物學(xué)的“哥德巴赫猜想”——記陳惠彬研究員析解鰻鱺人工繁殖難題

1、生物學(xué)的“哥德巴赫猜想”記陳惠彬研究員析解鰻鱺人工繁殖難題鰻鱺,英文名稱為ngu11aJaP0nca,屬魚綱,鰻鱺科,俗稱”鰻魚”;又因其體長(達(dá)60多厘米),呈圓筒形,似鱔魚,其體表背部及兩側(cè)為灰褐色,腹部呈白色,故又被稱為”白鱔”.其肉質(zhì)細(xì)嫩,富含脂肪,味道鮮芙,是上等食用養(yǎng)殖魚類之一,分布于我國東南沿海,朝鮮及日本的廣大海域.鰻魚富含DH,維生素E及膠原蛋白.DH對孕婦及胎兒的腦部發(fā)育有很大幫助,對兒童,銀發(fā)族更是益處多多.中國,日本部將鰻鱺稱為水中”軟黃金”,水中”人參”.尤以日本人更是”愛鱺如命”,消費(fèi)鰻魚量是驚人的,連鰻吐里的肝臟也制成漬物,視為珍貴食品.為此鰻苗身價貴如黃金,鰻苗

2、可獲馭暴利.如繡花針?biāo)频啮犆缡谷税l(fā)財(cái),也使人為爭奪而喪命.國內(nèi)外一些不法之徒猖狂搶掠和販賣鰻苗而謀求暴利,薺鰻人家卻年年一線(鰻苗細(xì)如線)難求”.實(shí)現(xiàn)鰻鱺人工繁殖是國內(nèi)外養(yǎng)殖業(yè)者夢寐以求,望限欲穿的愿望.鰻鱺是一種長途生殖回游,咸水和炎水兩棲的奇待魚類.成魚于秋季下海圄游到深海中產(chǎn)卵,幼苗呈柳葉狀,全口本刊記者孔悅身透明,變態(tài)后,經(jīng)江河的入?？?進(jìn)入淡水中生活成長.令人奇怪的是,成魚回游深海產(chǎn)卵是一去即杳然不見,任憑人們?nèi)绾胃?追尋,總找不到其產(chǎn)卵的場所;而冬末辛刀春,那些在江河入海口熱切尋找自己的淡水棲息場所的鰻苗又是從哪里來的?這給人們留一個謎.更令人奇怪的是,人工繁殖鰻鱺幼苗只能是”成

3、功不成活”,即可以將鰻鱺卵人工培養(yǎng)成幼苗,然而幼苗成活不久便天亡.有記錄的極個別的人工繁殖的幼鰻鱺苗最長存活期也僅為2j0天t因此,人們把實(shí)現(xiàn)鰻鱺人工繁殖和尋找自然界鰻鱺的產(chǎn)卵場所稱之為生物學(xué)的“哥德巴赫猜想”.有人還薦言,破解這個難題的人應(yīng)該獲得諾貝爾獎.早i芏I934年,法國就開始從事歐洲鰻的催熟試驗(yàn).從科學(xué)研究的目的出發(fā),波蘭,前蘇聯(lián),法國,日本,瑞典,中國大陸和臺灣也都先后開展有關(guān)鰻鱺人工繁育的技術(shù)及基礎(chǔ)理論研究.近70年來,各國的研究成果仍然停留在仔苗“成功不成活的水平,均未能取得最終的突破.在半個多世紀(jì)的漫長歲月中.許許多多的科技工作苦耗盡畢生精力,瀕水域?yàn)樯?與水族為伴,鍥而不舍

4、,或海L追尋成鰻的自然產(chǎn)卵場地,或教年如一日堅(jiān)持向海里放流種鰻,但是,科研工作似乎總在原地踏步不前.蘋莘學(xué)人對科學(xué)的執(zhí)著,奉獻(xiàn)精神,實(shí)在是令人敬而仰之.我國大陸地區(qū)自1973年,以上海水產(chǎn)學(xué)院為主(當(dāng)時為廈fl水產(chǎn)學(xué)院)開始對鰻鱺人工繁育進(jìn)行研究,并取得相當(dāng)?shù)碾A段性成果.在這期間,由于種種原因,研究工作曾中斷了數(shù)年.1985年,改革開放,科學(xué)的第二個春天到來,國家農(nóng)業(yè)部漁業(yè)司領(lǐng)導(dǎo)重組強(qiáng)勢技術(shù)隊(duì)伍,再次投入鰻鱺人工繁育的科技攻關(guān),并將其列為國家級重點(diǎn)研究課題.然而,面對這一世界難題,不少曾經(jīng)橫刀立馬挑戰(zhàn)過這世界奧秘的資深科技工作者由于種種原因而中斷研究,不肯再去問津.一位從1959年就開始水產(chǎn)生

