35歲那年，他放下深耕十年的領(lǐng)域，捧起本科生的課本

春夏之交，小麥灌漿的時節(jié)。如果你穿一件淡黃色的衣服走進(jìn)麥田，肩膀上很快會落滿針尖大小的飛蟲——綠的、黑的、黃的……它們就是蚜蟲。

這種只有幾毫米的小生物，傳播了地球上55%的植物病毒?？此莆⒉蛔愕?，破壞力卻驚人。

中國科學(xué)院動物研究所研究員孫玉誠，剛剛帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)揭示了蚜傳病毒系統(tǒng)性侵染的分子機(jī)制。這項(xiàng)發(fā)表在Advanced Science上的成果，是他"二次創(chuàng)業(yè)"十年后交出的又一份答卷。

很少有人知道，這位在蚜蟲研究領(lǐng)域聲名鵲起的科學(xué)家，曾在35歲那年做出一個令同行驚訝的決定：放下深耕十余年的昆蟲生態(tài)學(xué)，捧起本科生的分子生物學(xué)課本，從頭學(xué)起。

一、初識蚜蟲：一位"七十二變"的對手

2004年，孫玉誠進(jìn)入動物所碩博連讀。那時的他沒想到，自己會與這種小蟲子結(jié)下不解之緣。

動物所的昆蟲學(xué)研究底蘊(yùn)深厚。孫玉誠的導(dǎo)師戈峰是馬世駿院士的關(guān)門弟子，隔壁研究組的王琛柱專攻昆蟲生理，還有專攻蚜蟲分類學(xué)的張廣學(xué)院士。在這樣的環(huán)境里，孫玉誠耳濡目染，每天與蝗蟲、棉鈴蟲、蚜蟲打交道。

康樂院士曾對他說："你做蚜蟲不吃虧。"

這話不假。蚜蟲身上藏著太多教科書級的科學(xué)問題。孫玉誠覺得，它有點(diǎn)像齊天大圣，會"七十二變"，但萬變不離其宗——繁衍。

第一變，有翅與無翅。食物充足時，蚜蟲不發(fā)育翅膀，專注繁殖；種群密度過高、食物質(zhì)量下降時，它們便長出翅膀，準(zhǔn)備遷移。

第二變，有性與無性。春夏兩季，蚜蟲進(jìn)行孤雌生殖，雌蟲獨(dú)自繁衍，七天一代；秋冬時節(jié)，它們轉(zhuǎn)移到樹上進(jìn)行有性生殖，雌雄交配產(chǎn)下的卵能熬過寒冬。

第三變最為奇特。一只剛成年的蚜蟲，卵巢里掛著數(shù)十個"女兒"，而這些女兒體內(nèi)，孫女輩的胚胎已在發(fā)育。由于孤雌生殖每七天一代，"蚜蟲的姥姥比孫女只大14天"。

二、轉(zhuǎn)軌：35歲的"重新當(dāng)學(xué)生"

2015年前后，孫玉誠面臨一個關(guān)鍵抉擇。

按照慣例，要成為獨(dú)立PI，必須更換研究方向，不能繼續(xù)跟隨導(dǎo)師做昆蟲生態(tài)學(xué)。更深層的考量在于，他逐漸意識到生態(tài)學(xué)方法的局限——生態(tài)學(xué)關(guān)注種群和群落，跨越較大的時空尺度，但要回答蚜蟲身上的具體問題，必須深入分子層面。

比如，生態(tài)學(xué)可以觀察到：種群密度升高時，無翅母體生下的小蚜蟲會長出翅膀。但這一變化通過什么信號傳遞？在胚胎哪個階段起作用？這些問題需要進(jìn)入微觀世界尋找答案。

35歲，從一個一級學(xué)科跨入另一個一級學(xué)科，意味著思維方式的徹底轉(zhuǎn)換。孫玉誠找來《分子生物學(xué)》《遺傳學(xué)》的教材，像本科生一樣從頭啃起。

恰逢2015年至2019年，康樂院士主持B類先導(dǎo)項(xiàng)目，聯(lián)合中科院微生物所、遺傳發(fā)育所等單位攻關(guān)作物病蟲害防控。孫玉誠參與其中，與做微觀研究的同行深度合作，視野一下子被打開了。

曾經(jīng)習(xí)慣于田野調(diào)查、種群模型分析的他，開始在小實(shí)驗(yàn)室里沉下心來，聚焦微觀世界。

導(dǎo)師戈峰的經(jīng)歷也給了他動力。2021年，已近花甲之年的戈峰離開動物所，赴山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院"二次創(chuàng)業(yè)"，將生態(tài)學(xué)理念落地為農(nóng)業(yè)實(shí)踐，在田間地頭推廣綠色防控技術(shù)。

