戰勝千年蝗災的中國攻略

馬世駿。

1973年，馬世駿（左四）與陳永林（右一）在微山湖畔調查蝗害情況。

1982年，《中國日報》報道蝗災控制研究獲得國家自然科學獎二等獎。

散居型飛蝗雄蟲。

康樂與他研究的飛蝗實驗種群。動物所供圖

■本報記者 李晨陽 實習生 劉佳佳

20世紀50年代初，在美國明尼蘇達大學攻讀博士學位的馬世駿收到了來自老朋友欽俊德的信，邀請他回國加入根除蝗蟲的戰斗。

那時的中國大地蝗災頻發，與水災、旱災并稱為三大自然災害。1949年前，黃淮地區平均每隔三四年就出現一次大面積蝗災。1943年，僅河南一地，飛蝗就吃光了7個縣的莊稼。無數人背井離鄉，踏上逃荒之路。

新中國成立初期，各級政府積極動員，以人工為主、藥械為輔，盡最大努力試圖把蝗蝻（蝗蟲的若蟲）消滅在起飛之前。然而，人力終究有限，蝗害依然猖獗。

懷著對祖國和同胞的憂心與牽掛，馬世駿于1951年底從美國回到中國，加入了欽俊德所在的中國科學院實驗生物研究所昆蟲研究室（1953年發展為中國科學院昆蟲研究所，1962年并入中國科學院動物研究所）。在這里，他接受的第一個任務就是治理在中國肆虐了兩千年的蝗災，他與欽俊德等科研人員一起投入了這場艱苦的戰斗。

過去數千年間，人類在與蝗蟲的戰爭中一直勝少敗多。這一次，把“科學”這個變量引入其中，結果會不會有所不同？

1 不入虎穴，焉得虎子

1952年春天，受馬世駿的指派，陳永林和郭郛兩個二三十歲的小伙子，從北京出發，來到江蘇的洪澤湖畔。洪澤湖一望無際的湖面，遍布著青翠的蘆葦蕩。

但美麗的表象下，潛藏著巨大的危機。

連續數年，洪澤湖區都是蝗害重災區。前一年秋蝗留下的蝗卵，一到初春就孵化出密密麻麻的蝗蝻，遍布在深葦、密草和藕塘間。等它們“翅膀硬了”，就會組成鋪天蓋地的飛蝗大軍，給當地農業造成毀滅性破壞。

兩個年輕人出發前，馬世駿囑咐他們：“消滅飛蝗是黨中央交給我們的任務，不僅是科學任務，也是重大的政治任務。我們要研究飛蝗生態學、生物學，就得深入飛蝗的老巢。”

就這樣，兩人在蝗蟲的老巢深處扎了營。他們選中河堤上一間茅草牛棚，和老鄉養的牛為鄰。當地農業部門多次邀請他們住到鎮上或農民家里，但都被他們婉拒了。他們時刻牢記馬先生的那句話：“不入虎穴，焉得虎子！”

在蒼蠅飛舞、糞臭熏天的環境里，陳永林和郭郛日夜觀察、記錄飛蝗的點滴動向。后來，尤其儆、龍慶成等人也加入其中，并與當地治蝗人員合作搭建起一個又一個工作站，通過大量實驗逐步摸清了飛蝗的習性，同時記錄大氣溫度、土壤溫度、降水等小氣候，獲得大量寶貴的一手資料。

