龔漢雨,李 剛,譚艷平
(中南民族大學 生命科學學院,湖北 武漢 430074)
“普通遺傳學”是生命科學、農學、醫學等專業的重要基礎必修課程,也是以基因工程、合成生物學、功能基因組學和生物信息學為代表的現代高科技生物學的基礎學科。主要講授遺傳物質重組交換、生殖細胞基因型的產生、世代間性狀傳遞的內在規律和相關遺傳機制,以及遺傳變異產生的途徑和特點,主要內容包括孟德爾遺傳、連鎖交換定律、染色體遺傳、細胞質遺傳、細菌病毒遺傳、群體和數量遺傳等內容。通過“普通遺傳學”教學實踐,使學生在學懂弄透遺傳學基礎知識、掌握遺傳分析和實驗能力的基礎上,能夠深入思考遺傳學與人類學、社會學、生態環境以及現代生物高科技發展的關聯,能夠對一些生物學現象、人類心理和行為特點、流行病學、氣候環境變化等問題有深度的認識,形成正確的觀點,使學生具備基本的科學素養和判斷能力。同時,將理科知識技能和思想政治教育有機結合,深入挖掘遺傳學課程中的思政元素,構建思想、科技、人文教育的“精神中介”,踐行習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的指示精神“各門課都要守好一段渠、種好責任田,與思想政治理論課同向同行,形成協同效應”。培養學生具備正確的“三觀”、良好的道德、人文和科學素養,促進學生德智體美勞全面發展,能自覺抵御不良外來思想的侵蝕和疫情防控特殊時期種種謠言的蠱惑,成為積極踐行社會主義核心價值觀的有用之才。
遺傳學的發展最早可以追溯到早期人類為獲取更多食物,對有經濟價值的動植物材料進行有目的選擇、馴化和栽培繁育的歷史過程。為解釋這些動植物性狀的可遺傳性,人們提出了“用進廢退”“獲得性遺傳”“泛生說”“種質學說”等假說,為后來的遺傳學三大定律的提出奠定了基礎。這段歷史生動說明了科學的發現和發展是一個曲折的過程,匯聚了無數遺傳學家為了探求真理而迷茫和困惑,默默堅守,歷經多次失敗直至成功的心路歷程,詮釋了求真務實、鍥而不舍、追求卓越的科學精神。具體例子如孟德爾1865年提出的“性狀分離”和“自由組合”定律,被埋沒了35年后才被其他科學家重新發現并確認;McClintock B于1938年就提出了“轉座因子”的概念,1976年才被承認,直到近半個世紀后的1983年他終于獲得諾貝爾生理學或醫學獎;類似的經歷發生在Garrod SA身上,他于1902年提出基因與酶的關系后,直 到1941 年Beadle GW 和Tatum EL提出“一 基因一酶”概念后才得到確認。
遺傳學主要講解世代間性狀傳遞的內在規律和相關遺傳機制,涉及血緣與親情、優生優育、倫理、人際交往和生活幸福等諸多方面,而這些恰恰是當代大學生亟須培養教育的人倫情懷。當代的大學生基本都是獨生子女,自我意識強,個性特征明顯,崇尚自由和自我感覺。我們要通過遺傳學的教育,讓他們懂得每個人都是自然的人,都是生而平等、獨一無二的,我們都是借助父母的遺傳物質的組合產生了生物意義上的人,這是一個曲折而復雜的過程。因此每個人的個性和形態特征都是遺傳變異的結果,對待人和事有不同的態度和處理方式,以及諸多不同的內外性狀表現都是正常的、可以理解的。每個人都是社會的人。個體的生命不只屬于個體自身,還承載有很多的社會責任和家國情懷,要教育學生遵守人類倫理道德,在家盡孝,為國盡忠,成為有責任有擔當有作為的一代新人。父母與子女之間的親情表達與世代傳遞就是遺傳與親緣關系的傳遞,這是人類乃至生物界的天性,人類社會就是通過這種血緣的親情逐步構建了個體、家庭、親情乃至社會和國家。與人類類似,其他生物也是依據遺傳的世代傳遞和血緣關系構建了家族,和人類一起共同構成了生物圈和生態系統。因此由遺傳產生的血緣關系和親情是人與自然、與其他物種之間和諧共處的倫理價值基礎。
