互动科普

第十一届中国青年女科学家奖的获得者，她们既是这个时代的科技先锋，推动着中国科学的发展，也是中国女性的榜样，激励着更多青年女性投身科学。

从追溯动物起源到解密大脑神经，从研发纳米材料到探索浩瀚星空，从培育优良作物到改进太空医学，10位杰出的女科学家思考着人类的未来，深化着人类对世界本源的认知。

这10位女科学家，是第十一届中国青年女科学家奖的获得者，她们既是这个时代的科技先锋，推动着中国科学的发展，也是中国女性的榜样，激励着更多青年女性投身科学。作为欧莱雅-联合科教文组织“为投身于科学的女性”计划在中国的发展和延伸，中国青年女科学家奖于2004 年由全国妇联、中国科协、中国联合国科教文组织全国委员会和欧莱雅中国联合设立，每年评选10位在基础科学领域和生命科学领域取得重大科技成果的、45岁以下的优秀青年女科学家，迄今已有96位女性获奖。

第十一届中国青年女科学家奖的颁奖典礼于2015年1月在北京举行，颁奖台上的这些杰出女性散发着科学的魅力与榜样的力量，她们的研究，以及研究背后的故事，是如今这个科技时代的一抹亮色。

在纳米世界探索癌症治疗

新方式

“没有治愈办法”——3 000多年前的古埃及人这样描述面对癌症时的无助，由于外科手术也无法根治这种恶疾，这个悲观结论一直延续至今。而且，无论是外科手术还是放疗与化疗，传统的治疗手段都会严重破坏机体的免疫力，很多人即便躲过了癌症的困扰也无法重新拥有健康的体魄。

为了改变这种局面，全球科学家正致力于研发特异性更强、能更准确地打击癌细胞的潜在药物。与他们不同，国家纳米科学中心的陈春英研究员正在另一条路上摸索：纳米治疗癌症。

进入纳米尺度的材料不仅能够作为载体、把抗癌药物运送到肿瘤部位，还可以直接作为药物、精确打击肿瘤细胞。那么，当这些极其微小的颗粒进入细胞后，是否会对人体健康产生负面影响？陈春英从纳米材料的毒理性质研究入手，在分子、细胞和动物机体这三个层面，分别研究了纳米材料可能以什么方式、引起什么样的生理效应。她发现，纳米颗粒的大小、组成、形状、颗粒表面的修饰物等多种因素，都是决定纳米材料是否安全、有效的关键因素。这些成果为纳米药物的开发和应用建立了良好基础，也让陈春英入选美国汤森路透公布的2002-2012年“全球高引用科学家”，成为“药理学与毒理学”领域最具国际影响力的全球133名科学家之一。

在安全性基础上，陈春英和她的团队在利用纳米材料治疗癌症上取得了很多重要突破。比如，有一种被他们称为“金棒”的纳米金材料，不但可以作为抗癌药物的载体和CT成像时的对比剂，还因为能在近红外领域吸收很多热量而具有热疗作用——相比于正常细胞，肿瘤细胞对温度更加敏感，42℃左右的温度就能杀死大多数肿瘤细胞。这项研究也是人类第一次发现可以将热疗药物、药物载体和CT成像对比剂统一在同一种材料上。另外，在研究富勒烯时，他们意外地获得了一种含钆的新型纳米材料，能够抑制帮助肿瘤细胞侵袭的一种蛋白质的活性，就可以阻止肿瘤细胞转移，这让人们首次意识到，纳米颗粒不仅可以作为载体，还能直接作为药物治疗肿瘤。

让癌症患者更有尊严地活下去是陈春英团队的使命，他们希望破解基质金属蛋白酶的上游调控机制，将已有药物从实验室推向市场。除此以外，她还积极将纳米研究应用于更加广阔的领域，甚至包括探索工作场所、空气污染物中超细颗粒物对呼吸系统、心血管系统的影响。

陈春英开朗健谈。也许，科学的种子在她按照爷爷的要求背着古诗却在父母潜移默化的熏陶中走进实验室时就已经种下；也许，科学的幼苗在她为备战中学化学竞赛而拥有全天使用学校实验室的特权时就已经发芽；也许，科学的大树在她接受导师指导为本科毕业论文在肿瘤医院潜心工作半年时就已经长大。现在，她总能在静好的岁月中找到更美的风景：从科学中发现和享受美好，面对远大目标时“望峰息心”，深入微观世界时“窥谷忘返”；在闲暇时细品清茗，研习瑜伽，用儿时开始接触的曼妙诗文平衡着生活，并驻足流连，沉醉其中。

“深入进去你就会发现科学挺有意思的！”伴随陈春英一路前行的，正是探索与发现的乐趣。在她25人的团队中，有18位年轻女性，她希望更多的年轻女性能在科学道路上走得更远。

