草原人民的儿子——旭日干院士
2018科普创客大赛复赛成人组晋级作品。
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在上大学时,我就听说过旭日干院士,一位来自内蒙古大草原的科学家,一位动物科技领域的老前辈,一位改革开放后成长起来的科技管理者,大家都尊称他为旭先生。后来,我有幸参加了旭先生主持的多个中国工程院咨询项目,得以经常与旭先生一起开会、一起调研和一起修改咨询报告,对旭先生的学识和为人有了深入的了解,感到由衷的钦佩。
草原里的放羊娃
1940 年 8 月24日,一个男婴出生在内蒙古兴安盟科右前旗一个贫寒的牧民家庭。父母给这个男婴起名为旭日干,蒙语意为“狂风”。年幼的旭日干经常随父母在广袤的草原上放牧牛羊,对家乡的草原和草原上的牛羊有一种说不出的亲近感。
1947年5月,内蒙古成为新中国第一个成立的少数民族自治区。贫穷的牧民得以成为自己的主人,幼年的旭日干也获得了上学的机会。经过刻苦努力,旭日干以优异成绩考入刚刚成立不久的内蒙古大学,就读畜牧专业,与牛羊相关的知识则是他的学习重点。大学期间,旭日干开始对草原上的植被、牲畜和牧民的和谐关系有了更深的认识。
1965年,旭日干大学毕业后被分配到内蒙古农牧科学院任技术员。文革期间曾任内蒙古自治区生产建设委员会科技组组长,后下放到准格尔旗沙圪堵公社担任科技干事,主要负责畜牧科技推广与应用等工作。这段时间,旭日干有机会深入基层,实地了解当地牧民们的畜牧生产情况和实际需要。牧民的主要财产和主要收入来源是牛羊等草食动物,牧民们希望繁殖出尽可能地多的牛犊羊羔,而且这些牛犊羊羔最好都是来自最优良的种畜。不过,当时牧民们养殖的牛、羊普遍生长缓慢、生产性能低下,优良的种畜非常少见,如何快速提高畜群的生产性能呢?
勤于思考和学习的旭日干了解到,国外已经开始研究和推广一些先进的繁殖技术,可以高效快速地繁育出大量的优良后代,比如在自然生产情况下,一头高产母牛每年只能产一个牛犊,国外先进繁殖技术则可以让高产母牛的后代数提高十几倍甚至是几十倍,其经济效益可想而知,但是在当时的内蒙古甚至是整个中国,不仅仅是牧民,就连畜牧科技领域的专业人员,能掌握这些先进的繁殖技术的人也是寥寥无几。这让旭日干找到了人生努力的方向,要在动物繁殖科技领域干出一番事业,回报养育他的草原人民。
由于文革导致师资短缺,在工作岗位上表现优异的旭日干1972年回到母校内蒙古大学任教。除了教学之外,旭日干还能从事科学研究工作,而且内大有很多优秀的教授可以交流和学习,这让他如鱼得水。之后旭日干在内大一直工作和生活了35年,并担任内大的校长长达14年,成为内大任职时间最长的校长,带领内大师生将内蒙古大学建设成为内蒙古自治区最高学府,也顺利成为全国211工程大学。
世界试管山羊之父
1978年3月下旬,在“四人帮”粉碎、十年浩劫结束、国家百废待兴的大背景下,中共中央、国务院在北京隆重召开全国科学大会,有6000人参加。在开幕式上,邓小平明确提出“现代化的关键是科学技术现代化”,“知识分子是工人阶级的一部分”,重申了“科学技术是生产力”等重要观点,在整个科技界引起轰动。这次全国科学大会被时任中国科学院院长的郭沫若称为“科学的春天”,成为中国科技发展史上一个重大的里程碑,也成为中国吹响改革开放号角的前奏。
科学的春风的确迅速吹遍了全国各个角落,也吹到了内蒙古自治区和内蒙古大学,更吹到了旭日干心坎里,此时旭日干正在和同事攻克家畜胚胎移植技术。
胚胎移植是20世纪50年代发展起来的一项繁殖技术,是将高产优质母畜多余的胚胎移入到其它地产的母畜体内,可以在短时间内繁殖出更多的优良幼畜,提高畜群的生产性能。最开始只是在兔子等小型动物上得到应用,到上世纪70年代,美国、日本、澳大利亚等发达国家的胚胎移植技术已趋于成熟,但是此时中国的胚胎移植技术刚刚起步。
