匡廷云:揭开光能转化之谜

  综合报道/本刊主笔 陈邦祺

  2024年6月,国家科学技术奖励大会在京举行,“真核生物光合膜蛋白结构与功能研究”项目荣获2023年度国家自然科学奖二等奖。这只不过是匡廷云院士一生追“光”的一个注脚。

  作为我国光合膜结构与功能研究领域的开拓者,如今已90多岁高龄的匡廷云凭借一系列研究成果,为我国农业、能源事业发展提供了基础性、前瞻性理论和技术支持,助力我国光合作用研究走在了世界前列。

  与“光”结缘

  新中国成立前夕,将满15岁的匡廷云读到了一本名为《萨根的春天》的苏联小说。书中讲述的萨根村一个青年用硝石帮助全村庄稼获得大丰收的故事,点燃了她对土壤农业化学的研究志趣。

  彼时,正值北京大学农学院、清华大学农学院等合并为北京农业大学之际,匡廷云便毫不犹豫地决定报考北京农业大学土壤农业化学系。

  在北京农业大学的学习经历,为匡廷云后来从事光合作用研究打下了良好基础。

  1958年,匡廷云被选派到苏联莫斯科大学生物土壤系深造。

  “那个时候,不是绝大多数同学都有这个机会的,所以我非常珍惜,就觉得今后一定要交出满意的答卷”,暗下决心的匡廷云在出国求学的4年时间里,埋头苦学,并收集了大量文献资料。待到回国时,这些资料竟装满了10多个木箱。这也成为我国农业化学领域的一笔宝贵财富。

  学成归来之后,匡廷云进入中国科学院植物研究所工作。“自己应该从事哪方面的研究,对国家更有帮助?”匡廷云边陷入沉思:“一个人的研究方向,当然取决于你最早的兴趣,但也要根据国家的需求来进行调整。在植物研究所,根据需要,我就转做了植物光合作用的研究。”

  沐“光”而行

  1986年,在参加第七届国际光合作用大会时,德国科学家公布的一项光合膜蛋白原子水平空间结构的研究成果,让匡廷云大为震撼。回国后,她立即向时任中国科学院植物所所长汤佩松汇报:光合膜蛋白研究十分重要,未来国际竞争必然极为激烈。

  “既然这么重要,我们中国也要做”,汤佩松当即决定进行学科交叉,由中国科学院植物所从生化入手、生物物理所从结构入手,开展光合膜蛋白结构与功能的研究。

  彼时,尽管科学界迫切希望得到更高分辨率的晶体结构,中国科学家却没有被寄予期望。

  即便如此,匡廷云和研究团队始终没有放弃,默默地进行探索与突破。终于在2004年,她和研究团队成功完成了分辨率为2.72埃的菠菜主要捕光复合物晶体结构解析。这个由镶嵌在光合膜中近三万个原子形成的正二十面体对称特征的空心球体结构图登上了《自然》杂志的封面,惊艳了全世界。

  “这是中国的结晶、中国的结构”,匡廷云不无自豪地介绍,此后,我们在国际上连续突破了一个又一个光合膜超大分子复合物的空间结构。

  2019年,第十届国际光合作用及氢能研究可持续发展大会授予85岁的匡廷云“杰出成就奖”;同年,亚洲-大洋洲光生物学会授予她“杰出贡献奖”;2020年中国植物生理和植物分子生物学会授予她“终身贡献奖”,表彰她在光合作用领域做出的杰出贡献。

  如今,匡廷云依然退而不休、活跃在科研一线。她说:“我一辈子都在研究光合作用。其实,这是我对自己专业的一种执着、一种热爱、一种激情。” 编辑/车玉龙

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