探求大脑奥秘，解析神经病因

在这个世界上有一群“来自星星的孩子”，他们“有视力却不愿和你对视，有语言却很难和你交流，有听力却总是充耳不闻，有行为却总与你的愿望相违”——这群自闭症患者犹如天上的星星，一人一个世界，独自闪烁，而且数量不断增加。这种在全球拥有3 500万患者的神经系统疾病，正是中国科学院上海生命科学院神经科学研究所研究员于翔特别关切的科学问题之一。

“在儿科医院里我见到了很多患有自闭症的儿童，有的会因为衣服上标签产生的摩擦而大哭不停，有的可以盯着一个转动的玩具看数小时——神经科学研究的专业知识告诉我，他们的感觉输入或处理系统存在异常”。目前关于自闭症的研究主要集中在患儿语言和社交行为的障碍，较少关注患儿的感知觉发育；由于感知觉神经环路的发育早于认知相关环路，于翔认为以感知觉发育为切入点，可以从一个新的角度解析自闭症和其他发育相关的神经系统疾病。

刚刚出生的婴儿已经拥有了他未来大脑中几乎所有的神经细胞，这些神经细胞之间的功能性连接却没有完全形成。于翔带领的科研团队以小鼠为模式生物，发现成年后各自独立的脑区在幼儿发育的早期好像一个没有被分区的硬盘，任何一种来自外界环境的刺激都会对大脑多个区域的发育产生至关重要的影响。早期视觉输入的丧失不但会影响大脑视觉相关脑区的发育，也会影响听觉和触觉脑区的发育；反之，如果给一个没有视觉输入的小鼠更多来自母鼠的抚摸，其视觉相关脑区的发育也会被促进。换而言之，各种不同来源的感觉刺激对早期大脑的整体发育均有促进作用。虽然父母对失明幼儿的抚摸和关爱不能让他重新看到世界，但更多的触觉、听觉、嗅觉等感知觉刺激，却可能把视觉缺失对大脑皮层发育的危害降到最低。如果对自闭症患儿进行适合的自然感知觉刺激，是否也能够促进他们大脑中神经网络的建立，帮助他们逐渐恢复社交和表达的能力？大脑的奥妙对于翔而言绝不仅仅是一个神奇的生理现象，她更希望通过自己对大脑早期发育可塑性机制的研究，帮助那些患有发育性神经系统疾病的儿童拥有一个健康而快乐的美丽人生。

于翔研究团队的工作还发现，催产素——一个可以促进面孔识别和人际关系的神经肽——在小鼠大脑内的水平可以被自然感觉刺激提高，并且可以促进大脑感觉皮层的发育。现在国外的很多研究和临床前实验已经在用催产素对自闭症患儿进行治疗，但是对幼儿进行药物治疗需要一个很长期的安全评估。相比之下，于翔则另辟蹊径地提出“感知觉干预法”，通过设计特定的感觉输入范式与发育有缺陷的小朋友进行互动游戏，以行为矫正这种安全无副作用的方式促进他们的大脑发育。“也许很简单的游戏他们需要很多次重复才能学会，但是他们每个点滴的进步都会给父母疲惫的脸上带来灿烂的笑容，这正是科研可以为社会做些什么的地方。”

这个目标还只是激励于翔在科学旅途上不断奔跑的动力之一，而那种对生命的无限好奇，更是从她多年前选择人生道路时起就始终不渝的初心。于翔至今仍对自己高中时的生物老师记忆犹新，他的第一堂课就讲述了生物化学中蛋白质、基因等这些对一个中学生无比神奇的物质——这令于翔第一次感受到生命的奥秘，也点亮了她心中那一盏通向无限未知与可能的明灯。天资聪颖而又不懈努力的于翔25岁就取得了剑桥大学分子生物学的博士学位，就在她开始思考未来的发展方向时，一本名为《大脑的性别》（BrainSex）的科普书籍出现在她的视野中——这本书从神经科学的角度剖析男女大脑的不同之处，将“男女差别”这个老生常谈的话题改造得耳目一新，也启发着本就对大脑与意识怀有浓烈兴趣的于翔从此选择了神经科学领域。

回想起如何一步一步走上科研的道路，于翔笑着表示必须感谢自己作为物理学家的父亲。与很多子承父业的故事不同，家里那些写满希腊字母和推导公式的纸张让于翔从5岁起就知道，物理学并非自己心神向往的兴趣所在；智慧宽容的父亲不仅没有任何勉强之意，相反，还总是鼓励她听从自己内心的指引，用最真诚的热爱让科学的种子慢慢生根发芽。

“记得11岁时我随着父母去了意大利，那时候我一句英语都听不懂，在国际学校的餐厅里也是第一次见到汉堡包和我完全不会使用的刀叉。”陌生的国度里，语言、文化、教育环境和生活习惯翻天覆地的变化，让这个此前从没有走出过北京城的女孩感受到巨大的冲击，也让她在适应全新境遇的过程中实现了从迷惘到自信的完美蜕变。“如果曾经经历过很大的变化并且学会如何应对，未来再遇到挑战和挫折时也一定可以淡然面对，并且一直往前走”——这种无论在任何时刻都笑对人生的态度，也许正是于翔在科研之路上始终执着行进的力量所在。