旭日干在一些老教授的带领下,经过多年的艰苦磨炼,终于熟练掌握了牛羊的胚胎移植技术,并把这些技术传授给周边的牧民,深受他们的欢迎。旭日干很快意识到,光有胚胎移植技术还不行,因为母畜自然生产的优质胚胎非常有限,远远不能满足实际生产的需要,如果能借助体外受精技术则有望解决这一难题。
体外受精技术即大家所熟知的“试管婴儿”技术,是在实验室的试管中,让卵子和精子形成受精卵,发育成胚胎后,再移植到动物或人类子宫内发育成“试管婴儿”或“试管动物”。1978年7月25日,第一例通过体外受精技术培育的人类“试管婴儿”在英国诞生,引起全世界轰动。目前全球已诞生超过500万个“试管婴儿”,而“试管婴儿”之父、英国科学家罗伯特﹒爱德华博士也于2010年获得诺贝尔生理学或医学奖。
同胚胎移植技术一样,体外受精技术也是在19世纪末在家兔身上首先取得成功。上世纪60年代起,动物繁殖学家开始对一些家养动物实施体外受精操作,直到1982年才由美国科学家成功培育第一头试管牛。尽管日本和美国多个实验室进行了绵羊和山羊的体外受精研究,但是由于羊的精子在体外缺乏活力,很难与卵子完成在体外完成受精,这些实验室也一直没能培育出存活的试管羊。
绵羊和山羊是内蒙古牧区的主要畜种。上世纪70年代末,内蒙古的羊饲养量、羊肉和羊毛产量均居全国首位,占全国总量10~20%。旭日干决定重点攻克绵羊和山羊的体外受精技术,但是“闭门造车”太慢,而且会走很多弯路,走出去学习国外的先进技术已成为当时全国上下的共识。恰在此时,我国重新开始在全国高校和研究机构选派优秀的中青年教师和学生前往美国、日本等发达国家学习深造。
1982年,42岁的旭日干成为当年中国政府选派到日本留学的12名人员之一,迎来了自己事业的巨大转机。刚到日本,旭日干参加了日本政府为留学生安排的日本七日游,看到到处都是鳞次栉比的摩天大楼、现代化的交通工具以及高效便捷的服务设施,感受到中日经济实力的巨大差距。结束七日游之后,旭日干马不停蹄地赶往位于东京60公里之外的筑波科学城,看到了世界一流的实验室和实验设备,旭日干意识到,中日在科研领域的差距可能更大,唯有通过自己和同胞的刻苦努力,才有可能缩小这种差距。
接待旭日干的是他的日本导师山内亮,山内教授很快了解到旭日干的研究兴趣是在家畜体外受精上,于是决定将旭日干推荐给日本农林水产省畜产实验场的花田章博士。当时,花田章博士已在家畜繁殖研究方面颇有建树,在牛、羊的体外受精技术上摸索了多年,不过一直没有突破性进展。见面不久,旭日干就向花田章博士表示,自己希望攻克这一难关。花田博士起初非常怀疑,旭日干能否成功,因为他的留学时间只有两年,而要完成试管羊的培育,起码得有四年时间,而且旭日干也缺乏体外受精研究经验。不过,由于旭日干的坚持,花田博士抱着试一试的态度让旭日干开始了他的研究。
旭日干当然知道羊体外受精技术的难度,也知道自己的劣势,但是他已经暗下决心,要在两年内啃下羊体外受精这块“硬骨头”。时间紧迫,旭日干过上了宿舍和实验室两点一线的生活。每天起早贪黑地查文献、做实验,周末和节假日也很少休息,旭日干希望用两年时间干完别人三、四年的工作,更希望能取得创新成果。在花田章的指导下,旭日干系统总结了前人体外受精技术的经验,发现激发精子活力的营养液是其中的关键,但是在兔、牛等动物身上获得成功的培养液对山羊精子并不起作用,旭日干只好自己重新研究培养液的配方。经过400多次的反复试验,旭日干终于让山羊精子和卵子在实验室完成了体外受精。1984年3月9日傍晚,世界上第一只“试管山羊”在日本农林畜产实验场诞生,旭日干和花田教授为它起名为“日中”,寓意为中国和日本科学家合作研究的结晶。不久,日本《朝日新闻》、《读卖新闻》、《每日新闻》等十几家报纸,几乎都以醒目的标题和大幅照片,在科技版的显著位置刊登了这项国际性创新成果。
