作者:胡珉琦 来源:中国科学报微信公众号 发布时间:2023/3/10 21:21:24
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他36岁读博,61岁发Science封面论文,中学生也能懂

 

100年前,德国动物学家、行为生态学创始人卡尔?冯?弗里希发现采集蜂在回巢时候,会以“8字舞”的方式运动,从而向其他蜜蜂传递蜜源的消息。1973年,弗里希因为一系列有关蜜蜂“舞蹈语言”的发现,获得了诺贝尔奖。
百年来,大家都默认了一点,那就是这种神奇的信息沟通方式是蜜蜂与生俱来的本能。
“为什么没有人怀疑这个结论?”当中国科学院西双版纳热带植物园(以下简称版纳植物园)研究员谭垦问出这个问题时,势必要和多数人唱反调。
可他怎么会在乎成为那个少数者呢。
“养蜂”出身的谭垦,36岁读博;41岁发表他的第一篇SCI论文;今天(3月10日),61岁的他和团队因为一个颠覆学界认知的发现,首次登上了《科学》封面。
谭垦第一时间把这个消息告诉了已经98岁高龄的父亲。“老爷子高兴极了,他说‘我没有想到你能做到这个样子’。”
谭垦科研生涯比一般人慢了不止一拍。可那又如何?谭垦说,科学研究从来都是一场长跑。他的内心一直有一个信念:所有的好事终将来到。
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最新一期《科学》封面

简单,却直击心灵

 

在哺乳动物和鸟类中,许多行为都是先天本能和后天学习共同作用的结果。“蜜蜂的语言会不会也受到长辈们‘言传身教’的影响呢?”七八年前,谭垦和学生董诗浩产生了一个奇思妙想。

 

“你们是在开玩笑吧。”同行朋友的反应并没有让谭垦感到意外。

我们人类大脑有860多亿个神经元,而蜜蜂大脑只有不到100万个神经元。不仅是蜜蜂,科学家至今也没有发现过其他社会性昆虫拥有这样的学习能力。
想法对不对,证据说了算!事实上,这项研究最终征服《科学》审稿人的,就是凭借一个精巧的实验设计。
这个实验可以用脑洞大开来形容。谭垦团队在世界上第一次用了一群缺失长辈的幼蜂来进行对照实验。与在自然蜂群里成长的蜜蜂相比,幼蜂群中的蜜蜂在成长过程中缺失了向有经验的采集蜂学习表演舞蹈的机会,就像婴幼儿在成长初期丧失了跟成人学习和互动的机会。
在实验过程中,研究人员首先训练幼蜂群和自然蜂群准备出巢的采集蜂,在其访问距蜂巢150米远的饲喂器时,对它们逐一标记。当这些被标记的采集蜂回巢开始跳舞时,用摄像机记录它们的舞蹈,对舞蹈的持续时间、角度、摇摆次数等多个指标进行数据采集、分析,看看它们的表现是否有所不同。
图片 饲喂盘上标记蜜蜂
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对蜜蜂舞蹈进行数据采集
实验结果超出了谭垦的预期。幼蜂群里,才9日龄的蜜蜂就开始飞出蜂房进行采集工作,而在自然蜂群里,这个时间一般是20日龄。他幽默地表示,这就叫“穷人的孩子早当家”。
最重要的是,研究人员对比发现,幼蜂群由于缺乏向长辈互动学习的机会,它们表演的舞蹈存在明显的缺陷和误差,非常混乱。

图片采集蜂正在舞蹈

 

“虽然随着它们采集经验的自我积累,部分误差会有所减少,但永远赶不上自然蜂群,而且摆动时间(指示距离)的误差是始终不会改善的。”论文通讯作者谭垦解释,“这也意味着,幼教缺失对蜜蜂舞蹈准确性的影响是伴随终生的。” 
语言表达不准确,蜜源“情报”就会出错,不仅跟随蜂的数量减少,采集效率也会大打折扣,最终影响到整个蜂群的生存发展能力。
这项研究的深刻意义就在于,它揭示了脑容量很小的无脊椎动物也具备“言传身教”的能力,相互交流和学习是蜜蜂社会取得成功的基石。
其实,整个实验的核心内容简单到几句话就能概括,也许一个高中生就能看懂这篇顶刊论文。但科学发现不在于简单与否,而在于能否呈现一个精彩的故事,以及背后蕴含的科学思想是否真的让人耳目一新。
当被问及理想的科学研究是什么样的,谭垦习惯用他喜欢的电影来作比喻。“我们常常会被那些看似简单的故事感动到泪流满面,比如《阿甘正传》《心灵捕手》。因为导演的眼光太毒了,他知道如何击中影迷的内心,启发我们思考自己的人生。”
谭垦说:“从某种意义上看,科学家和艺术家一样,都是一群‘灵魂工作者’。”
图片 谭垦
 

