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科技自立自强 创新征途芳华绽放

作者:文/苏容 风清
聚焦 2022-10-25 10:16:54

党的十八大以来,“科技创新”始终是高频词。这十年,我国科技事业密集发力、加速跨越,形成了坚持“四个面向”、全方位支撑发展和保障安全的科技创新整体布局,科技创新成果赋能高质量发展,并深刻改变着人们的日常生活。这十年,广大女科技工作者积极投身科技创新、建设科技强国新征程,撑起科技进步与科技为民的“半边天”。


总书记领航新征程

我国科技事业发展的目标是,到2020年时使我国进入创新型国家行列,到2030年时使我国进入创新型国家前列,到新中国成立100年时使我国成为世界科技强国。

——2016年5月30日,习近平在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上的讲话

中国要强盛、要复兴,就一定要大力发展科学技术,努力成为世界主要科学中心和创新高地。我们比历史上任何时期都更接近中华民族伟大复兴的目标,我们比历史上任何时期都更需要建设世界科技强国!

——2018年5月28日,习近平在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上的讲话


“数”果累累

新时代十年,我国科技事业发生了历史性、整体性、格局性重大变化,成功进入创新型国家行列,全球创新指数排名从2012年第34位上升到2021年第12位。全社会研发投入从2012年的1.03万亿元增长到2021年的2.79万亿元,基础研究经费增至十年前的3.4倍。

2021年全国科技工作者中女性占比约45.8%,中国科协最新统计显示,我国女性科技人员总量已接近4000万人,且增速超过男性,成为名副其实的“半边天”。


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二十大女代表风采·我向总书记来汇报


面向科技前沿,勇于攻坚克难


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王秀杰 (右一)党的二十大代表。中国科学院遗传与发育生物研究所研究员、中心主任,国家重点研发计划项目首席科学家,获评国家杰出青年科学基金,全国三八红旗手,中国青年五四奖章


提到3D打印,许多人都会想到漂亮的跑鞋、精致的桌椅、精美的器具等3D产品。殊不知,这种快速成型技术不但能打印静态产品,还能打印“活”的细胞——2022国际3D打印开拓者挑战赛上,王秀杰团队以生物3D打印的人造血管与心肌组织块斩获大赛医学技术奖,成为首个获此大奖的中国团队。

27岁成为中科院最年轻的博导;30岁成为生命科学领域最年轻的国家杰出青年科学基金获得者;40岁作为科技界最年轻的党的十九大代表亮相中外媒体见面会……一路走来,王秀杰总是引人注目。

再次当选党代表,王秀杰说:“非常荣幸,也深感责任重大,增加了责任感和使命感。今后工作中更要率先落实党和国家的各项要求,潜心钻研,矢志创新,为把我国早日建成世界科技强国贡献力量。”

生物3D打印是人类器官体外制造的新兴技术之一,其原理是用含有细胞和生物材料的“墨水”打印出特定的形状结构。2019年,以色列科学家就用3D技术打印出了全球首颗完整心脏。不过这颗心脏只有兔子心脏大小,且处于模型阶段,不具备正常搏动和泵血功能,也无法长期存活。王秀杰率团队突破瓶颈,成功研制出一种基于6轴机械手臂的新型3D生物打印机和模拟器官发育过程的循环打印体系,打破了以往生物打印难以维持打印后细胞长期存活的短板,打印的心肌组织块可在体外存活并维持功能6个月之久。

这一成果于今年2月发表在生物材料知名学术期刊Bioactive Materials上,受到国内外同行专家及科技媒体的广泛关注。国际3D打印挑战赛主办方注意到这项成果,向王秀杰团队发出了参赛邀请。最终,王秀杰团队不负所望,获得了赛事唯一的医学技术大奖。

新型3D生物打印机及打印体系的研发是一项系统工程,需要细胞生物学、增材制造、生物材料等前沿科技领域的多种交叉融合,难度很大。项目攻关历时7年,一路可谓“披荆斩棘”。“没有先例可借鉴,只有‘蹚’着走,边走边开路。”有时山穷水尽,待攻克一个难关,又发现柳暗花明。就在失败与重来的反复中,目标也越来越近。“虽然目前只是阶段性成果,离实现有功能的人类器官体外制造还有很长的路要走,但临床器官移植需求的惊人数字是我们咬牙坚持的最大动力。”

王秀杰的专业是生物信息学,简单地说,就是“用计算机处理生命科学数据,发现其中规律”。2004年,获得美国洛克菲勒大学博士学位的王秀杰回到国内,通过中科院“百人计划”入职中科院遗传发育研究所,成为当时中国最年轻的博导。

