一位没工资的外国科学家,因为一篇论文被日本人奉为女神
2021-03-25 10:00

一位没工资的外国科学家,因为一篇论文被日本人奉为女神

本文来自微信公众号:把科学带回家(ID:steamforkids),作者:七君,头图来自:unsplash


紫菜是紫菜属(Porphyra)的红藻,是我国不少地区的常见食材。而在日本和韩国等东亚国家,紫菜更是居家必备。在日本,紫菜叫做海苔,被用于制作寿司等食品。在韩国,紫菜可以做紫菜包饭。


因为东亚人民爱吃,紫菜成了世界上最有经济价值的海藻,全球年产值大约是18亿美金,每年亚洲的紫菜产量是650万吨。红藻的蛋白质含量很高,比如甘紫菜(Porphyra tenera)的蛋白质含量可达干重的47%,是不亚于肉类的营养食品。


紫菜(海苔)图片来源:wikicommons


虽然东亚人民食用紫菜历史悠久,但你可能不知道,人类成功种植紫菜,却只有70年不到的历史。在此之前,紫菜几乎是靠天赐的。


在宋太平兴国年间(976—983年),福建平潭的渔民发明了“菜坛养殖法”,也就是在适合紫菜生长的礁石上撒上壳灰水消毒,杀死其他藻类,以便野生的紫菜附着生长。在江户时代(1603年-1868年),日本人会在潮汐带插上竹竿和网制作的海苔篊(hóng),海苔篊上有时会长出紫菜。这类古早技术被称为“自然附苗养殖”。


歌川广重绘制的《名所江戶百景》中,《南品川鮫州海岸》这幅浮世绘里出现的海苔篊。图片来源:wikipedia


可是,古人虽然知道紫菜是在春天产生“种子”,这些“种子”会在秋天长到竹竿和礁石上,但是夏天它们在哪儿就没人知道了,紫菜养殖户从没见过紫菜的“种子”,大家对紫菜的生命周期几乎一无所知,养殖方法完全是试错式的盲猜,所以每年的紫菜收成完全看天


这就让紫菜成了异常珍贵的食材。在我国紫菜曾是贡品。《平潭县志》记载:“宋时,坛紫菜充当贡品。”在日本,紫菜曾被叫做“博打草”,也就是说养紫菜就和赌博一样,或者叫“運草”,采到就是走运的意思。702年日本飞鸟时期的法典《大宝律令》里规定,紫菜是国有资产,持有紫菜要被征税。


在二战期间,日本的紫菜运气用完了。由于台风以及人造肥料入海污染,20世纪40年代日本的紫菜产业遭受重击,整个日本紫菜的收成低得不像样,寿司失去了灵魂。到了1951年,整个日本几乎都吃不上紫菜了。和紫菜养殖户类似,当时的植物学家们对紫菜的生命周期也几乎一无所知,因此也帮不上忙。


不过接下来,因为一位拿不到工资的科学家,紫菜的运势瞬间逆转。20世纪50年代,东亚人民迎来了不用看天吃紫菜的好日子。这位科学家就是凯瑟琳·德鲁·贝克(Kathleen Mary Drew-Baker)


凯瑟琳·德鲁·贝克(Kathleen Mary Drew-Baker)。图片来源:wikipedia


1922年,德鲁以一等荣誉毕业于英国曼彻斯特大学,后来成了曼彻斯特大学的植物学讲师,研究课题是藻类。不过在70多年前,英国的大学有一项规定,那就是不聘用已婚女性。因此当德鲁和学校的另一个教员 Henry Wright-Baker 结婚后,她就被剥夺了教职,只能做一份没有薪资的研究员的工作。


尽管没有工资,德鲁对研究的兴趣不减。当时她的研究课题是一种好吃的紫菜——脐形紫菜(Porphyra umbilicalis)


脐形紫菜(Porphyra umbilicalis)。图片来源:Nicolas Blouin, Univ. of Maine


脐形紫菜是东亚常见的紫菜条斑紫菜(Porphyria yezoensis)和甘紫菜(Porphyria tenera)的近亲。英国盛产脐形紫菜,在威尔士等地,人们会把这种紫菜磨成粉,用来烤面包或做汤。


威尔士特产紫菜面包 laverbread。图片来源:saga.co.uk


20世纪40年代的某天,德鲁在海滩边上发现,空贝壳里经常有奇怪的东西混进来,哦原来是粉丝,粉色丝状体。她把这些奇怪的粉丝带回了实验室用显微镜观察。


她注意到,这个混进来的粉色小东西不就是被植物学家称为壳斑藻(Conchocelis)的生物吗?此前,植物学家们认为壳斑藻是一类和紫菜无关的单细胞生物,生长在废弃的贝壳里头。


