科學是一個知識體系、一系列思維方式、一套研究方法。它如同一把神奇的鑰匙，打開了無數未知之門，讓我們得以深入了解自然的奧秘、拓展認知的邊界。科學的影響無處不在，它不僅給予我們解決現實問題的力量，更賦予我們對未來的無限憧憬與想象。
院士可謂科學征程上的燈塔，他們深厚的學識和豐富的經驗引領科學前行的方向。從創新思維到人工智能，從探月工程到太陽觀測，從原子能應用到高鐵發展，院士們以追求卓越中曲折的科研經曆，以通俗易懂、風趣的科普語言，在青少年心中撒播科學的種子，發揮科學家在“激發青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具有科學家潛質、願意獻身科學研究事業的青少年群體”中的标杆作用。
在新近出版的《我為什麼愛科學：院士講給孩子的故事》一書中，院士的故事中充滿了堅韌、智慧與勇氣，不僅僅具有教育意義，更猶如一盞盞明燈，具有極大的啟發性和激勵作用。
“太陽常常在微笑，但偶爾也會煩悶、暴躁甚至狂怒。”“火星上看日落是什麼樣的？”“大家看到的極光一般是扭曲的各種顔色，為什麼會這樣？”……這些本身是嚴肅的科學問題，又是與日常生活息息相關的話題，在院士的娓娓道來中，兼具學術性與故事性，讀來引人入勝、欲罷不能。
作為一位在水稻遺傳種質資源研究領域具有傑出貢獻的科學家，錢前長期從事作物種質遺傳資源學研究，尤其在水稻遺傳種質資源發掘創新、重要農藝性狀解析與分子育種等領域取得了顯著成果。從微觀的基因，到宏觀的宇宙，錢前的水稻研究無所不至。那麼，種子有什麼用呢？種子的進化是如何進行的？人類為什麼要花這麼多的力氣去儲存種子？錢前從水稻育種的成就開始，講述了一個種子的故事。
以下選自《我為什麼愛科學：院士講給孩子的故事》，較原文有删節修改。已獲得出版社授權刊發。
《我為什麼愛科學：院士講給孩子的故事》，新京報社 編著，趙峥 主編，人民日報出版社2024年6月版。
探索那些藏在曆史中的農耕智慧
1962年，錢前出生于安徽安慶，少年時曾對遺傳育種産生興趣，1979年考入南開大學生物系遺傳專業。1983年畢業後，曾報考中國農科院作科所小麥育種專家的研究所學生未果，進入中國水稻研究所工作，成為水稻育種的一名年輕科研人員，踏入育種領域。從那時起，每年帶着種子南下北上，參加南繁育種，冬天在海南三亞，夏天在浙江杭州，在40多攝氏度的高溫下做雜交、做調查，40年未改其志。
1989年，錢前獲日本北海道大學遺傳育種專業碩士學位，1995年獲中國農業科學院研究所學生院遺傳育種專業博士學位。此後，錢前長期從事作物種質資源研究，尤其是水稻種質資源發掘創新、重要農藝性狀解析與分子育種等，研究成果先後獲國家自然科學獎一等獎、二等獎和國家科學技術進步二等獎等。
研究水稻，一半在實驗室，一半在田間，對錢前來說，還要在鄉間田野尋找野生稻，在野生稻中發掘那些優異的基因和性狀，把它們應用到育種中。
傳統的雜交選育，需要人工在田間尋找那些表現優異的植株，再加以培育和選擇。在衆人都選擇更加強壯的植株時，錢前常常反其道行之，選擇那些看似“瘦弱”的植株。有人和他開玩笑，說人家都去研究又高又壯的水稻，怎麼他淨挑這些奇形怪狀的稻子？但錢前認為，基因是不會說假話的，它們的不同等位，決定了水稻的高、矮、胖、瘦，甚至是口感和品質。換句話說，一個品種高産或低産、口感好與壞、分蘖多與少，是由其内部基因序列的差異和表達調控的變化決定的。隻有通過水稻性狀，甚至是極端性狀了解這些基因功能和作用方式，才能預測它們對水稻農藝性狀的影響，進而培育最佳生長狀态的水稻新品種。
随着現代生物技術的發展，科學家對基因的了解越來越深入，育種也變得越來越精準，這給錢前的研究帶來了更大的便利。在衆多的野生稻中，錢前和其團隊利用基因鑒定等技術，獲得了水稻中的明星“小薇”以及它的姊妹材料，這是一種隻有20厘米左右高的超矮稈水稻，适合工廠化生産，也适合未來的太空農場。2016年9月15日，“小薇”搭乘“天宮二号”空間實驗室進入太空，探索太空植物培養的可行性。2023年7月25日，“小薇”再一次搭乘“問天”太空艙，一起在太空中，探索太空種植水稻的可能性。
20世紀70年代，錢前（右一）在江西省東鄉縣（今東鄉區）尋找野生稻。（《我為什麼愛科學：院士講給孩子的故事》插圖）
從微觀的基因，到宏觀的宇宙，錢前的水稻研究無所不至。如今，他又開始循着時間的腳步，探索那些藏在曆史中的農耕智慧。