看到老師比自己還忙，孫玉誠感觸很深：人還是要有追求，不斷地往前走。

三、破局：被卡住的兩年

轉(zhuǎn)方向后不久，2019年，孫玉誠將目光投向一個核心問題：為什么病毒被蚜蟲傳入植物后，會以超乎尋常的速度侵染整株植物？

這要從蚜蟲的口針說起。它的口針細(xì)如發(fā)絲，刺入植物前會分泌大量帶水解酶的唾液，在植物表皮和葉肉細(xì)胞間開辟一條直達(dá)韌皮部的通道。

病毒一旦進(jìn)入韌皮部，就像上了"高速公路"，傳播極快。但這條路上有"路障"——韌皮部中的篩板布滿小孔，植物受傷后會分泌篩管阻塞蛋白堵住篩孔，防止汁液流失。蚜蟲取食恰恰會促進(jìn)這種蛋白的表達(dá)。

按常理，增加的篩管阻塞蛋白應(yīng)該堵住篩孔，阻礙病毒擴(kuò)散。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果恰恰相反：蛋白增加了，篩板卻未被堵住，病毒仍在快速傳播。

團(tuán)隊(duì)沿著"蛋白數(shù)量不足"的思路鉆研了兩年，毫無進(jìn)展。

直到某天，他們發(fā)現(xiàn)了蚜蟲的"小心機(jī)"——蚜蟲唾液蛋白可以"劫持"篩管阻塞蛋白，通過分子間二硫鍵形成共聚合體，包裹住病毒，穿越路障，加速前進(jìn)。

植物的防御機(jī)制本意是自我保護(hù)，病毒和蚜蟲卻繞過了防線，甚至搭上了"便車"。這項(xiàng)研究對于理解病毒與宿主的互作具有普遍意義。

論文的第一作者是副研究員郭慧娟，戈峰的另一位學(xué)生。2023年，她和孫玉誠曾在PNAS發(fā)表論文，探究病毒如何在細(xì)胞間傳遞。"那兩篇是姊妹篇，"孫玉誠說，"我們先研究病毒如何'走路'，再研究它如何'上高速'。"

四、絕技：沒有捷徑的十年

孫玉誠最自豪的，是團(tuán)隊(duì)掌握的蚜蟲研究技術(shù)——哪怕放在世界范圍內(nèi)也是頂尖的。

研究蚜蟲，難在"太微觀"。蚜蟲本身只有幾毫米，還要觀察它的口針、翅原基、卵巢，難度可想而知。果蠅作為經(jīng)典模式生物，經(jīng)過百年積累，遺傳工具已非常成熟；蚜蟲的技術(shù)門檻則高得多。

經(jīng)常有國外同行來信請教方法。孫玉誠的回答是："沒有捷徑，我們的技術(shù)建立在大量失敗的基礎(chǔ)上。"

他的實(shí)驗(yàn)室有三樣"獨(dú)門絕技"：

一是正在吸食植物韌皮部汁液的蚜蟲口針切片照片。要將口針和植物組織內(nèi)的取食通道完整保留在同一切片上，需用石蠟固定、包埋，從不同角度切片、拍照，切上百張，每張都放到顯微鏡下仔細(xì)觀察。

二是翅原基定位。翅原基是胚胎期至一齡若蟲體內(nèi)的小點(diǎn)，藏在胸部背板皮下，肉眼不可見，約15×50微米。團(tuán)隊(duì)能在蚜蟲出生前就定位到這個組織，觀察翅原基從有到無的過程。

三是胚胎分期。蚜蟲體內(nèi)的胚胎極小，且"一體三代"，團(tuán)隊(duì)能對任何齡期的蚜蟲進(jìn)行卵巢胚胎解剖，從0期到20期分期操作，精度要求極高。

每次取樣，五六個學(xué)生同時在顯微鏡下解剖，用特制鑷子手工操作，與精度、時間和體力賽跑。往往好幾千只蚜蟲，才夠跑一次檢測。

"不斷嘗試、不斷失敗、不斷優(yōu)化"，這是孫玉誠總結(jié)的方法論。科學(xué)研究，終究沒有捷徑。

五、傳承：創(chuàng)造力需要滋養(yǎng)

采訪接近尾聲時，孫玉誠聊起了對學(xué)生的期待。

他說，現(xiàn)在的博士生比他那時候更"難"。國家科研實(shí)力增強(qiáng)，整體水平提升，門檻也隨之提高。同樣的付出，現(xiàn)在的學(xué)生可能收獲得更少。

因此，每年五一、十一假期，他都建議學(xué)生回家"充充電"。有家庭的溫暖，回來后的工作效率反而比一直耗在實(shí)驗(yàn)室更高。

"創(chuàng)造力需要滋養(yǎng)。"他說。

"我們需要培養(yǎng)、篩選，找到能接力的人，把研究事業(yè)傳承下去、發(fā)揚(yáng)好，把我們的故事講好。這個故事不是編撰出來的，而是前幾輩的人做過的事。"

人還是要有追求，不斷地往前走。

這句話，是他在35歲決定轉(zhuǎn)行時，心里想的。