回国后,王秀杰带领研究团队,在生物信息软件开发、非编码RNA的系统发现与功能研究等方面取得了一系列创新性成果,也多次获得各种奖项,但比起这些成绩,她更注重学生培养。“如何发现学生特长,使更多的学生成为优秀的科研工作者”对王秀杰来说与科研攻关同等重要。

2018年,生命科学领域知名国际学术期刊Cell Research第11期封面刊登了一幅科学漫画,展示的是王秀杰团队又一科学发现。漫画中两只小乌龟正在奔跑,一只轻松自在,一只挥汗如雨,但都齐头并进。“我们在小鼠中发现了RNA m6A修饰的一种新功能——即调控长时记忆形成。如果小鼠含有RNA m6A修饰多,就记得快,聪明;含有这种修饰少的小鼠记性较差,相对来说就‘笨’。但如果‘笨小鼠’学习频率更高,也就是步子迈得更快,挥汗如雨,是可以和聪明小鼠取得同样成绩的。这也证明了中国古语‘勤能补拙’是有科学依据的。”这一发现入选了科技部“十三五”科技成果展。王秀杰说,她最喜欢拿这项成果给中小学生和家长们科普,帮助“记性差”的孩子提升信心。

做科研很辛苦,周期长,出成果慢,要耐得住寂寞,坐得住冷板凳。但与新发现带来的成就感和科研成果对社会经济发展的贡献相比,所有的辛苦和付出都是值得的。近年来国家对基础研究越来越重视,投入也越来越多,“从硬件上说,我们可以和国外中等水平以上的研究机构相比,在某些领域,我们的设施在国际上也是最好的。”在国家的大力支持下,我国科研人员的重要研究成果也不断涌现,“冷门”早已不冷,并且越来越贴近百姓的生活。

王秀杰认为“科学面前无性别”。“在当今需要跨领域合作研究的‘大科研’时代,团队中女性的角色不可或缺。”


面向人民健康,疫情就是冲锋号


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鲍琳琳 党的二十大代表。中国医学科学院医学实验动物研究所研究员,博士生导师,获评全国三八红旗手


成功建立新型冠状病毒动物模型,为国内外疫苗评价和药物筛选提供“中国标准”,为保障人民健康和国际抗疫贡献“中国智慧”。中国医学科学院医学实验动物研究所研究员、博士生导师鲍琳琳当选党的二十大代表,她说,“我感到非常荣幸,这既是一份荣誉,更是一种责任。我一定履行好自己的党代表职责,大力弘扬科学精神和科学家精神,围绕国家重大战略需求,做出更好的成绩;同时,把基层党员的呼声和建议带到大会上,发挥好基层党员和党组织之间的桥梁作用。”

2020年初,新冠肺炎疫情暴发,2020年9月,中国研发的新冠疫苗即被证明有效,创造出令人惊叹的“中国速度”。疫苗研发的关键之一是建立动物模型,否则再好的疫苗也只能埋没于实验室,无法用于临床。鲍琳琳作为青年骨干参加新冠肺炎科研攻关任务,建立了全球首个新冠肺炎动物模型,为疫苗研发赢得了先机。

动物模型是探索生命本质、为生物医药学建立具有人类疾病表现的动物实验对象,也是人类健康的“替难者”。在传染病研究领域,从明确病源机制及传染途径,到研发有效预防及救治药物,动物模型都是不可或缺的重要一环。但动物与人类存在着巨大的种属差异,如何突破模型研制的难题,建立模拟人类疾病表现的动物模型对于疫情防控至关重要。

因此,科技部将“2019—nCoV动物模型构建”定为五大科技攻关方向之一,中国医学科学院医学实验动物研究所是模型研制专项的牵头单位。鲍琳琳作为主要科研骨干,第一时间投入科研攻关一线。“这是我的专业,疫情就是冲锋号。”

建立动物模型的第一步是感染动物,感染后的动物无论是呼吸道的分泌物,还是组织中的病毒量,都远高于自然界的浓度,对操作者有极大风险。“我们是支训练有素的队伍,团队中许多人也经历过H1N1、H1N9、MERS等重大疫情科研攻关,工作严谨认真,基本功又扎实过硬。我们提前对病毒做了充分的风险评估,所以尽管实验过程有危险,但我们心里有底。”鲍琳琳说。

当时情势危急,许多部门都在急切地等待项目的进展,“实际上我们比任何人都着急,因为模型越早建立,就意味着我们离控制疫情又近了一步。”团队争分夺秒,获得病毒的第一时间就开始了小鼠模型研制,在小鼠模型取得初步结果时,同步启动了恒河猴模型的研制工作。当WHO召开全球新冠病毒动物模型会议,其他团队还在讨论怎么研制方案时,动物研究所的新冠肺炎科研攻关团队已率先完成了动物模型建立。

