星耀武:永不止步,解锁植物学的奥秘

 

  星耀武,我校农学1999级校友,中国科学院西双版纳热带植物园研究员。 2003年本科毕业后考取中国科学院昆明植物研究所攻读硕士研究生,2006年攻读博士研究生,2010年博士毕业后继续在中国科学院西双版纳热带植物园进行博士后研究,并于同年12月到瑞士苏黎世大学继续攻读博士后。2014年前往美国菲尔德自然历史博物馆从事科研,2016年6月重回中国科学院西双版纳热带植物园工作,主要研究我国西南地区的生物多样性。
  24岁攻读博士,28岁出国从事博士后研究,30岁建立全球最大的被子植物化石数据库,深厚坚实的学术功底支撑,使得34岁的他便已经成为中国科学院西双版纳热带植物园最年轻的研究员和博士生导师。 35岁因在权威国际期刊《美国科学院院报》上发表论文闻名业内。
  
能与祖国这片辽阔土地上的植物一起盛放,是星耀武一生的抱负。

 

  不畏艰难,用脚步丈量植物学的科研长路

  2003年,21岁的星耀武考上中国科学院昆明植物研究所研究生,从事现代植物学研究。他觉得,要成为一名合格的植物学家,野外科考是基本功,必须与植物成为知根知底的朋友。

  对于2004年暑期自己第一次科考经历,星耀武记忆犹新。“由于人类过度采伐省藤属植物(藤椅原料),它已非常珍稀难觅。我晚上住老乡家、白天钻各种林子,怀揣1500元钱,在野外考察了近三周毫无收获。就在我快放弃时,一个大雨天,我终于找到了一株有2米叶长、带果实和花序的省藤……”

  “科考中,擦伤、摔伤、刺伤、咬伤都是常事,但找到标本的幸福感大于一切。科考的魅力就在于不断挑战危险与未知。”星耀武说。

  星耀武的野外科考绝不仅限于求学期间,博士后研究使他在国际植物学界声名大噪,回国后不久世界各地学生慕名拜入他门下,他带领学生们遍访各地山川野岭,亲力亲为,上演着一堂堂生动的实践教学课。

  云南玉龙雪山,在海拔 3800 米处的一处流石滩,植物学家星耀武带着他的学生们,展开了近期的一次野外科考。大家从早上 8 点出发,穿越雪山附近的针阔混交林、冷杉林、草甸、灌木丛,整整跋涉了8个小时,才从海拔 2800 米攀登到这里。周围风景绝美,不过脚下尖锐的碎石和近50 度的斜坡,让行进异常艰难。

  星耀武与学生们边走边观察沿途的植物,一株变异的滇牡丹是本次野外科考的一大收获,星耀武小心地摘下两片叶子,以方便回实验室提取 DNA。在星耀武看来世间的每一个生物都是独一无二的,他希望保留它们的独一性,也希望能借助它们繁衍出更多的新生命。

  经过十几年的记录和研究,星耀武不仅重建了横断山区 19 个植物类群的系统发育关系和生物地理历史,还主持研究了云南晚中新世先锋植物群。在国际上,星耀武首次用冬春季降雨及冬春季温度来描述古季风的强度,而季风的强度变化,可能是导致很多植物灭绝的重要因素,他的系统研究,为我国的生物多样性保护及合理利用提供了重要的科学依据。

  直到现在,星耀武依然保持着每年三个月的野外科考时间。在他看来,每一种植物身上都隐藏着附近生态信息的密码,通过破解密码,就能了解生物多样性的来龙去脉。

  积聚跬步,青农学子厚积薄发出国深造

  出于对植物学的兴趣和对云南植物王国的向往,星耀武先后考上了中科院昆明植物研究所的硕士、博士。他是昆明植物研究所古植物学专业的第一个博士,师从周浙昆研究员开展中国西南地区新生代古植物和古气候学的研究。3年内,他与导师周浙昆还一起在野外找到了上万块植物化石,为今后昆明植物研究所植物化石研究的快速发展奠定了基础。

  2010 年,也就是星耀武博士毕业那年,在他面前摆着一个难得的出国机会——瑞士的导师招聘古植物学的博士后。经过申请、面试后,星耀武凭借对古代植物和现代植物都有研究的优势,从全世界的 30 余名竞争者中脱颖而出,进入瑞士苏黎世大学任职博士后,专门研究被子植物在新生代的演化问题。在瑞士,星耀武师从世界著名的植物学家和生物地理学家皮特·林德做研究,而这位导师一向以严苛著名,要求每位博士后都要有独立开展研究的能力。