創新與合作是推動科技發展的主觀驅動力。在遺傳學發展歷史中,三大定律的提出、一基因一酶說、DNA是遺傳物質、DNA雙螺旋結構的發現、轉座子的發現、限制性內切酶和干擾RNA(RNAi)的發現、基因編輯技術CRISPR/Cas9的發明和量子生物學等都是創新精神的最好詮釋。2018年Science發布的全世界最前沿的125個科學問題中,涉及生命科學的問題占46%,說明盡管科技發展日新月異,但還有大量懸而未決的前沿科學問題需要年輕一代大學生運用創新思維去研究,因此,培養學生創新思維和勇于探索的精神顯得尤為重要和緊迫。近年來,科學研究工作越來越向縱深發展,遺傳學研究成果都是通過微觀分子層面的操作并在宏觀性狀上得以表現出來,因此需要團隊協作和集體攻關,這可以從論文中眾多的作者以及近年來多個學者共享諾貝爾獎的發展趨勢可以看出。因為一篇論文涉及多個方面的實驗,這些實驗專業性很強,非一人之力可為,需要各方面的專業人士通力合作才能完成。
大力弘揚中華傳統文化,踐行社會主義核心價值觀,堅持四個自信是課程思政的重要內容。中國擁有五千年文明史,也是一些重要糧食蔬菜作物的發源地,我國遠古先民在作物馴化改良方面做出了巨大貢獻,孕育了燦爛的農耕文明。在講課中適當穿插講解考古發現的歷史遺跡,如:城頭山遺址發掘出保存完好的距今6500年的水稻田;河姆渡和羅家角遺址出土了距今7000年左右的人工稻谷;湖南澧縣彭頭山發現了距今9000年的碳化稻殼遺跡;湖南道縣玉蟾巖發現了距今約10000年的人工栽培水稻,這些都證明我國是世界上最早種植水稻的國家。說明我們先民很早就開展了水稻遺傳育種的實踐,掌握了性狀選育、馴化和相關的栽培技術。
在當代,我國也積極參與國際重大科技合作,如中國參與并完成的1%人類基因組計劃的項目。以此為契機,我國于2002年首次在雜志公布秈稻9311的基因組,2018年參與堪稱生物登月計劃的“地球基因組計劃”,主要目標是要完成大約150萬種生物的DNA測序;還有參與國際水稻研究所的C4轉化C3以提高水稻光合效率的聯合攻關項目等。彰顯了國力,弘揚了科學精神,提高了國際形象。通過這些事例的講解,必將進一步激發學生的愛國之情、強國之志,增強學生的“四個自信”和民族自豪感,培養家國情懷,為中華民族偉大復興的中國夢貢獻力量,為構建人類命運共同體提供智慧。
愛國主義和創新精神是理工科課程思政的主題,也是鼓舞和激勵大學生不斷努力拼搏的精神動力。近現代以來,隨著我國經濟社會的快速發展,涌現出了許多杰出的遺傳學家,如陳楨、李汝祺、談家楨等都是早期師從摩爾根的學者,他們學成歸國,成為我國遺傳學的奠基人;再如李先聞、沈宗翰、李振聲、袁隆平、朱英國、盧永根、李家洋、張啟發、謝華安、林鴻宣、韓斌、萬建民等一代代學者,對小麥、玉米、粟、水稻的遺傳改良做出了巨大貢獻。談家楨院士首次提出了“鑲嵌顯性”的遺傳機理;袁隆平院士“禾下乘涼夢”體現了他對水稻產量的執著追求,以及心懷天下造福人類的決心;張啟發院士的“綠色超級稻”的構想和實踐;“布衣院士”盧永根一生致力于水稻的遺傳育種研究和教學,將畢生積蓄的880多萬元全部捐給了教育事業;還有李家洋、林鴻宣、韓斌、萬建民等為代表的科學家在水稻功能基因組研究中取得的重大成就,這些科學家濃濃的愛國情懷和追求卓越的創新精神,對學生們起到激發鼓勵的榜樣作用。
對幸福生活的追求是人類的天性和共同愿望。大學生正處于人生最美好的時期,年輕有活力,思維敏捷,身體狀態好,正是努力學習、拼搏奮斗的好年華。正如習近平總書記說的“幸福都是奮斗出來的”,大學是由基礎學習轉為專業學習的重要時期,是最接近實際工作、為社會創造價值的關鍵階段,大學的學習直接關系到今后工作和成就,直接決定了人生道路和人生幸福,此時的奮斗具有最高的性價比、最大的價值和最深遠的意義。在為學業努力奮斗的同時,還要根據遺傳學知識對學生進行全方位教育。群體遺傳學“基因型+環境=表型”的理論說明客觀環境條件參與了生物外在表型的塑造,保護環境、維持生態平衡就是保護人類健康,維持人類生生不息的繁衍和世代傳遞,也是習近平總書記所提出的“綠水青山就是金山銀山”和“構建人類命運共同體”重要理念的生動詮釋。