新冠肺炎动物模型的建立明确了新冠病毒感染动物能引起与人类相似的疾病表现,也能在动物肺组织中分离出病原体,能检测到病毒特异性抗体。经过一系列研究,确定了病毒的入侵和传播途径,为疫苗研发和药物筛选提供了有力支撑。

动物研究所的新冠肺炎动物模型通过了科技部专家鉴定,并被《Nature》等杂志评论为世界首个新冠肺炎动物模型。团队接受WHO邀请,向世界同行分享模型研制和分析技术,为世界抗击新冠肺炎疫情贡献了“中国智慧”。

鲍琳琳不是第一次在疫情前线冲锋。2003年,非典来袭,当时的鲍琳琳还是协和医科大学的在读研究生,她主动申请加入当时的非典肺炎研制团队,与老师一同探索这一新的传染病。“我的老师是我的榜样。她始终站在一线,亲自感染动物、观察动物的表现,分析动物与人的疾病表现哪些地方一致,哪些地方不一致,出现这种差异的原因是什么,怎么解决?”在老师的言传身教下,鲍琳琳开始感受到了实验动物的魅力,接触到了比较医学这门学科,也将比较医学理论运用到后来的多种疾病研究中,掌握了比较医学研究的关键方法,为新冠肺炎疫情科研攻关工作打下了扎实的基础。 

她和团队建立的呼吸系统感染性疾病动物模型研制技术体系,先后用于H1N1、H7N9及MERS的研究,建立了相应的疾病动物模型,完成了甲型H1N1流感病毒疫苗的评价。H1N1疫苗上市后,接受国家任务,紧急生产和使用2100万剂次;完成首个H7N9减毒疫苗的有效性研究,这是我国自主知识产权研发的流感疫苗。

党的十八大以来,国家对基础科学研究的投入呈飞速上升趋势。近10年,科技部的国家重大项目中专门给实验动物课题立项,国家自然科学基金委员会也专题资助实验动物相关项目。在这些资助下,实验动物学科理论、技术和资源方面取得了一定的成绩,成为生命科学、医学、药学等学科和行业发展的加速器,促进了我国创新药物和疫苗的研发。鲍琳琳说,她相信未来的持续性发展,能更好地服务于医学科技前沿、生物医药发展和人民生命健康,为实现民族复兴中国梦提供健康基础和保障。

近年来,女性科研人才不断涌现,在科研队伍中,女性比例稳步提升到45.8%,而在生物研究领域,这个比例更高。

党和国家十分重视女性科研人才培养和成长,出台了一系列鼓励女性从事科研工作的政策,考虑到女性生育和家庭生活特殊需要,适当放宽了申请基金和人才项目的年龄限制,使女性有了更多机会。而女性也以敏锐的观察力和良好的协调能力在科研中发挥着越来越重要的作用,“卓越的女性科研工作者闪烁着点点星光,孜孜以求终将在浩瀚的科研领域汇成那条璀璨的星河。”


面向主战场,用科技打造蔬菜“芯片”


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王秀芝 党的二十大代表。内 蒙古赤峰市农牧科学研究所研 究员,获评全国优秀共产党员, 全国先进工作者,全国五一劳 动奖章等


从事辣椒育种30年,内蒙古赤峰市农牧科学研究所研究员王秀芝先后成功培育了15个辣椒新品种,成果在国内14个省推广应用,累计种植面积达410多万亩,创经济效益27亿多元。

当选党的二十大代表,王秀芝说:“这既是荣誉,也是信任。把会开好,把会议精神落实到岗位上,是我的责任,我会努力履职尽责,不负所托。” 

地处北纬42度的内蒙古赤峰市日照充足,具有得天独厚的蔬菜种植条件,尖椒、方椒、柿子椒、牛角椒等都是主打产品,作为辣椒的牵头培育者,王秀芝成了这个蔬菜王国的“辣椒女王”。

1987年,大学毕业的王秀芝分配到赤峰市农牧科学研究所从事蔬菜研究,负责辣椒育种工作,“最初也没经验,就是摸着石头过河。”她发现当地谷子育种专家用硫酸纸袋套谷穗与外界隔离,能得到高纯度的谷种,于是如法炮制,也为辣椒套上了硫酸纸袋,谁知辣椒因果柄细嫩受不了纸袋重量,压根没坐果,那一年“颗粒无收”。沮丧郁闷过后,她开始到中国农业科学院、内蒙古农牧科学院等科研院所拜师学艺,第二年改用棉花包裹花蕾,结果成了!她第一次收获了自己培育的辣椒种子。

