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受访者：刘栋教授，清华大老虎机论坛命科学学院教授，副院长　
采访者/整理者：石宗华 肖紫瑶; 孙江波　
采访时间：6月11日　
　 
石宗华：教授好，我们是来自高一20班的同学们，关于您这次讲座，我们有几个问题想请问您。第一个问题，请问您在清华的实验室主要是从事什么工作？都得到了怎样的成果？　
刘栋：我主要从事植物的生长发育以及对环境反应这方面的研究。大家知道，植物生长在田里面，它是受到各种各样的逆境条件的影响。所以呢，我经常跟同学们说：做人难，做植物更不容易，为什么？因为肚子饿了我们就跑去食堂吃饭，天冷了我们就穿衣服了，而植物呢，它没有办法，它只能抗在那个地方，所以植物也很聪明，它在千万年的进化过程当中，它会进化出一系列的策略，来应对这样一个逆境的条件。　

比如在我研究的领域里面，我是研究植物来如何应对土壤里面磷元素的缺乏，我们植物呢，营养主要是氮磷钾，还有一些微量元素，那么植物是如何来应对的呢？它也很聪明，像你肚子饿了，你不会想我多长几个嘴巴出来，你不会的，但是植物怎么办呢？植物吸收营养的嘴巴是什么呢？是根，根是吸收土壤里面水分和营养，当植物缺少营养的时候，它的根就会发育特别发达。本来一条根就会长出许多根。那么就相当于长出长出许多嘴巴来，这样他就可以用根来四处去找营养，相对来说，它就提高了寻找养料的效率。那么我的研究方向就是研究植物它怎么知道它的营养的缺乏了？它一定是有一个感受系统。像我们胃饿了，肚子咕噜咕噜叫了，信号告诉你的脑子，你的脑子才知道，我的肚子饿了，我要补充营养了，那么，我要研究植物怎么知道土壤里面的养分不够了？它通过什么样的途径来告诉里面，让自己在基因表达方面发生一些变化，然后让长得茂密，这样的话才能够更好的生存，现在我们对这些了解的还不够，我们在想如果有一天，我们对这样一个过程，这样一个机制了解很多的话，那么我们就可以通过遗传工程的一些方法，人为地改变植物的根生长发育的一些过程，使它长出很多很多的根来，在土壤里面营养缺乏的时候，它能更高效地吸收养分。这样可以避免我们每年要撒那么多的化肥到土壤里面。做化肥要花钱，农民负担也很高，更多的是化肥用多了会使土壤板结。很多化肥磷肥被雨水冲到江河湖泊里面会形成水华，那里面的藻类营养很丰富，我们叫富营养化。所以这些都是问题。所以我觉得我们的研究对农业生产发展是很有意义的一件事情。 

 
肖紫瑶：第二个问题是，现在有一种说法，对微观领域的研究可以替代对宏观领域的研究，您对这样的说法有持怎样的观点？　
刘栋：总体上来说，我不认同这样一种说法。宏观上面的一些研究，很多是我们基于观察得来的，但是你要解释宏观上面的一些研究，最重要是你要从分子基因的层面把它研究好，才能解释一些宏观上发生的一些生物学的现象。但是，你只买条鱼研究基因和分子，没有看到整体的生物学的过程，那你这样对生物学的研究是做不好的。所以呢，清华大学，以前的生物学必修课，是生物化学，分子生物学，细胞分子生物学，还有遗传学。我们以前认为只要把这四门学好，就可以从微观水平来研究生物学。那么最近我们又加入了另外一门必修课，叫生理学。生理学是讲整体的人的各个方面的组织器官之间怎么相关联，因为我们认为，只有宏观的全面的看问题的眼光，才可能结合微观上做的研究更好地解释生物学，否则的话，会造成“只见树木，不见森林”这样的问题。　

石宗华：教授，下一个问题是，您刚刚在讲座中也提到了，在2017年的诺贝尔化学奖，实际上是物理学家研究的内容运用到生物方面当中。那么，在未来，物理化老虎机论坛物这三门学科日渐融合的趋势，您怎么看？　
刘栋：我认为这样一种融合的趋势会越来越明显，越来越明显。现在事实上很多生物学的现象，都需要用数学、物理，尤其是计算机这样的方法来帮助他。无论是说微观解析一个蛋白质的结构，刚才我讲了很多电镜�。琗光衍射啊。样品提纯以后，用一些方法产生一些图像，那这些图像的处理，都要用到很多物理的、化学的，甚至你这个电镜你要进一步改进的话，你还要用到机械的，工程的方法。你这个样品怎么处理，还要材料学等等各学科融合。即使从宏观的层面去研究生态，过去的生态可能简单地去采几个样，但是今天的生态你也要用很多数学的方法，来模拟整体，植被的演化啦，养料养分、水、土、气的循环，这些都要用很多的一些数学模拟的方法。包括你去看植物的生态，要用到遥感，从很高大尺度的空间观察。这些都要用到物理数学的方法。另外还有，特别提到对基因组的分析，以后我们每个人的基因组，抽取工作是非常简单的事情，并不是很困难。但是把基因数据抽完以后，他们是怎么工作的，怎么调控的，这个问题就更大，需要很强大的计算机工具，我们所说的生物信息学来翻译。所以现在抽取一个人的基因组只要一千元，可是要把基因组分析好，要两万元。因为分析基因要用到很高深的计算机方法、数学方法，很多细胞生物学的内容，比如说现在有个单分子成像，是研究一个单分子在细胞里面怎么运动的，需要用非常高倍的电镜，需要非常高级的成像手段，这些都需要物理工程师来做。所以今后也许你不需要像一个数学家物理学家那样懂得数学和物理，但是你至少要懂得，你遇到这个问题你要找哪个数学家和物理学家合作。所以，这是一个非常明显的交叉融合的趋势。所以我也特别期望这里的中老虎机论坛，无论是在中学学习阶段还是未来的大学学习阶段，要好好地打好数理化的基础。　