1953年夏季的一天，洪澤湖區下起了傾盆大雨。陳永林等人躲在湖堤上的帳篷里，心里有些不安。這天本是馬世駿來檢查工作的日子。可是天氣這樣糟糕，他大概不會來了吧？

正猜測著，伴隨一陣腳步聲，一個高大清瘦的身影出現了。盡管帶著雨具，馬世駿還是被雨水淋透了，一步一個泥腳印。

“馬先生，您真的來了？”陳永林激動地說。

“我哪能失言呀，就是老天下刀子我也不能不來！”馬世駿笑道。在此之前，他已經在大雨中跋涉了幾十里路。

盡管對手只是“小小的蝗蟲”，但由于環境復雜，當年這些治蝗者經歷的艱險，不亞于龍潭虎穴。

由于飲用了沒有嚴格消毒的人畜共用水，陳永林曾染上惡性瘧疾，被緊急送到數百公里外的縣城醫院，才撿回一條命。

還有一次，馬世駿一行人與當地農業部門、治蝗站、公安部門的工作人員在洪澤湖上考察，先后遭遇水盜追擊和失錨事件，多虧警察和船長眼疾手快，一船人才幸免于難。

然而，在馬世駿的日記中，這樣兇險的經歷僅用“因逆流而失錨”一筆帶過。

2 八仙過海，各顯神通

如果說洪澤湖區是驚心動魄的戰斗前線，那么遠在北京的中國科學院昆蟲研究所就是運籌帷幄的大后方。

馬世駿領銜的昆蟲生態學研究室探究蝗蟲種群行為與外界環境的關系；欽俊德領銜的生理學研究室分析蝗蟲的代謝和繁殖機制；陸近仁領銜的形態學研究室識別蝗蝻發育蟲態；熊堯和龔坤元領銜的毒理學研究室開發殺滅蝗蟲的具體方法……

一群科學家“八仙過海”，對蝗蟲發起了立體式進攻。

但馬世駿清楚，只針對蝗蟲本身，可能還不能盡快解決問題。生態學是探究生物與環境之間關系的科學，破解飛蝗泛濫成災的千古難題，還要考慮蝗蟲之外的因素。

根據在洪澤湖、微山湖等地區獲得的一手資料，馬世駿等得出關鍵結論：在濱湖蝗區和內澇蝗區，水位高低決定飛蝗的繁殖數量——淤灘越大，飛蝗產卵場所就越多；浸水多的地方，蝗卵則會死亡。

一線天光照破陰霾：治蝗須治水！

1954年，馬世駿等人向中央主管部門提出改治結合、根除蝗害的具體實施方案：攔洪蓄水、疏浚河道，以控制湖區季節性水位變化，達到一定等高線后，飛蝗發生地就會長時間被水淹沒，不再適宜飛蝗繁殖。

那些年，國家對黃河、淮河、海河三大河流實施的水利工程，為治蝗戰役提供了千載難逢的契機：改變水利條件，墾荒種地，讓蝗蟲失去產卵環境；改變植被條件，少種禾本科植物、多種棉花等，讓飛蝗斷糧；改變土壤條件、深翻土地，讓飛蝗再無藏身之地。

回顧這段歷史時，中國科學院動物研究所（以下簡稱動物所）研究員王憲輝不禁感慨：“馬世駿等老前輩充分展現出服務國家重大戰略需求的高尚品質，他們能迅速融入大的時代背景、國家工程，也能扎根一個治蝗站，和農技推廣員、農民群眾打成一片。”

中華大地上，肉眼可見，蝗害一年輕于一年。

1977年10月24日，新華社、《人民日報》發表文章，莊嚴宣告：“飛蝗蔽日的時代一去不返——危害我國數千年的東亞飛蝗之災，已被我國人民和科學工作者控制，連續十多年沒有發生蝗害！”

1978年，動物所“改治結合，根除蝗害”項目榮獲全國科學大會重大科技成果獎；1980年，馬世駿當選中國科學院院士；1982年，“東亞飛蝗生態、生理學等的理論研究及其在根除蝗害中的意義”榮獲國家自然科學獎二等獎。

治蝗項目從1951年啟動，至1973年收官。20多年間，中國從數千年蝗災頻發的國家，變成了一個基本控制蝗害的國家。

然而，蝗災就這樣退出歷史舞臺了嗎？

3 重新出發，不破不立

1987年，一個年輕人來到馬世駿的辦公室報到。他叫康樂，是新入學的博士研究生。

導師馬世駿對他說：“飛蝗的問題，我們那一輩科學家已經基本解決了。你去內蒙古研究草原蝗蟲吧。”