每年的六七月份,是辣椒的授粉期,也是育种的关键期。授粉是个技术活,花蕾取小了,授粉不好;花蕾取大了,容易散粉。她不放心交给别人,一定要亲自带队干。夏天的育种棚像个大蒸笼,一大早进棚,干五六个小时出来,浑身大汗淋漓,累得不想吃饭,只想倒头睡一觉。

除了高温,还有严寒。2007年元宵节,赤峰市遭遇强降温降雪,当时棚里还有110万株正在培育的株苗,而辣椒低于5℃时就容易产生冻害。情急之下,王秀芝想买电暖器为大棚加温。可人们都在过节,又逢大雪天,街上商家大都关门闭户。好在有些商家门上留有电话,她挨个打过去,有的说没货,有的不愿出门,好不容易才在天黑前找到了卖家。回到试验基地,大雪已经铺天盖地,一脚踩下去她晃了晃,才发现雪已深过大腿。幸亏有了那些电暖器,110万株苗保住了。

这些年,为了培育辣椒新品种,王秀芝一直在田间地头奔波,经她培育的15个辣椒品种均被专家评定居国内先进水平。新的辣椒品种不仅提高了产量,增强了抗病性,而且果型、色泽、口感等都优于常规品种,种植者将辣椒作为蔬菜生产的主打作物,“小辣椒”成就了“大事业”。

王秀芝学的是蔬菜专业,并不只和辣椒打交道。2004年,赤峰市重点发展设施蔬菜,她成了设施蔬菜技术研究团队带头人。设施蔬菜不同于大田作物,受技术和市场影响,整个基地通常只种一大类作物,而长期连作会带来土壤环境恶化、病虫害发生频繁等一系列种植障碍。

如何解决这些问题呢?在赤峰,谷子、玉米是主要农作物,因而有丰富的秸秆资源。王秀芝就地取材,以秸秆为原料对蔬菜栽培基质进行筛选,通过多轮测试,发现谷子秸秆养分含量优于玉米秸秆、菌渣等基质,从而确定了设施蔬菜栽培的基质配方。与此同时,她又率团队研发秸秆腐熟还田技术,以此改良设施土壤,缓解连作导致的种植障碍,蔬菜产量因此提高了5%。

借助蔬菜大棚的时空优势,王秀芝还摸索创新了一套适合赤峰设施大棚番茄种植的复套栽培模式。“番茄是喜温作物,每年5月份栽种,我们就在三四月份在棚里加种一茬菠菜、香菜等耐寒作物。8月份以后,天气转凉,可以在番茄中间种上菜花、芥菜等又一茬耐寒作物,延长种植时间。”如此改变了越夏茬大棚只种番茄的现状,使大棚番茄既能和菠菜、娃娃菜作物复种,又能和甘蓝、松花菜等作物套种。

新的种植技术助推赤峰设施蔬菜产业迅猛发展,种植面积从不到1万亩扩大到175万亩,占据了自治区设施蔬菜生产的半壁江山,蔬菜种植也成为当地乡村振兴的主导产业。看到水灵灵的蔬菜源源不断产出,王秀芝感慨:“种植方式变了,种植结构也变了,原来品种单一,现在品种多样,人们的餐桌上一年四季都不缺新鲜蔬菜了。”

改变的还有科研环境,“当年育种棚不到1.5米高,在棚里干活根本直不起腰,棚就是几根竹板撑着,不耐风不耐雪。现在我们的育种棚高3.6米,建筑材料都是U型钢,又宽敞又明亮,再大的风雪都不怕。”

最近十年变化更为明显:研究队伍加强了,科研条件改善了,育种方法多了,种质资源更丰富了,“目前除了传统的杂交育种,我们还开始开展分子育种,利用现代技术,更精准地培育优良蔬菜品种。”

令王秀芝自豪的是,她们团队几乎是清一色的“娘子军”:“个个都能在科研方面独当一面,站在了赤峰蔬菜产业的最前沿。”赤峰的蔬菜大棚大多建在丘陵地带,一下雨,水就顺流而下,大棚被雨水倒灌,很容易发生病虫害,此时王秀芝和团队就要到现场做技术指导,告诉大家如何预防、如何治理,每次都是一身泥一身水,却从来没人皱过眉头,“一句话:咱啥都能干!”

王秀芝把论文写在田间地头,让科技真正服务于基层群众。设施蔬菜技术的研发和推广,为赤峰设施蔬菜产业健康发展提供了技术保障。该项技术还销售到国内16个省市,并远销日本、韩国等国外市场。

前不久,王秀芝刚接手了一个投资两千万元的科研项目,创建“内蒙古设施蔬菜种业技术创新中心”。“种子是农业的芯片,耕地是有限的,科技才是稳产增产的根本途径,我们就是要用科技打造蔬菜的‘芯片’。”