石宗华：但是教授，这样的话，就有一个问题，在刚刚结束的2018年高考中，全国卷中的化学卷选择题第八题，有一个选项是说：酶是一种催化作用的蛋白质。而且这个选项被认为是一个正确的选项，但是他却违背生物学所讲的道理。您对这种高考中出现的纰漏怎么看？　
教授：我觉得像这样一种纰漏怎么解决，其实某种意义上，依赖于出化学卷的老师和出生物卷的老师之间的沟通。因为现在科学的发展，远远超出了我们的想象。酶是一种蛋白质——这是一种非常传统的的观念，而科学家们发现了另外一种分子——核糖核酸，问题就出在这里。核糖核酸也是一种酶，这个发现可能是二三十年前就有了，高考试卷中这样一个明显的错误，可能是化学卷老师和生物卷老师之间缺乏沟通，这某种意义上也是学科之间缺乏交流和融合。化学卷中有一些牵涉生物的题目，或者生物考卷里面有一些题目牵涉化学的，那么，化学老师和生物老师之间，化学家和生物学家之间，他们一定要好好地沟通。保证不会出现不严格的现象。 

 
肖紫瑶：谢谢教授。最后一个问题是，对于我们这些早培班的老虎机论坛来说，关于培养科学探索能力的培养，您有什么好的建议吗？　
刘栋：我觉得，将来无论你做科学家还是不做科学家，有几个基本能力你们都应该具备，而且是要着重去培养的。　
一个是逻辑思维能力，为什么现在有些生物竞赛的题目，分析题目会越来越多？因为你真正要做一个科学创造，要去创新的话，具体的知识，某种意义上并不是最重要的。具体的知识，你知道检索教科书就知道了。百度一下就知道了。更多时候是如何把学到的这些知识进行逻辑推理，进行分析。这些分析你在日常生活当中也有。你在学习科学知识当中也有。所以我认为逻辑分析这是一个更重要的能力。　
第二个能力，如果你是从做一个科学家——生物学家或者其他科学家角度来看，要培养自己观察和动手的能力。同样一个好的想法，大家都知道怎么做，谁有更好的动手能力谁就能做出来。或者有时候在时空学研究当中，有些有趣的现象，你观察得很仔细，在你的眼睛里面看出来跟那个人的眼睛里看出来就不一样，这就依赖于观察能力。　
还有一个，不光是科学家，无论你在社会上面，还是做那个职业，很重要的一个事，沟通和表达能力。就是如何进行人与人之间的沟通，因为大家现在不是在一个单纯的非常孤立的环境里面。我读大学的时候，有个科学家叫陈景润，不知道你们知道不知道，他在一个六平方米的房间算，跟外面隔绝都无所谓。但是今天的时代不是这样，现在需要团队合作。一个人单打独斗就不行，如何能更好地跟你的队友，更好地去合作和沟通，是非常重要的。　
第二个问题我讲到的，是表达能力。你有很好的研究，可是你不会很好地把它表达出来，或者表达的不准确，甚至是表达的不得体，这也会极大地阻碍你的发展，所以呢，表达跟沟通能力，更往上提一点的话，还要加上一个组织和领导能力，我刚才讲到，很多事都是团队合作，不光是国家领导人叫党领导，无论是你做一个小的项目，或者是做一个班级活动，或者将来你做了爸爸妈妈以后，你怎么领导你这个小家庭，这都需要组织和领导能力。其实我刚才说了那么多的能力里面，我忘了提一个我认为还是最最主要的能力，就是自我学习能力，就是如何学会学习，如何学会自我学习。因为知识是永远学不完的，你高中老师教你这么多就这么多了，你进入大学以后，老师教你这么多就这么多了，但是有一天你走出了大学，有一天你离开了老师，你工作中会遇到很多很多问题，你如何自己去找出重要的信息，去梳理知识，如何用这些知识去解决问题，这个我觉得可能是所有能力里面最最重要的一个能力。所以，一个人进入大学本科，他读哪个专业都不重要，最最重要的是，你在这个四年当中，如何能让自己成长起来。能够提高自己的没人教你的时候，自己还能够学好，这个是最重要的。　

石宗华：谢谢教授，我们今天的提问就到这里。