就在2023年11月，錢前倡議建立了全國梯田科技聯盟，緻力于保護和開發傳統梯田。梯田是傳統時代農耕智慧的結晶，人們在高山上建成梯田，利用自然的流水，在梯田中種植水稻，千年不絕，至今猶在。錢前覺得，這些人們千百年建成的良田，不應該被淹沒在曆史中，而是需要以科技的力量，幫助梯田和梯田上耕作的人們，轉型為現代農業，讓古老的梯田重新發揮作用。
這可能正是錢前的科研之路，從微觀到宏觀，從空間到時間，但他做的事情，卻隻有一件，那就是發掘和利用水稻資源，育成更多更好的水稻。“科學總是在進步的，人對科學的認知也是沒有止境的。科研人員唯有日複一日、不畏艱苦地把一件事做到極緻，才能在自己的領域有所收獲。”他說。
農業發展中，種子一直都是最重要的部分之一
種子大家都不陌生，花的種子、樹的種子、糧食的種子，即便生活在城市中的人，多少也都接觸過。
從科學的角度講，種子是遺傳物質的載體，和它對應的一個說法，是種質資源。種質資源可以了解為生物留給下一代的遺傳物質，種子是其中主要的載體。目前，全球儲存着740多萬份種質資源，90%是種子，其他的還有花粉、莖葉、DNA等形态。
國家作物種質庫展示的種子。（《我為什麼愛科學：院士講給孩子的故事》插圖）
種子有什麼用呢？當然是用來繁衍，種子的繁衍能力非常強，一粒種子，可以結出數十倍、上百倍的糧食，人類正是利用了這一點來生産食物。
中國有悠久的農耕曆史，漫長的時間裡，形成了豐富的農業生物多樣性，同時也為世界農業做出了突出的貢獻。世界上的五大作物，有三大作物是中國人的祖先從野草馴化而來。比如，禾大學的水稻、谷子，豆科的大豆。在大約1萬年前到5000年前的時間裡，我們的祖先，把雜草一樣的野生稻，馴化成了優質的水稻，把狗尾草馴化成了谷子，把同樣像雜草一樣的大豆祖先，馴化成了大豆。
水稻馴化史：從野生稻到未來水稻。（《我為什麼愛科學：院士講給孩子的故事》插圖）
這些作物的馴化，使得人類的食物得以保障，這就是我們的祖先為世界做出的貢獻。
種子如此重要，儲存種子的工作自然也非常重要，全球各國都在花費巨資進行儲存。大陸也是如此。
大陸建有全球容量最大的農作物種質庫，這是一座長期庫，就是長期儲存種質資源的地方。有人說它是種子銀行，有人說是種子的挪亞方舟，都是一個意思。
這裡儲存着目前能夠收集到的所有種子，有許多在田間和野外已經消失了，但在這個庫裡還有。
這座長期庫中，儲存着53萬多份種質資源，其中大部分是種子的形态。這些種質資源先後經過了三個時期的收集：第一個時期是1955年到1958年，當時在全國征集地方品種，收集了21萬份不同作物的種質資源；第二個是時期是1975年到1985年，又補充收集了19萬份；第三個時期是2015年至2023年，也就是剛剛收官的第三次全國農作物種質資源普查與收集行動，這一次收集了大約13.9萬份特色地方品種及野生資源。
國家作物種質庫外觀。（《我為什麼愛科學：院士講給孩子的故事》插圖）
種子的儲存中，國家庫是核心，也是長期戰略儲存庫。相對應的，還有衆多的中期庫、種質圃等。我們有15個中期庫，分布在全國各地，主要功能是為各地科研提供種質資源。種質圃主要儲存那些活體作物。人類為什麼要花這麼多的力氣去儲存種子？種子裡蘊藏着可以改變世界的力量。
水、空氣、食物，是人類生存的基本要素，其中，隻有食物是人類自己可以生産的。而在農業的發展中，種子一直都是最重要的部分之一。
20世紀五六十年代，第一次農業綠色革命開始，主要表現就是作物的矮稈化。以水稻為例，原本水稻的高度和一個成年人差不多，矮稈化之後，株高降低了一半多，産量反而提升了一倍。
中國是最早實作水稻的第一次綠色革命的，1956年，廣東省農科院的科學家黃耀祥，以矮仔占4号和廣場13号雜交，并在1959年育成了廣場矮品種，随即開始大面積推廣。同樣在1956年，廣東省潮陽縣（今潮陽區）有兩位農民，叫洪群英、洪春利，他們也選育出了一個矮稈品種。
水稻從高稈變成矮稈，在國際上直到1966年才正式育成，水稻變矮了，産量卻實作了倍增，是以當時被稱為奇迹水稻。到20世紀80年代末，水稻年産量比之前十年，平均增長了60%以上。值得注意的是，在亞洲，90%的人口以大米為主糧。同時，綠色革命也在小麥等作物上先後實作，這意味着，這一粒種子的進化，解決了全世界的溫飽問題。要談種子的力量，就不能不談雜交水稻。
