匡廷云：植物界的追光者

文/阿春

匡廷云

她用畢生熱情追逐“光”、研究“光”。她帶領團隊開展光合作用的機理研究，在中國開拓了光合膜蛋白結構與功能研究新領域，并取得系統的創造性成果。現年89 歲依然奮斗在科研第一線的她，就是中國科學院院士、國際歐亞科學院院士匡廷云。

結緣農業，成追光者

1934 年，匡廷云出生在四川省資中縣一戶殷實的家庭，排行第六，是家里最小的孩子。1949 年的一天，匡廷云看了一本蘇聯小說《薩根的春天》，這本書點燃了她對土壤農業化學的研究志趣。此后，匡廷云對農業技術著了迷。

當時，北京大學農學院、清華大學農學院等院系合并為北京農業大學（中國農業大學前身）。高中畢業的匡廷云，填報的唯一志愿就是相當難考的北京農業大學土壤農業化學系。不過，這對于一直具有“學霸特質”的她來說不是問題。

1957 年，匡廷云進入南開大學生物系進修，成為留蘇預備研究生，不久就被選派到莫斯科大學深造。在蘇聯留學期間，她遇見了“生命中的另一半”——生物系研究生章申。在獲得博士學位之后，二人便在莫斯科大使館登記結婚了。

1962 年，匡廷云學成回國。她忍痛把喜愛的小說都留在了莫斯科，帶回十多箱科研資料。帶著這些科研資料，她進入了中科院植物研究所。最初幾年，研究所工作條件非常惡劣，可以說是“棉褲+冰庫+熬大夜”。因為研究所設在北京動物園內，白天，電車從動物園外叮叮當當駛過，儀表指針便無序跳動。“白天要穿著棉衣在冰庫里工作，葉綠體活性測定時，電車一開動，儀器跳動得很厲害，所以，只好晚上12 點以后，動物園電車停了，再加個穩壓器，這樣才能得出穩定的數據。”匡廷云說。

20 世紀60 年代，匡廷云開始光合作用機理的研究。光合作用是植物的特有功能，合成的有機物、釋放出的氧氣，是包括人類在內的幾乎所有生物生命活動所需能量和氧氣的主要來源。光合作用機理及調控原理的研究，不僅是重大的理論問題，而且與當今人類所面臨的糧食、能源、資源和環境問題的解決都密切相關。正因如此，匡廷云下決心要克服一切困難，做一個“追光者”。

追光者，成為光

20 世紀70 年代中期，匡廷云把全部精力投入光合作用的機理研究，她揭示了捕光葉綠素蛋白在膜上橫向遷移調節激發能分配的規律；首次證明21kD 膜蛋白是光系統I 長波熒光發射的最初來源；提出光系統II 反應中心可能的動力學模型……在國內外光合作用研究領域產生重要影響。

1986 年，德國科學家在第七屆國際光合作用大會上，公布了一項光合膜蛋白原子水平空間結構的研究成果。報告完畢，全場掌聲雷動，十幾分鐘都停不下來，這讓赴會的匡廷云大為震撼。回國后，她向時任中科院植物所所長湯佩松匯報：光合膜蛋白太重要了，難度很大，且國際競爭太激烈。快90 歲的湯佩松當即拍板：“既然這么重要，中國也要做。”并立即決定進行學科交叉，由中科院植物所從生化入手、生物物理所從結構入手，開展光合膜蛋白結構與功能的研究。

1997 年，作為我國首批項目中唯一的女性首席科學家，年過六旬的匡廷云主持了國家重點基礎研究發展規劃項目(“973”計劃)——光合作用高效光能轉化的機理及其在農業中的應用。在國際競爭激烈、難度巨大的光合作用分子機理及其調控的研究領域，取得了一系列突出成就。

光合膜蛋白空間結構以“埃”來計算，這是比納米更小一級的單位。德國科學家率先從豌豆中，解析3.4 埃分辨率的晶體結構，盡管科學界迫切希望得到更高的分辨率，但他們從未把中國科學家“放在眼里”。

2004 年，匡廷云團隊與生物物理所團隊一起，完成分辨率為2.72 埃的菠菜主要捕光復合物晶體結構解析，結構圖登上了《自然》雜志的封面。該成果成功超越了德國等發達國家的研究，被國際同行評價為國際光合作用研究領域的重大突破。成果被選為2004 年中國科學十大進展之一，直接將我國光合作用機理與膜蛋白三維結構研究推上國際領先水平。

對此，匡廷云自豪地說：“這是中國的結晶、中國的結構。”

匡廷云（右）與青少年交流

成為光，散發光

匡廷云團隊長期系統研究光合作用，光系統I 的超分子復合物（PSI）的分離純化及功能。2015年，團隊與沈建仁教授率先在原子水平解析了PSI 的空間結構，并于同年5 月，在《科學》期刊以長文形式作為封面文章發表。《科學》期刊評委給予高度評價，認為這是一項里程碑的工作，體現了最高的專業水平。

2019 年，在第十屆國際光合作用及氫能研究可持續發展大會上，85 歲的匡廷云因在光合作用領域長期而持久的研究，尤其是在光合作用膜蛋白結構研究方面的杰出貢獻，獲得“杰出成就獎”榮譽。這也是我國學者首次獲得這一榮譽。大會組委會對匡廷云的成就給予高度評價，稱贊她是“一位在光合作用研究中，特別是在光系統I 和II的葉綠素-蛋白超復合物的結構和功能研究中，作出重要貢獻的偉大科學家”。

匡廷云一生愛鉆研，積極開展參與科普宣傳等公益活動、撰寫科普文章并出版多部科普專著，助力青少年科普及科技創新能力培育。她主編的專著《光合作用原初光能轉化過程的原理與調控》，早在2003 年就已出版，并榮獲第十四屆中國圖書獎。這本書至今仍是生物學及其相關領域的重要參考資料，并對促進生物學及其相關領域的發展，起到了非常大的助力作用。她在國內外發表的200 余篇論文，更是受到國內外同行廣泛關注。

匡廷云把一生研究所得“真經”，無私傳授給了年輕人，為國家傾力培養高端人才，曾兩次被評為中國科學院優秀研究生導師。近年來，她積極開展科普活動，并寄語“小小科學家”們：“面對科學時，一定要有激情，才能有創造的火花。”她為助力青少年科普及科技創新能力培育作出了重要貢獻。

“科學要求一個人獻出畢生的精力。”這句話是匡廷云走過漫長科研歲月后的真切感悟，她用一生詮釋著這句話的含義。她說：“這么多年來，尤其是近一二十年來，我們國家的科學發展，讓我感到科學的創新與發展，跟一個國家的前途和命運是緊密結合在一起的，所以，好像總有使不完的勁要為之奮斗。”生活中的她，喜歡穿顏色鮮艷的服裝，家中也裝飾得生機勃勃，她說：“這是一種熱愛里面，包含了對別人的尊重，也有對事業和美好的追求。”

從20 世紀60 年代開始研究光合作用機理至今，匡廷云一直耕耘在科研一線。她瘦小的身軀蘊含著一個強大的靈魂，“追光的人”跑贏了三次癌癥，跑贏了國際同行，帶我們國家追上了“光”。耄耋之年的她，仍在追“光”的征途上散發著光和熱。