5、物研究的我國科技工作者,義無反顧,堅(jiān)持這項(xiàng)課題研究,以鰻為伍,孜孜不倦,經(jīng)過20多個寒暑,終于破譯了這一世界奧秘,找到了仔鰻人工繁育”成功不成活”的原因,闡釋了人們長期尋覓不到成熟鰻鱺今日產(chǎn)卵場地的所以然.她就是陳惠彬.正如數(shù)學(xué)家陳景潤已證明到”哥德巴赫猜想”的”1+2”,陳惠彬距摘取這顆生物學(xué)的”哥德巴赫猜想”的明珠也越來越近了.陳惠彬,1941年2月出生,福建東山人,長期從事魚類內(nèi)分泌,尤其是生殖內(nèi)分泌的研究,先后擔(dān)任河北省水產(chǎn)研究所和天津市水產(chǎn)研究所的領(lǐng)導(dǎo)職務(wù),現(xiàn)任天津市水產(chǎn)生物技術(shù)中心主任.陳惠彬從1959年至今40余年一直從事水產(chǎn)生物技術(shù)研究工作,曾主持國家”t五”,”八五”,”九五

6、”攻關(guān)項(xiàng)目各一項(xiàng),國家重點(diǎn)開發(fā)課題1項(xiàng),農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)項(xiàng)目3項(xiàng),天津農(nóng)業(yè)重點(diǎn)示范工程5項(xiàng)等.其中淡水梭魚全人工繁殖技術(shù)研究獲農(nóng)業(yè)部科技進(jìn)步一等獎,國家發(fā)明二等獎.專家鑒定認(rèn)為:該課題突破了國際上普遍認(rèn)為鯔科魚類的性成熟必須經(jīng)過海水過渡的觀點(diǎn),無論在理論上和技術(shù)上都處于世界領(lǐng)先地位.她的基礎(chǔ)理論研究成果獲1993年海外王丹萍個人科學(xué)獎金10萬元,而她將其全部捐作科學(xué)基金.由于她成績卓著,1990年榮獲國務(wù)院頒發(fā)的政府特殊津貼,1992年被國家人事部授予國家有突出貢獻(xiàn)的中青年專家稱號,1993年被評為全國先進(jìn)女職工,1994年被天津市科委授予養(yǎng)殖魚類繁育專家稱號,1995年被授予天津市”三八”紅旗手稱

7、號,1996年被天津市政府授予優(yōu)秀中青年知識子標(biāo)兵等光榮稱號.1999年承擔(dān)中國在埃及養(yǎng)殖示范區(qū)第一主持人.作為一位專門從事水產(chǎn)生物繁殖研究的專家,陳惠彬深知鰻魚人工繁育好似”托拉斯”(Trust)_聯(lián)合企業(yè),研究工作一環(huán)扣一環(huán),哪一環(huán)沒扣上,即會無果而終.水產(chǎn)研究本身是一門綜合科學(xué),而這一難題更要涉足水產(chǎn)行業(yè)以陳惠彬(前,右)陪同F(xiàn)AO亞太糧農(nóng)中心官員黃正華在江蘇考察本刊記者孔悅(右1)采訪陳惠彬研究員8l傳真外諸多學(xué)科,如化學(xué),物理學(xué),海洋科學(xué)直至交叉科學(xué),邊緣科學(xué),高新生物技術(shù)等等.陳惠彬盡管從事魚類生殖研究已卓有建樹,面對這一綜合諸多學(xué)科研究的課題,卻絕對不敢有半點(diǎn)僥幸之心.為此她足足

8、花了四五年時間,靜心讀書,遍覽資料,不恥下問,認(rèn)真分析總結(jié)前人在該課題研究中的經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn),努力提高自己的學(xué)術(shù)素養(yǎng)和學(xué)識.孵化后第22天的仔鰻鱺(圖中右下方所示為剛孵化出的鰻鱺幼苗)82鰻鱺仔苗身體兩側(cè)的感覺丘感覺丘噴出透明,柔性圓柱狀脫質(zhì)物感覺丘與外界水體交換體液形成水波紋然后,她心無旁鶩.開始了艱辛探索的征程.魚類l上】分泌.尤其生殖內(nèi)分泌是她的本業(yè)鰻魚的催熟,催產(chǎn),孵化技術(shù)難度雖然很大,但她憑借自己的長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和豐富學(xué)識,對親鰻下海前的內(nèi)分泌變化進(jìn)行了多種生化測定和研究,解決了個中許多技術(shù)訣竊,采取催熟,催產(chǎn),藥物組合,生理生態(tài)相結(jié)合等措施.使孵化工作很快達(dá)到較佳水平,經(jīng)幾臻完善,已使得

