的西瓜,在冷冻层冻得邦邦硬。打开冰箱门的你,那瞬间会想什么?放了很久的苹果,受潮长了蘑菇。手上被蚊子叮起一个大包,手指被锋利的纸张割破……看到这一幕,你会怎么做?

将那些水果扔到垃圾桶?带着愤怒表情一巴掌拍死蚊子?无奈地寻找创可贴?这是普通人的做法。一名科学家,会将它们放在显微镜下。

是什么拦住他们前往垃圾桶的脚步?是什么让他们有几秒钟迟疑的停顿?

“我就是有点好奇会发生什么。”2021年那个端午假期,埋头实验的西湖大学孙立成团队成员唐堂和刘清路,将西瓜遗忘在了冰箱冰冻层。待西瓜被想起,已经成了一个坚硬冰球。后来,他们经实验发现脱落的西瓜膜具备离子传输特性,相关成果发表在了《自然·通讯》杂志上。带着“冰西瓜解决大问题”项目,西湖大学孙立成团队也赢得了2024菠萝科学奖“灵机一动奖”。

回想自己将剥落的西瓜皮放进电化学二氧化碳反应测试装置的瞬间,唐堂用一个“好奇”,解释了怪诞一举背后的一念,同时回答了上述疑问。这也应了菠萝科学奖的筹办初衷——“向好奇心致敬”,以及本届的主题——“打破砂锅问到底”。

好奇心,也让他们向另一个领域探去脚步。

“西瓜皮实现离子传输的场所在它的细胞壁。其中,细胞壁内的纤维素构成了一条三维通道。该通道仅有2至5纳米,肉眼并不可见。这该怎么观察呢?他们敲开了生命科学学院的门,在西湖大学特聘研究员、博士研究生导师吴建平博士和李小波博士的指导下,对西瓜皮的细胞壁进行置样、切成薄片,切片厚度达到了纳米级。又该如何判断西瓜皮在解冻中是死是活?再一次,他们介入了生物学的DNA染色技术。

“不管是切片式研究法,还是DNA染色技术,在我们的研究领域都是‘冷门手法’。”唐堂笑着说,这次尝试以后,他们学会了灵活变通,跨学科借来研究方法。研究过程中,专事生物动物植物的离子通道的吴建平老师,也基于自己的研究领域,提出了很多有趣的新想法。

对于获得2024菠萝科学奖“科学事件奖”的“苹果长白蘑菇”的当事人浙江德清邓女士,同样是好奇心,让她在那个黄梅天,在那个别样的苹果前停顿、拍照,发帖,以及寄给中科院的科研人员。“果菌王”白参菌最终得到鉴定、分离、培育,有望成为新的食用菌育种来源。在事件相关的帖子中,她袒露着自己的心声:“最初发现它的时候,我本想扔到它。但鬼使神差地没有扔,就放在厨房的窗边……再后来,我给它喷点水,(蘑菇)就长开了。好神奇。”

好奇心在科学世界里,有着怎样的分量?

因为想知道洗澡水为何溢出,阿基米德发现了浮力原理。因为感到一壶水烧开时,蒸汽顶起水壶盖子的画面太过神奇,瓦特改良了蒸汽机。是好奇心,让他们在这些稀松平常的瞬间前,有一帧关键的停顿。

爱因斯坦说过:“重要的是不停地追问。好奇心有它自己存在的理由。一个人当他惊奇地看到永恒之谜、生命之谜、实在的奇妙结构之谜时,他不能不从心底感到敬畏。”以及,“永远不要失去神圣的好奇心。”

“意外变成机会,一定是因为有人绸缪已久”

“冰西瓜”的意外一刻来临前,唐堂和刘清路正在潜心完成老师孙立成布置的研究任务——解决离子传输膜的技术难点问题。“一定要发现与众不同的创新点!”这是孙立成的叮嘱。

“二氧化碳还原离子选择性透过是个较为空白的领域。“唐堂为记者解读称,目前,该领域只初步搭建了机制机理,至于合适的材料,研究人员还在不停尝试与寻找。

因此打开冰箱门的那一刻,当发现西瓜冻成“铁憨憨”的时候,沉浸式思考课题的唐堂和刘清路,正在心里念叨着“离子传输膜、离子传输膜……”。

“西瓜一定有水,水里就一定有离子。这又是一层冰膜。离子……膜……说不定,它就具备传输膜的特征!”

实验之后,他们发现,一块西瓜皮竟然有离子传输膜的选择透过性——踏破铁鞋无觅处!谁能想到,合适的离子传输膜原材料,竟是“一块瓜皮”!

对于2024菠萝科学奖“有知有味奖”得主中科院理化技术研究所江雷院士团队,“冰啤酒为什么更好喝”这个发现,是他们在探索酒精浓度对其物理性质影响的研究中,一场美丽的邂逅。

酒精的浓度,起初占据了江雷院士的目光:“为什么中国白酒有一个非常特殊的酒精浓度区间,要么是38%-42%,要么是52%-53%,要么是68%-75%?”是在反复的实验、调试中,他们发现,影响酒精风味的参数“接触角”,也受到温度变化的影响。

正如唐堂所说——“意外变成机会,一定是因为有人绸缪已久。”

“别忘了,你们还有个老师是大自然”

是什么,让2024菠萝科学奖“疯狂实验奖”得主普林斯顿大学赵志磊和他的同事们,在LindyMcBride的实验室,将手臂伸向爬满蚊子的笼子?是什么让瘦弱的赵志磊,在一天之内看1500只蚊子攀在自己手臂上吸血,直到手臂整个红肿?又是什么,让他的“狠人”同事甘愿一日以身饲蚊3000只?

是信念感。

“我们就是想知道蚊子靠什么找寻、识出人类并吸血。”一个坚定的念头,更是让这支研究团队陆续花了5年时间,只为制造可供实验的转基因蚊子。

目前,孙立成团队的成员仍在继续由一块西瓜皮引发的研究。而就在9月,受“冰西瓜研究”中果胶通道结构启发,团队在学术期刊《能源与环境科学》上发表了新的研究成果——基于空间构型调控方法制备高性能阴离子交换膜,这种方法进一步提高了阴离子交换膜的孔结构稳定性、离子导电性和机械强度,在工业应用中颇有前景。时隔三年,这个瓜,他们还在“啃”。支撑他们的,同样是信念感。

“将西瓜皮放入电化学二氧化碳反应测试装置的那个瞬间,你们会觉得,这个举动有点离谱吗?”“会有一丝离谱的感觉。如果西瓜皮都能工作,那我们为什么还要搞那么多研究?但是,我们相信大自然。”唐堂坚定地回应记者的疑问说,那个时刻,老师孙立成的教导响在他们的耳畔:“别忘了,你们还有个老师是大自然。”一直以来,一个念头也深深植根于他们的内心,经过上亿年的羽化,自然界内部有一套精密的设计、协同系统。他们想要的研究素材,自然界一定会有,大自然也定会不吝赐教。

一个研究做3年,这对唐堂和刘清路来说压力不小。一直埋头于一片瓜皮的他们,并未发表其他的论文。

“也有怀疑和动摇的时刻,我的努力会白费吗?迟迟不出成果,该不会是我个人能力有问题吧?”然而,不论如何,他们从未想过放弃这个研究。“如果研究失败,大不了推倒重来。也没关系嘛。”

在令人遗憾的想象里,唐堂依然保持着乐观。他告诉记者,一份令人欢喜的好结果,并不是科研的全部。而不断探索的精神,才是科研的所求。唐堂的语气里,洒满了阳光。

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