创新达人张伟鹏以研为基,做深入海洋的

科研有时候是很枯燥的，但是对有些人来说，长期面对同一个需要解答的问题并不煎熬。对他们而言，这意味着无数次令人沉浸其中的尝试、执行的畅快，以及获得收获的欣喜。来自中国海洋大学的张伟鹏教授，对学术知识有着无限热忱，在科研的路上脚踏实地走好每一步。年，本科毕业的张伟鹏前往中国科学院武汉病毒研究所进行科学研究，遇见了启蒙导师王瑶教授、沈锡辉教授、袁志明研究员，开启了他与生物学的不解之缘。年，在香港科技大学遇到了博士导师钱培元，为他进一步打开了科研的新思路。年，张伟鹏加入中国海洋大学，担任教授一职。张伟鹏的研究之路是幸运的，刚过而立之年的他认为：“对科研人员来说，守护初心、奋力前行是最大的收获。”中国海洋大学海洋生命学院教授张伟鹏不走寻常路的科研人钱培元教授，香港科技大学海洋学院教授，海洋生态学权威专家。在与钱教授合作的8年里，张伟鹏收获的不仅仅是科研成果，还有另辟蹊径的科研思维。钱教授经常会和组内成员讲，科研前进的动力就是创新，那么创新的根本是什么，是不走寻常路。做生物研究的，最终的研究成果是要为产业输出成果的，那研究就要剑走偏锋，根据经验大胆想象，催生新的科研成果，促进产业进步。海洋微生物包括海洋细菌、海洋真菌、海洋古菌、海洋病毒等，是海洋生态系统的重要类群，它们参与甚至决定了海洋物质循环的多个环节，在海洋生态系统运转与生物地球化学循环中发挥重要作用。张伟鹏以海洋细菌生物膜为主线，专注于生物被膜生态学研究，历时8年收集了印度洋、太平洋、大西洋表层水的人工介质和岩石表面的生物被膜群落，鉴定出了生物被膜中富含的但是在全球海水中“隐身”的多种未知微生物物种，这也证实了生物被膜形成过程本质上是一个稀有物种现形和富集的过程。8年，多个日日夜夜，在张伟鹏看来，那段日子虽然很苦，但也是收获颇丰，他没有像其他人一样在实验室里对着现有的资料进行科研，因为他坚信走出去才是硬道理。科研是一个积累的过程，所以需要时间去积累数据，在数据中找到缝隙，寻求科研的柳暗花明。有了经验的积累，张伟鹏运用同样的宏基因组和蛋白组的方法，解析了热液烟囱表面生物被膜群落的蛋白翻译后修饰谱，从而获取了米深的热液区样品；同时他利用高分辨质谱，鉴定出个多肽序列；不仅证明了高精度质谱在研究深海微生物群落翻译后修饰的可行性，同时也证实了翻译后修饰主要集中在与热液环境适应相关的功能蛋白上，具有重要生态学意义。而在深海冷泉区生物膜的研究中，他创新运用另一种方法，根据材料模块的施放来探索材料。张伟鹏在米深的红海中部冷泉区施放材料模块，经过一段时间后回收材料模块并进行宏基因组学测序，从而探索了生物膜在6种海洋装置常用材料表面的发育机制，根据大量的实验研究，结果表明：材料属性对生物膜群落结构的影响在不同海域的差异性，在相对极端的环境下材料的影响力较强，而多糖类物质的分解与硝酸根还原过程的偶联是推动生物膜发育的重要能量来源。同时，他还以钩虾、斑马鱼肠道生物被膜为材料，研究并揭示了微生物与宿主以及外部环境的相互作用及其机制。在实验中，张伟鹏结合微生物生态学和毒理学的实验方法，研究了斑马鱼肠道微生物对水体污染物的应答机制，证实宿主芳香烃物受体和雌激素受体响应外部污染物并调控肠道微生物组成和功能，指出不同污染物对肠道微生物组成可产生不同的影响，为评估污染物的毒性提供了理论支撑。每一次的不走寻常路都让张伟鹏在科研之路上不断前行，他希望科学成果的创新能够为社会发展作出贡献。他再接再厉，通过生物膜移植实验，在深海验证了生态学经典理论--“Speciessorting”理论。这一实验的实际意义在于为防止海洋污损提供了指导；而理论意义在于阐释了深海生物膜群落形成的过程。在创新实验的过程中，张伟鹏逐渐感悟到：微生物生物被膜将在海洋生态系统应对未来气候变化的过程中扮演越来越重要的角色，因此“海洋生物被膜与环境变化”将是他未来的主要研究方向。用发展的眼光看未来正如张伟鹏预测的一样，环境变化已经成为现如今的主要议题之一，并在全球范围造成了空前的影响。海洋占据着地球表面积的71%，在影响气候变化过程中起到举足轻重的作用。作为海洋生态系统中的重要成员，微生物可附着在几乎所有介质表面并形成生物被膜，海洋生物被膜直接参与了诱导底栖生物发育、调控海洋物质循环等过程，具有普遍存在性。研究海洋生物被膜对环境变化趋势的响应对于深入理解未来生态系统稳定性、物质循环平衡性以及制定相关应对策略等都具有重要意义。入职中国海洋大学后，作为海洋科研领域的最高学府，张伟鹏想借助中国海洋大学的平台大施拳脚，继续做不走寻常路的科研人。张伟鹏认为：随着人类活动对海洋影响的加剧以及全球气候的变化，生物被膜可能会得到更多种细菌的青睐并且在海洋细菌总生物量中占据更高的比例，从而影响海洋生态系统的格局和功能。因此，他将通过长期采样来研究海洋微塑料表面生物被膜的演替规律，为预测环境变化对海洋生态系统的影响提供新的理论依据；通过实验，与团队合作阐明海洋生物被膜响应环境变化乃至长期气候变化的机理，预判未来全球环境变化对海洋生态系统格局以及海洋物质循环的影响，为制定相关应对策略提供理论依据。凭借十余年的科研经验，我们有理由相信张伟鹏在未来会带给我们更多的惊喜。撰稿：萧斌（转自《中国高新科技》杂志年第1期）

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