此外,染色體畸變和基因突變的原理告訴我們,生殖細胞的形成、結合以及隨后的復制和分化過程,容易受到外界不良環境條件的影響而產生畸變,從而對健康和優生優育極為不利。因此我們要教育學生健康的身體是幸福生活的前提和基礎,而要做到這一點,必須學習健康知識,養成良好的生活習慣,按照“心態平和,均衡營養,適度運動,合理作息”的原則嚴格要求自己,同時堅決戒掉不良習慣如熬夜、喝飲料、吃重口味飯菜、玩游戲無節制等,做到自覺自律自珍自愛自重,養成一生受用的好習慣,為未來幸福美好的生活奠定基礎。
遺傳學主要講解的是生殖細胞中遺傳物質經過復制再分裂的過程,其中還要經歷染色體片段重組交換以及染色體分離等系列過程。需要良好的身體條件才能產生高質量的生殖細胞,以確保優生優育。
科技是把“雙刃劍”,既可以造福人類,又可能危害社會。近年來,隨著遺傳學和相關交叉學科的進展,不斷產生有爭議的科學倫理和安全性問題,如人類胚胎的基因編輯、輔助生殖技術、家庭病史患者的婚姻和生育問題、個體基因組信息、基因診斷、疾病風險評估、轉基因乃至生命合成等。這些新的研究領域和新技術,一方面,了解各類疾病發生的機理,尋求治愈的技術方法,或者研發人工生殖技術,規避遺傳疾病,進而改造生命,造福人類;另一方面,也可能擾亂人類倫理準則,破壞自然生態平衡,嚴重影響經濟社會的發展。這些都需要給學生進行全方位的解析,讓他們形成正確的價值觀。近年來,尤其以轉基因技術的利弊爭議最大,影響面最廣,亟須從轉基因技術原理與方法、生物學意義、安全性管理、爭議焦點等多方面進行梳理和引導。
近年來遺傳學在工程領域也得到了長足的進展,通過細胞工程、基因工程和胚胎工程生產出了許多人類急需的藥用成分和新材料,如:利用豬生產人的血紅蛋白、水稻生產人的人血白蛋白、微生物生產人的生長激素抑制素、抗胰蛋白酶、多種抗體和活性肽等;在蛋白質功能材料方面,包括蛛絲蛋白、蠶絲蛋白、貽貝蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白等,由于這些材料具有良好的凝膠性和吸水性,以及生物相容性、可降解、無毒等優良特性,在醫用材料領域得到了廣泛應用。如:類人膠原蛋白可應用于智能織物和柔軟機器人研發;蠶絲蛋白應用于信息保密和生物醫療;海洋貽貝黏附蛋白可作為光譜生物黏合劑使用;蛛絲蛋白應用于紡織、生物醫學、美容保健、特種工業、藥物可控釋放、組織工程等領域;這些蛋白質功能材料的多元化應用推動了相關高科技產業發展,助力實業興國戰略。
作為民族大學,我校始終堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,按照習總書記在全國高校思想政治工作會議上的指示精神,我校服務民族地區的宗旨和要求,積極派遣科研團隊深入民族地區參與精準扶貧。據此,遺傳學科研團隊深入總結歷年來科研服務“鄉村振興”戰略所取得的產學研成果,如:抗稻瘟病水稻選育、莼菜資源保護、動物微生態工程和野生藥用植物資源調查和應用等,并將其整合到思想政治理論課教學中,形成了具有民大特色的思想政治教育模式。積極創建“行真事、做真人、求真知、真向學、真創新”的優良學風和研風,進一步激發了學生在遺傳學領域勤耕不輟、干事創業的斗志和決心。
具體做法:一是整理團隊服務民族地區的涉農成果,分成模塊,作為專題給學生講授;二是分組實施“三下鄉”活動,開展社會實踐;三是帶領學生開展田間遺傳育種實驗,做到理論與實踐有機結合;四是派遣學生分赴產學研合作企業開展生產實踐和社會調查,了解行業狀況和產業發展動態,促進就業;五是要求學生收集遺傳學熱點問題,寫成綜述,開展課堂討論,啟迪學生科學思維。
有關“普通遺傳學”的課程思政內容和模式仍在探索中,今后還需緊跟科技前沿,結合國家經濟社會發展和青少年心理特點,大量挖掘教學過程中的思想政治理論實例,形成完善的教案,改進教學模式,實現教書育人的目的。