1984年3月中旬,日本《朝日新闻》、《读卖新闻》、《每日新闻》等十几家大报,几乎都以醒目的标题和大幅照片,在科技版的显著位置登载了中国一位中年客座研究员(即访问学者)双喜临门的消息:这位学者自1982年4月到1984年3月的23个多月中,不但以难度较大的家畜体外受精论文破格获得了博士学位,而且用实践验证理论,与日本的花田章博士合作,培育成功了世界上第一只“试管羔羊”!
这位学者是从中国内蒙古去的,现年四十三岁,蒙古族,名叫旭日干。对这位中年科学家所做出的举世瞩目的成就,我们深感到鼓舞。我受《世界科学》编辑部之约,访问了他。
艰难的第一步
旭日干的进修单位是日本兽医畜产大学。他受该校委派,在日本农林水产省畜产试验场繁殖学研究部胎生发育研究室搞科研。试验场设在东京郊外的科学城——筑波,设备第一流,名家云集。要获准开题科研非常荣耀,但必须首先接受一个时期的严格考察:要熟悉家畜体外受精的有关理论,要熟悉掌握先进的科研仪器,要有十分过硬的实验操作技能。
旭日干开始和实验动物的卵子打起交道来了。鉴于家畜卵子用量多、代价高、实验周期长、难度大,科学家前赴后继找到了一种可作家畜代用卵子的实验动物——金黄色田鼠,从而使家畜体外受精几十天才能观察到的结果只用几小时就行了。但实验动物的输卵管像线一样细,操作谈何容易。要通过显微手术把卵子从线样细的输卵管里全部冲出来,按规定数量贮存在器皿里;要观察它和山羊精子受精的情况,要把它固定染色制成标本。在一百倍显微镜下,那卵子只有米粒大小,眼一花,手一抖,立即就会在培养液里“天女散花”,前功尽弃。这不仅是对精确的操作和坚强毅力的一次严峻考验,更是对探索科学真理的意志和决心的一次严峻考验!
旭日干能通过这样的考验吗?新中国培养出来的科学工作者,用他的行动作出了最好的回答。
他通过了!三个月后,温厚严肃的胎生发育研究室花田章博士满意地对旭日干说:“你进步很快,可以独立搞项目了。”旭日干准备就绪,充满信心地去攀折生物工程皇冠上的一颗珍珠。
体外受精成功
花田章交给旭日干的课题,是自己曾经研究了一段的“山羊体外受精”。
哺乳动物的体外受精是一个世界性的重大科研课题。1959年,最先育成了“试管兔”,1978年,第一个“试管婴儿”在英国诞生。然而,在畜牧业中占有重要地位的牛、羊等家畜的体外受精试验,却迟迟不见进展。技术上的难点在于,在体外试验条件下,这些动物的精子常常没有足够的能力进入卵子,以至不能产生受精作用。美国的一位科学家布拉凯特曾试用一种化学药物(IONOPHORE A23189)处理绵羊精子,结果虽然使精子获得了进入卵子的能力,但由于处理后的精子很快失去活力,因而体外受精未能成功,后来布拉凯特虽然改用高离子强度溶液处理牛的精子得到了首例“试管牛”,但无论他自己还是各国权威学者,重复这一试验都未成功。
布拉凯特失败的原因在哪里?旭日干通过对实验动物体外受精形态变化的近百次观察,发现体外受精的关键是精子的获能处理。布拉凯特第一种药物对绵羊精子的作用显然有两重性:它使精子获能,却同时又毒害了精子,能不能找到一种恰当的用药方法,既发挥药物的积极作用,又使它不致杀伤精子呢?旭日干对主药物的八种浓度、附加药物的六种浓度、四种精子浓度、七种精子组合及几十个不同时间间隔在实验动物卵子中的形态变化进行了分析对比,筛选出了山羊精子药物处理获能的临界点。当他用有效的方法处理山羊的精子后,在显微镜下的视野里清楚地看到,获得足够能量的山羊的精子,与山羊的卵子结合。
第一只试管羔羊
1983年10月,旭日干在日本农林水产省家畜试验场的大力支持下,与花田章博士一起,开始了山羊体外受精卵的移植试验。他们把在试管中获得的十二个受精卵,先后移植到五只母山羊的子宫里。四十三天过去了,移植后整整两个发情期,只有编号为204号的母山羊没有“返情”,看来大有希望。当旭日干在超声波妊娠诊断仪的荧光屏上,看到胎羊的雏形和那颗幼小心脏的有力的跳动时,他简直不敢相信自己的眼睛了。当晚十点多,繁殖部长中原达夫博士红光满面地来到旭日干屋里,高度赞扬说:“这是世界上第一胎试管羔羊。你搞了一项了不起的试验。”
旭日干当晚辗转反侧了:在母校内蒙古大学生物系搞科研时,有廖有桂副教授指点,有张肇英讲师、曾广元讲师等合作,他不知疲累,也不知忧愁。从中国的大北方到大南方,他们搞过多少牛羊的体内受精卵的移植啊!那锡林郭勒草原多伦县的一家河,那达茂联合旗红旗牧场的暴风雪,海南岛的椰子林下,青海高原的篝火之夜,他们艰辛备尝,但也欢乐共享,他们的科研项目获奖了。可现在呢?“独在异乡为异客”,独自进行试验,失败的可能性并不是没有。山羊常常半夜下羔,极易流产;受精卵一旦变异,还可能生出怪胎。日本高级科研部门把这个项目列为1985年以后的攻关课题,有人当他面说:即使现在开始搞,成功是在三年后,五年后,还是十年后?莫非真要等到那时候吗?