旭日干也凭借这项研究,获得了日本兽医学博士学位。旭日干拿到博士学位后,谢绝了导师的盛情挽留,回到内蒙古大学,建立了实验动物中心,希望尽快将先进的繁殖技术在国内推广应用。在科技部863计划支持下,旭日干迅速带领团队建立了体外受精技术体系,分别于1989 年3 月和8 月,培育出我国第一批“试管绵羊”和“试管牛”,填补了国内空白,也被评为1989 年度中国十大科技成果之一。
品种改良是畜牧科技重要发展方向。与国外品种相比,我国的家畜品种综合生产性能存在较大差距,但是也拥有繁殖力高、抗病力强、风味独特等优势。另外,要培育一个优良家畜品种往往需要10-20年。如何将国外品种与我国地方畜种的优良性状结合起来,短时期培育出优良品种呢?在试管动物的基础上,旭日干创新地提出了试管内杂交育种新概念和新技术,即在实验室进行通常需要在试验牧场完成的杂交试验,利用进口优良品种的精液与国内优良品种的卵子进行体外受精,对畜群进行反复选育提高,可以快速培育出家畜新品种。旭日干教授团队为此建立了中试研发基地,成功培育出试管内杂交育种第三代羔羊,为家畜改良和育种开创了新的技术途径。近年来,旭日干带领团队深入进行家畜体细胞克隆与基因工程技术的研究,取得了一系列新进展,成为我国畜牧科技领域的一面旗帜。
中国畜牧业可持续发展的谋划者
1993年8月,旭日干教授出任内蒙古大学校长,开始了一系列大胆改革,带领全校师生,成功将内大建设成为全国211工程重点大学。1995年,旭日干被评选为中国工程院院士,并担任工程院农业、轻纺与环境工程学部第一届学部主任。2006年旭日干出任中国工程院副院长,兼任中国工程院院士增选政策委员会主任。
中国工程院是中国工程技术界最高荣誉性、咨询性学术机构,近年来作为国家高端智库的作用日益显现,受到党和国家领导人的鼓励和称赞。旭日干院士非常重视开展畜牧产业战略咨询研究,2009年主持了“中国养殖业可持续发展战略研究”重大咨询研究项目。该项目下设 “畜禽养殖”、“动物疫病防控”、“水产养殖”、“特种养殖”、“产品加工与食品安全”和“环境污染防治”等六个课题组,以及项目综合报告课题组。我作为该项目综合报告执笔人,有幸参加这一对养殖业影响深远的咨询项目。旭先生对该咨询项目倾注了大量心血,他在百忙之中,组织20多位院士和200多位专家,一起开会研讨和现场调查,系统分析了我国养殖业发展现状、可持续发展所面临的挑战,充分研究国际上各种成功养殖模式的经验与不足。
旭先生也非常重视综合报告的撰写工作,亲自参与综合报告的修改完善。每次由我完成初稿,交给旭先生过目,然后再组织不同领域的专家对综合报告提出修改意见和建议,再由我继续修改,形成新稿后在交给旭先生报告。有时候深夜10点多,旭先生还会打电话给我,对综合报告提出自己的修改意见。就这样,经过30多次反复锤炼,综合报告才最终定稿。
《中国养殖业可持续发展战略研究综合报告》形成了“到2030年前后我国养殖业发展仍将处于重大战略转型期”、“养殖业将成为我国农业第一大产业和战略主导产业”和“加强科技支撑和推进养殖规模化是实现我国养殖业可持续发展的根本途径”等基本判断,提出了加快推进中国养殖业可持续发展的三个重大建议:一是充分认识养殖业战略产业地位,明确养殖业在现代农业中的战略主导地位;二是实施“标准化规模养殖推进计划”,推进适度规模养殖成为我国养殖业主体;三是实施“养殖业科技创新重大工程”,为我国养殖业的可持续发展提供持续动力。