打破时间界限，追溯生命起源

从亚当夏娃的伊甸园传说，到女娲开世造物的远古神话，从达尔文生物进化学说的创立，到寒武纪生命大爆发的进化之谜——古往今来，“生命从哪里来”这个有关“存在”的终极追问贯穿了科学、哲学、文学、艺术等各个领域，其浪漫的色彩、漫长的求索、无尽的想象，也让从小就对大自然十分着迷的刘建妮感到深深好奇。

如今已是西北大学地质系教授的刘建妮，仍对小时候的生活记忆犹新：“那时家住农村，经常满山遍野地窜，只为观察蝴蝶的翅膀在太阳下透出的迷人色彩；拿起小棍翻动地上的树叶，寻找形态迥异的昆虫，这些都是常有的事儿。”正是儿时纯真的热爱和强烈的求知欲，让刘建妮将自己对生命的浓厚兴趣延续为始终探寻的追求——2011年1月24日，她的论文被《自然》（Nature）杂志以封面文章的形式成功发表，在国际学术界引起了不小的轰动。

在距今约5.4亿年前的寒武纪早期，发生了地球上自出现生命以来最为壮观而醒目的创生事件——不到地球演化史1%的时间里迅速产生了90%以上的动物门类，地史学上“显生”时代的到来也让生物化石开始有迹可循。然而，短期内的生命爆发让很多分布狭窄、寿命短促的过渡类群难以被发现，现生生物界中证据的捉襟见肘更让进化论一度遭遇质疑。这个连达尔文都倍感困惑的奇特谜题，正是刘建妮始终深耕不辍并取得突破性进展的前沿领域——她在云南澄江的寒武纪化石库中发现了行走在远古海底的“仙掌滇虫”，并成功证明这种湮没在历史尘埃中的叶足动物，乃是蝗虫、蝴蝶、蜜蜂、蜻蜓等现生节肢动物“遗失的远祖”。这一重大发现不仅首次破解了节肢动物起源与早期演化之谜，更由于展示出“叶足动物”向“节肢动物”演化过程中的镶嵌特征，为物种渐进演化的理论提供了确凿的化石实证。

研究古生物自然少不了风吹日晒的野外考察，在湿热高温的环境中连续工作、对着坚硬的岩块敲敲打打、在地形奇特而又人迹罕至的山区与危险擦肩而过……化石出产地的工作现场有着常人难以想象的恶劣环境和繁重的体力劳动，这也让人们在潜意识中认为古生物学更适合男性。对此刘建妮却表示，野外采集时时刻刻都有重大化石发现的惊喜对她而言其实是一种乐在其中的享受，真正艰辛的“战役”往往要从回到实验室的时刻开始——叶足动物的化石并不像人们熟悉的恐龙那样具有粗大的骨骼，其柔软的身躯在岩石内只留下如印模般的痕迹，她和同事必须小心翼翼地在高倍显微镜下不失毫厘的仔细剥离，才能够保证这些珍贵的化石不受到半点损害。比如，刘建妮研究的神奇啰哩山虫体长只有1厘米左右，她却要在这个狭小的身体中如同鉴定宝石般分辨出头部、躯干、附肢、眼睛、触角、背刺等毫米级的生理结构；为了进行对比研究，还经常需要同时观察全球其他化石库中类似的化石，并把它们的形态特征用照片及素描的方式记录下来，甚至还要邀请美术专业的学生为这些化石绘制结构精细、外观精美、活灵活现的复原图，从而让大家理解这些远古生命的形态及生态。

回想起十几年前初入古生物学领域的时候，浩如烟海的文献、堆积如山的化石曾让刘建妮不知所措，尤其是研究对象的巨大反差，更让生物学本科毕业的刘建妮一度感到迷茫。然而，导师舒德干院士的格言却成为支持她一路走来的无形激励：“最令人陶醉的美丽当属生命的精巧和神奇，最心旷神怡的享受莫过于畅游波澜壮阔的生命长河”——用一颗诚挚的心去感悟古化石中所蕴含的伟大生命、探寻地球上不同物种之间隐秘而微妙的联系，这就是刘建妮每一天都在遇见的生命的奇迹。

现在，刘建妮依然奔波在野外调查与化石采集的第一线，也不断有高质量的论文问世，她说：“对于云南澄江动物群的研究，前人已经为我们搭起了基本的思路和骨架，我们要做的，是在这些复杂的材料和线索中找到远古生命之间的联系，并把它们所发生的故事，完整地呈现给大家。”而自身为师，基于传道、授业、解惑之根本，刘建妮也始终鼓励自己的学生“但行好事，莫问前程”——直到能够享受孤独的那一天，一定就会见证收获的美丽。