距离预产期三月十日只有五天了,旭日干凭牧人之子的直感和中国式的兽医手法,感到胎羔发育正常:胎动可触,心音有力。三月九日清晨,他试挤204号母羊的奶头,乳汁明显变浓!他心里泛起一阵喜悦:产期临近,非今日即明日,与自己的推算完全吻合。
1984年3月9日18时10分,是个令人难忘的时刻。世界上第一只“试管羔羊”顺利诞生了;两位合作者欣喜若狂。“把这只羔羊命名为日中吧!”旭日干建议。花田章连连点头。日中两国学者的手紧紧握在了一起。
小“日中”体重2.3公斤,比普通的山羊羔平均体重超一公斤,个头比邻拦生下两周的羊羔还大;生下五十分钟,便自如地吮吸母奶,兴奋地“咩咩”叫着,眼睛明亮,活泼调皮,十分惹人喜爱。这项具有世界意义的科学成果,是中日两国学者智慧和血汗的结晶,它标志着两国的科技合作又开拓了一个新领域,登上了一个新高度。日本的十几家大报记者连夜采访,日本中央电视台“NHK”和五家有影响的电视台蜂拥而来,全日本关于新产业革命的议论中心,一下子变成了“试管羔羊”小“日中”和它的培育者。
人们的兴奋是理所当然的。试管羔羊的育成把发育工程技术又向前大大推进了一步,是生物工程的又一项突破。它展现的家畜改良的前景是:一头良种母畜的成熟卵子可以在体外完成受精,然后把胚胎放在普通母畜的子宫中去孕育。这样,良种母畜就从周期很长的怀孕中解放出来,从而变成一架效率高得多的排卵机器了。另外,待屠宰的数以万计的良种母畜的卵子,都可以事先取出来,通过体外培养和受精后,由别的母畜去孕育。
攻取博士学位
旭日干在家畜体外受精这个最难突破的领域里锋芒毕露。早在育成试管羔羊之前,他的六篇有见地的研究成果报告就给日本学术界留下美好的印象。日本兽医畜产大学因此决定,让这位本来没有攻读博士学位计划的中国研修人员,来一次破格。
日本知名兽医畜产学家、旭日干的指导教师山内亮教授对他说:“中国人聪明我知道,以前台湾一位学者用一年时间攻下博士,你有没有信心超过他,在半年内就完成博士论文?”旭日干坚定地点了点头。
点头容易,然而点头以后所要完成的任务可就难得多了。博士论文要用日文写。旭日干在国内参加过半年的日语速成班,出国前又补习了八个月日语。靠这点可怜的日语“资本”,他能通过日文文字关吗?在准备论文的同时,他还在进行试管羔羊的培育试验。进修时间只有两年,这任务不有点过饱和了吗?旭日干却似乎没顾得想这些。祖国的荣誉,草原人民的重托和攻取世界科学尖端的雄心,在他头脑里占有更重要的位置。他决心拼搏!
他累病了,便中有血,经诊断为十二指肠球部溃疡。可是他不能休息:他在和时间赛跑呀!所有的节假日都一笔勾销了,睡眠也简化到和衣而卧的程度。至于吃饭,日本最省时间的要算方便面和咖喱饭了,开水一烫,随冲随吃,于是这成了他的家常饭。
当1984年的第一个黎明来到科学城的时候,他已经四易其稿,提前两个月,把日文写就的关于《用化学药物处理法进行山羊、绵羊体外受精》的论文面交给山内亮教授。年过花甲的指导老师新年第二天就和旭日干一起到办公室修改论文,这在日本是不寻常的举动。因为名教授的假日是珍贵的,何况新年伊始,亲朋互访正是高潮。老先生事后对我国驻日本大使馆人员说:“旭日干的精神太感人了,他自来日本,不讲吃、喝、玩,一心搞事业。”试验场繁殖部部长中原达夫博士多次对他说:“旭日干在筑波城只知道一条路:宿舍到试验场!”
旭曰干的博士论文连闯论文审查、最终考试、评定委员会审查三关,以满分满票通过了。
弹指一挥间,两年过去了;过手实验动物四百多只,研究和处理卵子一万多个,用日文写出有一定学术价值的科学论文八篇。与人合作夺得一项有世界水平的科研成果,攻下了兽医学博士的学位,这就是旭日干所拼搏的结果。
旭日干已回到祖国,他决心攀登新的科学高峰。在迎接新技术革的伟大进程中,生物技术是大有可为的。用于畜牧业生产,的哺乳动物体外受精法,一定会对开发我国的畜牧业生产,繁殖优良品种起到重要作用。我们预祝他成功。