水稻是自花授粉的作物，一朵花上有雄蕊也有雌蕊，開花之後，非常短的時間裡就會完成授粉。在當時，水稻的雜交一直是世界難題，甚至有不少國外的科學家認為，水稻并不具有雜種優勢。
解開這一難題的，是一株偶然發現的野生稻。1970年11月，袁隆平的助手李必湖，在海南找到了一株天然雄性不育的野生稻，這成為打開水稻雜交大門最重要的一步。到1973年，袁隆平成功實作了水稻雜交的三系配套，開啟了雜交稻的新紀元。此後，雜交水稻的技術不斷進步，産量、品質也都在不斷提升，但一切的開端，都在那個冬天三亞農場裡發現的那一株野生稻那裡。
種子是農業的晶片，是保障糧食生産的重要基礎。（《我為什麼愛科學：院士講給孩子的故事》插圖）
什麼是創新？就是别人想不到或做不到的事情，你可以想到或者可以做到，就是創新。袁隆平一生追求創新，晚年也在不斷超越自己，值得我們所有人學習。
中國是第一個突破水稻雜交技術的國家，在這個領域，我們也一直領先于世界。1973年，育成第一個雜交水稻南優2号。同年，湖北的農技人員石明松發現了第一株自然光敏雄性不育水稻，為兩系法的實作提供了基礎。
水稻雜交技術中，最初是三系配套，包括不育系、恢複系和保持系，不育系是雜交的基礎，恢複系和不育系雜交後，即為雜交水稻，而保持系則是用于保持不育系不育特征的。不育系水稻用完了怎麼辦？必須有一個保持系，和不育系雜交後，産生的後代，仍然保持不育的特點。
自然光敏雄性不育為雜交技術的突破提供了基礎，這種水稻在夏季光熱強度高時雄性不育，秋季光熱較低時又可育，是以不需要保持系，隻用不育系和恢複系即可。
1986年，袁隆平先生提出了三系法、兩系法到一系法的育種政策，這是一個由繁到簡的過程。在袁隆平生前，就已經實作了兩系法雜交育種。
随着科技的進步，科學家們的育種手段也越來越高超。尤其是分子生物學、基因組學等現代學科的發展，給育種家帶來了很多遠超以往想象的工具。
比如，基因剪刀，當人們越來越深入地認識基因之後，基因編輯就成了可能。科學家可以精準鑒定到某一個功能基因，并将其進行敲除或者複制擴大，發揮不同的功能。由此可以獲得高産、美味、健康等各種不同特點的品種。
同時，這些新的技術和工具，也使得袁隆平先生提出的一系法成了可能。所謂一系法，其實就是把雜交水稻的雜種優勢固定下來，這樣就不用年年制種了。
過去常有人說，現在的雜交品種不能留種，這和雜交本身的特點有關，雜交的後代可能會表現出許多優異的性狀，但這些性狀不穩定，很容易再次分離，簡單來說就是不會遺傳給後代。現在有一批年輕的科學家，正在攻克這個難關，就是把第一代雜交種的雜種優勢固定下來，使它們可以遺傳給後代，這個工作也被中國科協評選為“2020十大前沿科學問題”之一。
一粒種子的進化，凝聚了中國科學家幾代人、數十年的努力、希望和智慧的結晶。雜種優勢利用中，科學家結合了多種不同特性的種質資源，使品種不斷完善，逐漸形成了中國農業科技創新最具有代表性的學科。
還是以水稻為例，袁隆平先生做的是野敗型雜交水稻，同時期，還有紅蓮型雜交水稻、岡型雜交水稻、滇型雜交水稻等，在這個領域中，真正是群星璀璨。
而且，自1979年起，雜交水稻遠播五大洲近70個國家和地區，為糧食生産和農業發展做出突出貢獻，為解決開發中國家糧食短缺問題提供了中國方案和中國智慧。
在今天，水稻育種的技術仍然在不斷提升，力量也在不斷壯大。我們在袁隆平先生當年發現雄性不育野生稻的三亞，建立了國家野生稻種質資源圃，可以活體儲存4萬份野生稻，這些野生稻都是珍貴的資源，可以為育種科學家提供許許多多創新的素材。
20世紀90年代，有美國專家提出，21世紀誰來養活中國？他認為到2030年，中國人口将會達到16億，糧食缺口達到50%以上。
某種程度上，我們要感謝他，他提醒我們，糧食安全要依靠自給。到今天，我們的口糧完全可以自給，小麥、水稻的種源也牢牢掌握在我們自己手裡，這是保障14億多人口大國的基石之一。
種子的進化還在進行，或者說，随着科技的進步，種子的進化也變得更快了，從以前的老農育種，到雜交育種，再到利用現代生物學、基因編輯技術乃至數字技術等，進行智慧育種，能更精準、更高效地獲得我們想要的品種。在長遠的未來，種子還将跟随人類的腳步，踏入星辰大海，走向廣袤的宇宙，而人們也将在太空中建成農場，讓種子在宇宙中生根發芽。
來源丨新京報 周懷宗編輯丨農财君聯系農财君丨18565265490