  导师交给星耀武的第一个研究任务,是一项被众多古植物学的同行大呼不可能完成的———做全球的被子植物在新生代的演化的数据库。我的导师要做全球被子植物(即开花植物)在新生代的演化研究,全球共有30多万种被子植物,他想研究这些植物6500万年以来的演化过程。”

  当时,全球只有美国建立了植物化石数据库,但里面的植物化石数据极少。这个项目要成功,必须把古植物学开展一百多年以来发表的数以万计的研究论文系统收集,分类研究。被分配到相同数据库任务的同事先后都放弃了,但星耀武却卯上了劲儿。在星耀武看来,只有做成这个数据库,才有机会去探索、回答更大的科学问题。

  凭借着对数据库前景的信心,星耀武用了两年多的时间,以一己之力和全世界各大洲上百名古植物学家一个个“死磕”,最终完成了一个庞大的、包含全球每一个大洲已经发现的古植物化石的数据库。渐渐地,我脑海中愈发清晰地出现了一条被子植物演化时间轴,它指导着我去回答更多科学问题。我认为破解植物化石隐藏的大数据,对于今天人类如何应对气候变化会大有裨益。”星耀武说。

  另外,这个数据库大概有两千多个化石点的将近五万条数据,为全世界的植物学家提供了一个前所未有的探讨植物多样性变化的大数据平台。

  瑞士期间研究工作的出色完成,引起了美国著名生物地理学家 Richard Ree的注意,他向星耀武发出邀请,合作从事世界横断山脉植物演变研究,星耀武不但得到了美国菲尔德自然历史博物馆的资助,还成功获得瑞士自然基金会高级博后流动基金的资助,史无前例地领取了美国和瑞士的双份工资。在国外期间,他的两个孩子也相继出生,事业和生活的前景都极其美好地展现在他面前。

  回归故里,用毕生所学灌溉祖国的土壤

  事业蒸蒸日上,家庭幸福美满,国外优渥的生活条件,并没有让星耀武沉醉。随着时间推移,星耀武心里愈发感到不安。

  “通过大量文献的阅读,我发现全球学者的研究主要集中在安第斯山、南非、地中海、东南亚等热点地区。我国的生物多样性虽然丰富,却很少受到关注。我国拿得出手的叫得响的生物多样性论文少之又少。”星耀武暗下决心,一定要在中国的土地上做出让国际同行认可的成就。“我一心想把自己所学回报祖国,况且这些年我们国家科研条件大为改善,只要有决心,在国内也一定能做出成果。”

  2016年,34岁的星耀武刚刚完成在美国的博士后研究,就毅然回国,并入选中科院“百人计划”,得到了国家项目资金支持,成为中科院西双版纳热带植物园一名年轻的博士生导师。在国家和植物园的支持下,星耀武很快成立了9个人的研究团队,有了充足的经费保障,他更有信心和干劲来研究中国西南地区尤其是横断山脉生物多样性的形成机制。

  “因为有高原反应,在高山上走100米相当于在山下平地走1000米,爬陡坡时要手脚并用,还要注意滚石塌方。”星耀武向记者描述他在横断山脉考察的情景。从读研至今14年间,星耀武到横断山脉野外考察30多次,每次个把月,无论是随导师或独自考察,还是带学生团队,都是在海拔4500米以上的流石滩地区考察植物,每天在山上徒步八九个小时。

  回国两年多来,星耀武带领的团队致力于通过植物化石与分子生物地理相结合,来研究横断山脉不同植被的演化历史及适应机制。这一研究方法目前在世界上具有创新意义。星耀武与美国芝加哥菲尔德自然历史博物馆研究人员合作,首次从定量的角度比较物种分化和迁移对特定区域内生物多样性形成的贡献,支持了“横断山在晚中新世的快速隆升促进了生物多样性形成”的观点。这项研究成果已于2017年在著名期刊《美国科学院院报》上发表,受到国内外学术界和媒体的广泛关注。瑞士苏黎世大学科林·休斯教授公开发表评论指出,该项工作的意义已超越了横断山,为解决普遍的生物多样性热点地区的物种形成机制提供了借鉴。

  “弄清中国植物区系的来龙去脉,我愿意用毕生去探究。”星耀武用实际践行着自己对植物学和祖国深沉的爱,也为“农字号”的母校学子树立了榜样:成功没有捷径,唯热爱和坚持方得永恒。

(学生记者 马宁宁整理)