9、對雄鰻,雌鰻的催熟成熟率達(dá)到了95以上,催產(chǎn)率達(dá)4050,人工授精,自然產(chǎn)卵每每成功.對授精,胚胎生物學(xué)也進(jìn)行了大量研究,因而授精率,孵化率部在8j95之間,每批次得苗都在數(shù)萬尾以上.透明晶瑩可愛的”玻璃苗”(幼鰻苗是完全透明的)在實(shí)驗(yàn)室里到處皆是,而且每年部可多次重復(fù)孵化成功.粗略統(tǒng)計(jì)15年期間共孵出”玻璃苗”250余萬尾,得苗數(shù)量之多,堪稱世界第一.由于每批次都有數(shù)量可觀的鰻苗可供育苗試驗(yàn),每年仔苗培育實(shí)驗(yàn)方案都可以同步的水平,只不過是多活幾天少活幾天而已.在育苗試驗(yàn)中,幾條苗多存活幾天當(dāng)然可喜,但這可能只是生物個體特異性的表現(xiàn),而不能代表仔苗”成功不成活”的瓶頸被攻克和難題被突破,真正的

10、突破必須首先要確切找到”成功不成活”的真正原因應(yīng)該說育苗成活的研究.十幾年舉步艱難,進(jìn)展緩慢.何內(nèi)因也有外因.盡管科學(xué)技術(shù)研究的外部條件有明顯改善但具體發(fā)展卻不盡人意.中國的市場經(jīng)濟(jì)來得遲,而發(fā)展卻很快,各方配套.帶來的矛盾和問題多;研究所一改過去計(jì)劃經(jīng)濟(jì)”鐵飯碗”體制,要自己芹活自己c作為”所之長她不得不為”蕎家糊口”奔波,分心;再加上仔鰻成活研究縷縷失敗,總足處于”山窮水盡疑無路的境況.像這樣艱辛,枯燥,乏味又不叮能急功近利的課題,無人愿意干了好幾年的時間她成了”光桿畝1令”,作為一名“孤j蟲的長跑者”,不得不雇用lI缶時工,其中的甘苦辛酸難以用文亨言表.但是,陳惠彬始終超然物外.自尊,自

11、愛,淡泊名利,安于清貧.有人說:”科學(xué)家無家”=陳惠彬數(shù)十年就是這樣一位一如既,乇.無悔無怨,以鰻為伴,以實(shí)驗(yàn)室為家的科學(xué)家.長期以來研究方法同困于傳統(tǒng)公認(rèn)的”仔苗開N餌料”(用咀進(jìn)食)的局限.從而束縛了思路,這是育苗研究進(jìn)展緩慢的重要內(nèi)因.在縷縷慘遭敗北之余陳惠彬開始感悟到鰻苗早期應(yīng)有其獨(dú)特的營薺形式,而這個特殊營養(yǎng)形式是以仔鰻自身特異結(jié)構(gòu)而存在.但如何證實(shí)?對體長僅幾個毫米,通體透明,一層菲薄之膜構(gòu)撐全是體液呈海綿結(jié)構(gòu),隨時都會溺斃,并立即水解得的無影無蹤的扁平”玻璃苗幼體,要想觀察研究它的特異結(jié)構(gòu)和功能談何容易.然而,天道酬勤.在多次失敗挫折后,她終于以特殊的方法觀察列活體仔鰻體表特異結(jié)

12、構(gòu)一一感覺丘,也觀察到仔鰻的這個感丘確實(shí)存在特殊的功能,并拍攝到仔鰻體正與外界交換體液的珍貴照片.這是至今世界各國研究從未報(bào)道過的.上海水產(chǎn)大學(xué)在1980年報(bào)道過孵化后第二天仔鰻頭部有感覺丘,但對感覺丘的形態(tài),構(gòu)造功能等學(xué)術(shù)界還從未做過任何研究和報(bào)道.陳惠彬用自己研究的觀察手段發(fā)現(xiàn),鰻魚從孵化后第三天開始,體表兩側(cè)有810對不對稱的感覺丘突起.每個感覺丘有1016根鞭毛,鞭毛長度d-O120.鞭毛一直不停地?cái)[動,與外界水環(huán)境形成水紋波動.仔鰻就通過這條途徑與外界交換得到營養(yǎng),凡是存活下來體質(zhì)健壯的仔苗,這種交換一直很正常進(jìn)行.感覺丘對外界環(huán)境十分敏感,水體徽弱的振動或任何物體的觸及都會造成仔感