壳斑藻,后来被称为壳斑藻丝状体(姨妈色)。图片来源:California Academy of Sciences


德鲁发现,这个粉丝的数量在夏天特别多,而这个时间段恰好是紫菜神秘消失的季节。她明白过来了,好家伙,壳斑藻根本不是什么其他物种,这货就是紫菜小时候啊


我们来把紫菜变态的一生捋一捋。原来,我们平时吃的紫菜是生前,生孩子前的形态——叶状体。


叶状体紫菜能产生精子和卵子。紫菜的精子卵子结合后,产生果孢子(不要用四川话念),也就是紫菜的受精卵。果孢子会长成紫菜北鼻,也就是德鲁发现的粉丝——壳斑藻,现在科学家们把它叫做壳斑藻丝状体。


不过,紫菜北鼻——壳斑藻丝状体必须要在贝壳里才能继续长大,因为在自然条件下,暴露的壳斑藻丝状体很容易被食草动物吃掉。


在德鲁之前人们对紫菜的认识(蓝色),以及德鲁所阐明的紫菜生命周期(红色)。图片来源:deepseanews


壳斑藻丝状体也会生孩子,它能产生紫菜的第二种孢子——壳孢子。(一个叫果,一个叫壳,非常好记)人们在海里捞到的紫菜其实是紫菜的壳孢子发育来的。到了冬天,壳孢子被浪花拍到礁石或农民的竹竿上。每个壳孢子做减数分裂,发育成紫菜叶状体,也就是我们吃的紫菜。


看到这里你应该明白了,其实躲在贝壳里的小粉红壳斑藻拥有补完的染色体,它相当于紫菜的完全态,我们平常吃的紫菜实际上只有半份染色体。


一生中一会儿来半份染色体,一会儿来全套染色体,紫菜这种放肆的生命形式被称为世代交替(alteration of generations)


德鲁把果孢子放到干净的贝壳上,果然贝壳长出了壳斑藻,证明了壳斑藻来自紫菜。1949年,德鲁把壳斑藻和紫菜的关系发表在了 Nature 上。


同时,因为德鲁和日本九州大学的研究者瀬川宗吉相熟,就把这件事告诉了他。瀬川宗吉读了这篇文章,终于恍然大悟,原来紫菜老是养扑街是因为没有重要的紫菜托儿所——贝壳。瀬川宗吉后来又把这件事通知了熊本县水产试验场。


用贝壳人工培养壳斑藻。


后来,日本研发出了工业化生产紫菜的方法——人工采苗技术:首先在育苗室里用牡蛎壳或文蛤壳培养壳斑藻,接着把壳斑藻吐出的壳孢子粘到网上,然后放到海水中生长,到了冬天收网捞紫菜。差不多在同时期,中科院南海海洋研究所也在德鲁的研究基础上研发了类似的紫菜人工采苗技术。



把网粘上壳孢子,然后把网放到海水中,过1-2个月就可以收网捞紫菜了。


2014年在接受 BBC 采访时,日本政策研究大学院大学(GRIPS)的经济学家 Alistair Munro 表示,如果没有德鲁的发现,日本经济在战后可能会停滞。令人惋惜的是,1956年德鲁死于癌症,没能到东亚亲眼看一看现代化的紫菜养殖场。


为了纪念德鲁的恩德,从事紫菜养殖业的人们自愿捐款,于1963年在紫菜主产区熊本县宇土市的住吉神社的一角建造了德鲁的纪念碑,并将她尊称为“海之母”( 海の母)



日本宇土市的德鲁的纪念碑和对德鲁节的介绍。图片来源:wikipedia


此外每年4月14日,宇土市会举办纪念德鲁的节日ドリュー祭(德鲁节)。在德鲁节上,人们会挂上英国和日本的国旗,还会穿上德鲁在获得学位时穿戴的学位服和学位帽。2001年,也就是德鲁百年诞辰之际,她的儿女也受邀参加了庆典。


艺术家 Owen Davey为曼彻斯特大学绘制的德鲁版画。


谁能预见到,一个没有薪水的研究员出于好奇心在海滩上捡起的小小贝壳,会让她成为大洋彼岸的女神呢。


参考资料储存于石墨:

https://shimo.im/docs/dVxJtDgPYJRWX9qK/


本文来自微信公众号:把科学带回家(ID:steamforkids),作者:七君

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