再也不是当年的那个“zero”了

 

 
谭垦之所以选择生物学专业,最早是受父亲的影响。谭垦的童年是在云南曲靖的一个工矿企业度过的。父亲是那一代的知识分子,但毕业于广西大学金融系的他却坚定地告诉儿子,生物学更有意思,未来一定是生物学的时代。
不过,云南大学生物系毕业的谭垦并没有如父亲所期望的那样走上科研道路。之后10年于他而言是一段怎样的时光?
1983年,毕业服从分配的谭垦来到了云南省农科院蜜蜂研究所,而他的第一份工作是蜜蜂养殖。
云南蜜蜂养殖业历史悠久,也是很多农民的重要收入来源,可蜂农亟需提升养殖技术,也需要拓展蜂产品开发。因此,谭垦的主要工作就是负责技术推广,蜂产品的试制、检测等。
从跟各种蜜蜂打交道,再到蜂蜜、蜂皇浆、蜂胶……谭垦发现蜜蜂浑身是宝,他还偶然接触了蜂蛰疗法,最后竟习惯了用这种方法来缓解自己的运动关节痛(请勿模仿)。
“我花了十年时间跟蜜蜂建立了‘亲密关系’,我已经离不开它们了。”对谭垦而言,这难道不是行为生态学研究最美好的一段开始吗?
越接触,越熟悉,越喜欢,越好奇。 
“一开始吸引我的是蜜蜂的防御行为。”蜜蜂会吸引很多捕食者,“大个子”胡蜂就是它们的“致命杀手”。但谭垦发现,小小的蜜蜂非常有策略。“既然打不过你,也咬不死你,那我就团结起来把你围在中间,热死你。”
蜜蜂作为社会性昆虫的智慧,让谭垦再也不满足于养殖和产品生产。他更想知道,蜜蜂社会到底是如何持续运转的。可当时的谭垦连硕士学位都没有,那一年他34岁。
谭垦人生中最重要的一次转折出现在1996年,他第一次出国到越南参加亚洲国际养蜂大会。在驻地,他遇见了后来的博士导师、德国法兰克福大学教授尼古拉?科里克,他也是世界上蜜蜂行为生态学领域的大牛。
两人可谓“不打不相识”。当时,有着大量养蜂经验的谭垦正跟人聊起中国的一种东方蜜蜂西藏亚种,科里克因为听错了拉丁名,以为谭垦说的是马来西亚新种沙巴蜜蜂,于是当面指出了他的错误。谭垦虽有些紧张,但还是问了他是否来过中国。科里克回答没有,谭垦便脱口而出:“你没来过中国,怎么知道我们没有这种蜜蜂!”
谭垦的耿直差点让科里克在一群同行面前下不来台。可令他没想到的是,科里克直夸他英语说得好,甚至以为他是一位有留学经历的博士。当得知他只有本科学位时,科里克马上向他发出了博士邀请,经费他来搞定。
“这可能是我进入科研领域最后的、也是最好的一次机会了。”谭垦十分珍惜。

图片2000年,谭垦(左二)和科里克(右一)等在德国进行野外蜜蜂实验

 

