4月13日,中国化工博物馆携手先正达集团的生物育种专家,带着“化生万物 学问有道——我向化学家提问题”专场综合科普活动走进北京上地实验学校的校园,初中三个年级的1600余位学生参加了本次活动。梦幻刺激的化学魔法秀、益智促学的大咖面对面、深入浅出的科普大讲堂……同学们在丰富多彩的活动中探索着化学的无尽可能,感受着生命科学的无限魅力。
预热期的“好奇能量”
在活动预热阶段,一排展板吸引了来往同学的目光,这些展板上,有中国化工博物馆“我向化学家提问题”的活动信息,也有来自生物育种、水稻育种、植物保护、合成橡胶、新材料、生物发酵、水处理、环境保护等领域的专家介绍,这些新鲜的化工名词引发了同学们的好奇,化学工业真的可以让生活充满美好。“化生万物 学问有道”,提问离不开同学们对生活的观察和对日常的思考,在活动推出后,不少同学结合自己的生活经验与所学知识,通过线上及线下问卷认真发问、积极参与,让思维的火花与头脑的风暴在碰撞中激发出了“好奇能量”。
奇妙化学“魔法秀”
4月13日中午,化博“魔法师”来到阶梯礼堂,为初一、初二年级的同学们上演了神奇的“化博魔法秀”,带来了一幕幕化学奇观:超低温液氮风暴、喷涌而出的“大象牙膏”、神秘莫测的“血手印”、向同学们发射而来的“糖衣炮弹”……一个个精彩纷呈的趣味实验,都蕴含着丰富的化学知识原理,一个个变化万千的奇妙瞬间,都让同学们直观体验了化学的神奇和魅力。
化工从青春生发
“观分子之变化,探物质之学问”,化学是变化之学,而化工就是化学的工业化,让化学从实验室中走出并为大众所用,让我们吃得更饱、穿得更暖、住得更好、行得更远。中国化工博物馆尚杜元副馆长用6个精彩的问题,引发同学们对化学的思考和认识:什么是化学?化学一词怎么来的?谁为元素起的中文名?什么是化工?我国化工处在什么阶段?为什么要开展“我向化学家”提问活动?尚杜元副馆长也向同学们发出了邀请,欢迎同学和老师们未来走进中国化工博物馆,感受百年化工波澜壮阔的发展历史,期待同学们能够继承前辈的探索精神与科学思维,成为有科学素养的国家栋梁。
大师解码植物生命的进化
现场活动的高潮来自于先正达集团的生物育种专家许建平博士为同学们带来专题讲座,解码“现代生物技术育种与化学”。玉米最开始可能只是一株平平无奇的野草,在进化演变之中才成为了今天黄灿灿的模样;采用嫁接技术大规模种植的西瓜,藤的底部其实是黄瓜;卷心菜、西兰花、甘蓝这些看似毫无关系的绿色蔬菜,原来祖先都是芥末;基因编辑技术就像一把功能丰富的剪刀,可以实现DNA水平的精准修改……看似深奥的生物技术育种,其实离不开我们习以为常的点点滴滴,好玩又实用。
从随机的“寻宝”到准确的调整,以化学为本质,现代生物育种有了更精准的操作、更丰富的可能。许建平博士结合初中化学内容,从化学元素周期表中元素的活跃性出发,通过电子转移的过程讲述有机化学与无机化学形成的基础,为同学们揭示生命的化学本质,开启了一扇精彩无限的化学之门。许博士告诉同学们,化学是通向各种职业的道路,不论以后的职业理想是从事医疗、农业还是贸易,化学知识都是重要的前提。他鼓励同学们从学习基础化学知识开始,逐步探索更辽阔的化学世界。
今天是“我向化学家提问题”系列活动的首场亮相,今后还将继续围绕化工的不同领域开展更多活动。
和化工大师的对话
本次活动中,同学们与化工大师面对面,对话化学家,在提问与思考中满足了好奇心,激发了探索欲,他们都提出了什么有趣的问题呢?快来看看吧!
Q:化学在生物育种过程中扮演着怎样的角色呢?化学方法具有快速培育新品种的奇效吗?
A:两个层面:
1. 化学方法能否快速培育新品种:原理上可以,比如常规的育种就用化学物质,比如甲基磺酸乙酯(EMS)直接对植物进行化学诱变,然后通过表型的筛选获得需要的新品种
2. 对于更高级的新兴的基因组设计育种,如果对产生新性状的生物学基础清楚了,也了解了产生这个生物学基础的化学原理,就可以根据化学原理对基因进行重新设计。化学是所有生命活动的基础。
Q: 不通过嫁接的方式,一根藤上可以长出不同的水果吗?