就這樣，康樂在內蒙古大草原上鉆研了幾年，發現草原利用不平衡和過度放牧使草原蝗蟲形成蝗災。這項工作于1997年榮獲中國科學院自然科學獎一等獎，1999年榮獲國家自然科學獎三等獎。

康樂即將博士畢業時，國內蝗災呈現死灰復燃之勢：海南、西藏等地先后出現嚴重災情；山東、河北等地飛蝗種群開始抬頭。氣候變化和農業種植制度等助推了飛蝗大軍卷土重來。

康樂意識到，治理蝗災不是一勞永逸的，新一代科學家有必要從更深的層面研究飛蝗。

“過去我國科學家治理蝗蟲，更多是從蝗蟲與環境的關聯性入手，幾乎沒有觸及蝗蟲生理生化機制的因果關系。”他說，“老一輩科學家的研究條件有限，當初馬先生留給我的最珍貴的科研儀器，就是一個計算器。但世界生命科學的發展突飛猛進，我們這代人應該與國際接軌，采用最先進的研究方法，賦予蝗蟲研究新的生命力。”

1999年，具有劃時代意義的人類基因組計劃啟動，康樂緊扣時代脈搏，開啟了蝗蟲基因組研究。

蝗蟲雖小，基因組卻異常龐大，大約是人類的2.5倍、果蠅的30多倍。面對海量基因組信息，研究工作從何開啟？

康樂聚焦了一個有趣的科學問題：飛蝗有兩種不同的生態型——群居型背部漆黑、腹面呈棕黃色，散居型則通體碧綠。很長時間里，人們以為這是兩個不同物種，老百姓把前者叫作“蝗蟲”，后者叫作“螞蚱”。事實上，這是同一種蝗蟲在密度不同的條件下形成的可以互變的兩類生態型（以下簡稱兩型）。

奇妙的是，把群居型蝗蟲改為散養，4小時后就變成散居型；而把散居型蝗蟲聚在一起，32到64小時內會變為群居型。

這背后是什么原理？

從2004年起，康樂課題組研發出高通量蝗蟲寡核苷酸DNA芯片，探究飛蝗兩型轉變中的基因表達調控機制。通過這種前沿技術，他們發現，有數百個基因在飛蝗兩型轉化中發生了表達變化，而多個差異基因都富集在多巴胺代謝通路中。

這是個令人驚奇的發現！多巴胺是大名鼎鼎的“快樂物質”，當人們因為慶祝獲勝、節日狂歡等聚在一起時，體內的多巴胺水平就會升高。

蝗蟲也有相似反應。如用技術手段提高蝗蟲的多巴胺水平，它們就會聚群，反之，則更傾向于散居。

這項成果很快引發廣泛關注。澳大利亞悉尼大學蝗蟲學研究專家Stephen J. Simpson評價，這是首個提供確切證據的飛蝗聚群行為分子機制研究，具有重大意義。

由于蝗蟲只有在聚群時才會成災，對蝗蟲的兩型變化進行干預，為防治蝗災打開了前所未有的思路。

然而，多巴胺本是生物體內常見的神經遞質。如果針對多巴胺通路開發治蝗手段，可能影響到自然界的其他物種。“假如你是一位噴灑多巴胺拮抗藥劑的農民，很可能蝗蟲沒有聚集起來，人卻抑郁了。”康樂打趣道。

于是，他們另辟蹊徑，尋找更具物種特異性的群聚信息素。過去50多年間，學術界普遍認為蝗蟲的群聚信息素是苯乙腈。康樂團隊在飛蝗種群中檢驗了苯乙腈的功能，發現苯乙腈發揮的不是群聚功能，而是互斥、對外警戒和防御的作用。之后他們進一步驗證，在飛蝗中，苯乙腈的確并非真正的群聚信息素。