德国是世界上养蜂业和蜜蜂生物学研究最发达的国家之一,可初来乍到的他连许多基本的实验技能都要重头开始学习。
那时的谭垦成天追着实验室的老师、同学,他们做什么,他便看什么,学什么。
不会德语的他从不害怕出糗,逮着机会就向他们请教、探讨。有时候把人问烦了,他就想尽办法跟他们套近乎。
“最好的方法就是给他们做中国菜,边吃边讲中国的历史文化故事。”外向的谭垦终于收获了德国人的友情,“后来,同事聚会都喜欢叫上我,他们说我‘太好玩’了。”
谭垦不禁大笑起来。“这也是蜜蜂教会我的,充分的沟通、交流和学习是一个人成长的根本。”
搭上科研末班车的谭垦,就像一只拼命吸蜜的采集蜂,不知疲倦,从不停止。回国后的他,每周工作7天,至今如此。
2019年,谭垦和导师在印尼的一次国际学术会议上碰面,科里克调侃他,再也不是当年的那个“zero”了。“真不敢相信,你居然在国际期刊发表了近100篇论文?一下子就跑到了我们前面。”科里克感慨不已。

父亲为他建起一个“美丽世界”

 

 
谭垦发的第一篇国际期刊论文是在20年前,当时他已过不惑之年。可对他来说,科研黄金期才刚刚开始。
做行为生态学研究,最难的就是争做第一个发现者。论文一作、版纳植物园博士后林涛说,谭老师最吸引他的就是那些会发光的巧思。

图片林涛

 

比如,谭垦提出蜜蜂是有“情绪”的。当采集蜂采到有毒的蜂蜜,但又不得不携带足够的“能量”返回蜂巢时,它们会用很“消极”的舞蹈语言告诉同伴,减少对同伴的招引。
再比如,他发现,同域的东方蜜蜂还能够窃听胡蜂的“报警信息素”,用来交流报警信息,从而通过结团的方式防御胡蜂。但同样的,西方蜜蜂却没有这种能力。
说明窃听行为,是在不同环境下演化的产物。
奇思妙想难得,但科学还要讲求证据。论文一作、版纳植物园助理研究员董诗浩说,行为生态学实验求证的过程,对研究人员来说就像大浪淘沙。

图片董诗浩

 

他还记得在进行这篇《科学》论文预实验的那两年,养活一群没有“家长”照料的幼蜂给他们制造了巨大的麻烦,因为谁也没干过。
刚出房的幼蜂还很弱小,变温动物的它们对温度极其敏感,稍冷稍热都不行。而且,它们似乎能“感受”到父母不在身边的不安,小蜂王动不动就带着幼蜂群任性出走,最后不知所踪。整整两年,科学家都在学着如何创造一个最适宜的人工环境,稳住这群没有父母管教的幼蜂,直至实验结束。
这项研究的结果成功了,但70%~80%的情况可能都以失败或没有结果而告终。董诗浩说,这是常态。
“可即便如此,谭老师从来不会焦虑、沮丧、动摇。”董诗浩最佩服导师的,就是他在任何时候都能保持稳定的情绪和心态,“我也从未见过他跟任何人生气、发火,包括跟他自己。”
对于学生的评价,谭垦“欣然接受”。
他说,他理解的科学家应该是冲浪高手。“浪越高,你的表现机会就越大,等你站上了浪头,成就感也越大。因此,不要惧怕挑战和失败。”
他说,科学家还应该是《阿甘正传》里的那个“阿甘”。“不要在乎别人说什么行或不行,只顾向前,一直奔跑。因为,科学研究从来都是一场长跑。”
而在谈到保持内心稳定最重的那块“压箱石”时,谭垦道出了他的一个小秘密。那是父亲在他很小的时候为他建起的一个“美丽世界”。
谭垦回忆说,在曾经的一段特殊的历史时期,他亲眼目睹父亲经历的挫折和磨难。可父亲回到家,只是拍拍他的小脑袋,然后笑着跟他说:“那是有人跟爸爸开的一个玩笑而已。”
身在沟渠,却心向明月。谭垦说,智慧且内心强大的父亲给了他一个一辈子的信念:所有的好事终将来到,有什么值得生气、不能原谅的呢。
“你看,我都快退休了,《科学》不也找上我了吗。”采访最后,谭垦还不忘调侃已经80多岁高龄的科里克,“老爷子做了一辈子蜜蜂研究,一篇顶刊都没有,那又怎样呢?”
(本文图片由受访者提供)

相关论文信息:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade1702

 
 
 
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