A:不能,嫁接不能改变真正的遗传信息,所以无法长出不同的水果。但嫁接是可以传递除了遗传信息外的其它信息,所以可以有不同的性状,如味道等等。
Q:袁隆平爷爷的杂交育种技术属于基因编辑的范畴吗?
A:不是。杂交育种是相同物种之间通过授粉而将一个亲本(如父本)中的某一个优良性状, 譬如抗病,或者特殊的香味性状转移到另一个亲本里(如母本),从而使原来母本没有的那些性状获得了新的抗病或者特殊品质如香味的性状。它的基础是经典的孟德尔遗传学。
杂交育种也可以在不同的物种之间产生,叫远缘杂交。远缘杂交要比常规的杂交难得多,需要通过不同的手段将新物种稳定下来。
无论是常规的杂交还是远缘杂交,其原理都是通过经典的遗传学将来源于亲本一方的优良性状转移到另一个亲本中,或者是获得杂种优势。这些都是自然形成的,没有利用生物技术手段对染色体进行人为的修改,所以和基因编辑没有关系。
Q:有了基因编辑技术,我们能像电影后期剪片子那样直接“剪辑”、“编辑”植物的遗传信息,培育出优良品种吗?
A:理论上可以。但根据需求,简单的单一性状或者少量的有益性状会比较容易。但对于复杂性状,或者其实的品种不够优秀,那么过程会非常复杂,所需要的时间也会很长。
收获从实践中来
我通过今天的学习,感受到了化学中的魅力,化学魔法秀让我感受到化学在生活中无处不在,也感受到化学带来的乐趣。
——七年级 乔木
我印象最深刻的表演是液氮的表演,我看到了液氮膨胀时“仙气飘飘”的神奇景象,了解了液氮的相关知识,同时也为它的“爆炸”实验感到惊讶和惊奇。这真是一节有趣的化学科普秀!
——八年级 赵相宜
最令我印象深刻的是作物的变化和育种,西瓜一开始是白色的,玉米像麦子,不能吃,经过突变和人工选种,才变成如今的食物。育种经历了四代:诱变育种,杂交育种,生物育种,基因编辑。从随机到精确。通过染色体除、加倍、交换等进行基因编辑,比如RISPR/Cas的发现和应用都令我惊讶。总而言之,这是一次令我受益不浅的讲座。
——九年级 王艺璇
听了今天的讲座,我学到了现代栽培作物皆来源于其近缘的野生品种,学到了遗传变异与定向选择而产生了不同的作物,了解了基因编辑在种业中的应用,明白了化学知识是众多职业的前提。专家讲的农作物育种技术简史让我印象最深刻最感兴趣。从前3代基于自然变异而形成的基因表达调控到第4代的育种技术使人类获得了精密书写遗传密码的能力,让我感受到了化学与生活紧紧相连和学好化学的重要性,带动了我学习化学的兴趣,体现着当代生物科学研究的最新成果及其应用。通过这次讲座我明白了,初中化学是基础,学会去用化学方法去解决实际问题,享受学习、收获快乐,让我对学习和生活有了新的看法。经过今天的学习我收获了很多,也由衷感谢专家到来。
——九年级 刘玏曈
通过此次讲座,我明白了更多化学学科在日常生活中的应用,以及化学对于生活的重要性。从“化学创造了新物质”到“化学家又创造了另一个世界”,知道了什么是化学。最深刻的观点是“化工是为满足生活需要而产生”,还明白了化学不只是外国人的学科,中国的化工规模已处在世界的领先地位。从清朝时,中国人民就开始了化学方面的研究。但我国化工现状大而不强,中国未来还需继续突破技术难关,这也需我们现在做好承担未来化学工业发展的责任。在日常学习中积极了解有关化工方面的知识,走进化工博物馆,培养化学意识、化工能力。
——九年级 张若谷
化学是变化之学,“观分子之变化,探物质之学问”作为我所听到的第一句话,让我终于对化学有了明确的理解。古往今来,有传教士翻译“chemistry”,有徐寿翻译元素名称,再到近代,范旭东创办精盐公司成为化工开端。化工也就是“化学的工业化”,现如今化工已渗透了各个领域,有制衣新材料,可食用的新品种水果,或更实用的新能源。通过老师的讲解,让我知道了化学的博大,也让我知道了无论将来做什么,都应精益求精。
——九年级 郑昊一