不破不立，走出長達半個世紀的認知誤區后，他們終于找到了飛蝗真正的群聚信息素——4-乙烯基苯甲醚，以及它的特異性嗅覺受體。一旦把這個受體敲除，蝗蟲就再也無法聚群了。

自此，新的治蝗局面一下子就打開了：可以誘捕蝗群集中滅殺；可以研發與4-乙烯基苯甲醚結構相似的競爭性化合物，干擾蝗蟲，使之無法聚群；還可以不斷釋放基因編輯的蝗蟲，逐步稀釋自然種群中有聚群能力的個體比例，直至它們變為一盤散沙。

在康樂從事蝗蟲生態學研究的30余年間，飛蝗的成災機理越來越清晰。在此基礎上，他們形成了一套對蝗災進行精準控制的理念和技術體系，并通過多學科交叉、多團隊聯合的建制化科研范式，面向保障國家糧食安全和生態安全的需求，不斷交上新的答卷。憑借蝗蟲聚群分子機制及多個控害靶點的一系列突破性研究，康樂團隊于2017年榮獲國家自然科學獎二等獎。2020年，聯合國糧農組織專門發來賀信，認為他們的最新成果是“中國科學家為國際昆蟲學和蝗蟲防治作出的巨大貢獻，將大幅提高蝗災的預測和控制水平，為人們開發新的蝗災控制方法提供重要線索”。

4 薪火相傳，再續傳奇

2011年，康樂當選中國科學院院士。他領導的團隊中，年輕的科研人員也快速成長起來。

“85后”動物所副研究員郭曉嬌坦言，自己從未見過真正的蝗災。直到加入康樂團隊后，她才知道蝗災的威脅從未遠去。

“我讀本科時，就熟練掌握了很多細胞和分子層面的技術。我一直希望能把這些微觀技術應用在更有意義的方向上。”她說，“來到這里后，我越來越認識到蝗蟲研究對國家乃至全人類福祉的重要意義。能參與這種面向重大需求的研究工作，我感到非常幸運。”

另一位助理研究員丁玎正在參與的工作之一，是開發新型高效綠僵菌菌株，用于蝗蟲生物防治。綠僵菌是包括蝗蟲在內的許多害蟲的克星，其孢子形成的特殊結構能穿透蝗蟲體壁，最終讓蝗蟲像僵尸那樣死去。更妙的是，這種真菌還可以在蝗群中“蟲傳蟲”，起到廣泛持久的生物防治作用。動物所對綠僵菌進行了一系列遺傳改造，讓它們的殺蟲效力增加了20%到40%。

“很多人認為，經過數十年的研究，人類已經把蝗蟲‘吃透了’。但在這個領域越久，我發現有越多問題亟待回答。比如，現在我們還并不完全了解綠僵菌的致病機理。” 丁玎說，“如果能把這些問題解析清楚，對開發無毒無害且更為有效的治蝗方法有很重要的意義。”

“蝗蟲研究還是進行時。”王憲輝說，“從馬世駿院士到康樂院士，從一個計算器到今天的生態基因組學研究，不管時代如何發展、條件如何變化，他們始終緊緊圍繞國家需求，一直站在領域的最前沿。”

蝗蟲的“蝗”字，左邊是一個“蟲”，右邊是一個“皇”。中國古人曾為它們遮天蔽日、所向披靡的恐怖氣勢所震懾，認為它們是當之無愧的“蟲中之皇”。

而如今的中國科學家們卻通過孜孜不倦、持之以恒的努力，讓“蟲皇”以另一種方式展現自身的價值和力量。今天，它們已然是一種獨特的模式生物，甚至可以作為帕金森病等神經系統疾病的動物模型。

中國科學院一代代科研人員薪火相傳，必將續寫更多治蝗、用蝗的傳奇。

郭剛制版

《中國科學報》 (2024-08-09 第4版 專題)