13、覺丘鞭毛的激烈擺動,致使仔苗高頻率地逃竄,繼而引起仔苗突發(fā)性死亡.根據(jù)這一特異生態(tài)結(jié)構(gòu),她與同事們采取了相應(yīng)措施,完全有效克服了早期仔苗死亡高峰,第三天仔苗平均體長7.1mm(國外報(bào)導(dǎo)第10天的仔苗體長才6.9mm).幾萬尾苗第t天存活率可達(dá)90%以上.存活32天仔苗體長21.2mm(國外報(bào)導(dǎo)第70天的仔苗體長才19.6mm),她又發(fā)現(xiàn)隨著仔苗存活時間的增延,大量仔苗靜靜地側(cè)臥培養(yǎng)器皿底部,一側(cè)的感覺丘鞭毛不能正常運(yùn)動,從斷面,側(cè)面,正面觀察拍攝到,仔苗感覺丘上方噴出園柱型,半透明,膠質(zhì),固定的柔性物質(zhì).長度在杜j0200之間感覺停止了與外界的正常交換.仔苗就開始出現(xiàn)僵苗,茍延殘存,體態(tài)變小,

14、且瘦弱,直至死亡.另外,她對仔苗消化道的研究也進(jìn)一步左證了仔苗早朗不營開口攝食的習(xí)性陳惠彬經(jīng)過20余年的研究.已初步探明了孵化后的仔鰻有23個月或更長時間是懸停在深海有一定條件(流體靜壓,特定密度,營蕎鹽,氣體等)的區(qū)域里.依靠感覺丘與外界環(huán)境交換營養(yǎng)這種奇特的生活方式進(jìn)行發(fā)育,并在這過程中消化器官逐漸發(fā)育健全而后才開始上浮進(jìn)入黑潮營開口吞食飼料營養(yǎng)方式.陳惠彬通過對仔苗早期行為物理實(shí)驗(yàn),觀察到早期仔鰻依靠體表感覺丘這一特殊結(jié)構(gòu)對棲息水域出現(xiàn)任何物體(包括網(wǎng)具)及水波徽弱振動,都會作出極其敏感的激烈連續(xù)逃竄反應(yīng),并在竄游過程中很快死亡,死亡的玻璃體立即水解得無影無蹤(因仔苗的玻璃體是大量體液呈

15、海綿狀結(jié)構(gòu)),很難留下死尸可尋.因此,目前采集海洋生物標(biāo)本的方法難以采捕到10mm以下的仔鰻.據(jù)此闡明了前人在浩瀚海洋艱苦追尋鰻魚自然界產(chǎn)卵場蹤跡而終無結(jié)果的原因.陳惠彬研究員20多年來主持鰻魚人工繁殖技術(shù)研究這個當(dāng)今世界久攻不克的難題,終于揭示了鰻鱺仔苗人工繁殖”成功不成活”以及鰻鱺產(chǎn)卵場所無法尋覓的原因.在該課題的研究中,取得了多項(xiàng)在國際領(lǐng)先的階段性成果,為實(shí)現(xiàn)鰻鱺的人工繁育探明了方向,特別是首次在世界上提出鰻苗的流體靜壓生活條件及感覺丘的營養(yǎng)交換等觀點(diǎn),受到國際同行們的高度重視.我們?yōu)殛惢荼蜓芯繂T所取得的成就而自豪.然而,正如陳惠彬研究員所說,探今日陳惠彬研究員在工作明了人工繁育鰻鱺的方向,并不等于現(xiàn)在就可以完全實(shí)現(xiàn)鰻鱺的人工繁育.因?yàn)橐獎?chuàng)造鰻鱺仔苗這些透明晶瑩的小精靈發(fā)育成長所必需要的幾百米乃至上千米的流體靜壓效應(yīng)以及其他所需的特異條件,無論從技術(shù)上,經(jīng)濟(jì)上均非易事.要摘取生物學(xué)的這項(xiàng)”哥德巴赫猜想”桂苊上的明珠,還需要進(jìn)一步的努力.我們相信,陳惠彬研究員和她的同事們有希望登上這科學(xué)研究的光輝頂點(diǎn).(責(zé)任編輯羅永元)芙曩市水產(chǎn)生奠爿c心介天津市水產(chǎn)生毒I技術(shù)中心是毒斜研,生產(chǎn),推廣,開史干一俸的斜研開史機(jī)構(gòu),占地.2公頃.擁有jOOO平方末高斜拔車間及jOOO平方采試驗(yàn)室的中心實(shí)驗(yàn)站.中心技術(shù)力量蜃,擁有一挑高水平的,津囊水多品種土蝦繁膏技術(shù),飼抖研制