2020一起感受前沿科学的魅力(2)

　　这样的话，我们完成这三次任务，到了2021年，我们以优异的成绩去祝贺我们伟大的第一个一百年。我们同时又制订了一个十年规划，中国要探测整个太阳系。探测什么呢？难道浩瀚太阳系只有地球有生命，别人都没有？哪怕细菌也是了不起的事情，如果可以发现的话，毕竟是生命。另外，我们要研究太阳系的起源以及演化，其次我们还要利用太阳系各个天体的特殊资源和能源，为人类社会的持续发展作出贡献。

　　我们还要预防地球遇到突然袭击，比如小天体撞地球，再出现类似恐龙灭绝这样的事情。地球附近有密密麻麻的两三万个近地行星，直径大于一公里的有800个，一撞下来又是巨大的灾难。很多小行星走得又不太规矩，所以我们一定要选择几个小行星，跟它伴飞取样，搞清楚如何规避近地小行星撞击地球。

　　我们还要去木星。木星在八行星当中最大，它的体积相当于13146个地球堆起来的大小。它有79个“月亮”，所以我们选了两个，第一个是木卫四，它表面上有冰，里面有海洋，海洋里面又有火山喷发。按照这个条件，有液态水，有能量，也有一些组成生命的元素，一定可以有生命的诞生，所以科学家们期盼着在木卫二的海底可能有生命。

　　这些任务非常艰巨，但我们中国要越飞越远。

　　目前全世界兴起了一股浪潮，就是太空资源的开发利用。太空资源主要是矿产资源、能源资源，比如月球土壤里面有大量的氦3，嫦娥一号计算的结果大概至少可以确保满足全人类一万年的能源需求。对月球包括小行星的资源能源环境进行开发利用，对于支持人类社会的有序、健康幸福发展将会发挥重大的作用。所有这些，包括改造火星，是科学家的梦想，但所有这些寄托在年轻人身上，希望年轻人担当责任、完成使命，成为未来建设太空强国的担当者。

　　清华大学生命科学学院院长王宏伟：　

　　冷冻电镜：探秘人类的生命奥秘

　　人类在过去的几百万年一直用肉眼观察周边世界，但实际上，我们一直对在更加微小的尺度上生命现象是如何展现的很感兴趣。我们希望可以看得越来越精细，对生命奥秘有更加精细的了解。

　　几百年前的人类就一直努力做这件事。在《西游记》里，孙悟空可以72变、钻到铁扇公主肚子里面。我们希望可以缩到更小，缩到原子层面看到更加精细的结构。大约300多年前，以荷兰显微镜学家列文虎克为代表的科学家们开始研究光学显微镜，首次让我们得以看到细胞的存在，它主要用光通过透明介质的原理。

　　今天的光学显微镜，经过几百年发展已经越来越强有力，可以看到越来越精细的结构，看到细胞里非常多、非常有趣的现象。看雪花，可以看到晶体结构，会发现世界上每一片雪花都不一样。看昆虫，比如一只果蝇，对它的复眼逐级放大，会发现有非常多非常漂亮的细胞以各种不同形状组合在一起，让果蝇的眼睛可以看到周边的世界。我的同事清华大学俞立教授发现，细胞不但爬行，爬行的过程中还留下一些非常漂亮的尾足结构，用光学显微镜可以观察一个细胞是如何分为两个细胞的。

　　但如果想看到更加精细的结构，我们需要用透射电子显微镜。20世纪30年代，德国科学家露丝卡发现，电磁在磁场下可以发生聚焦效应，这跟光学显微镜的原理非常相似，由此提出了电子显微镜的概念，并且发明了世界上第一台透射电子显微镜，他也因为这个发现获得了1986年诺贝尔物理学奖。

　　今天的电子显微镜更加高级、更加复杂，可以给我们揭示的微观世界也更加精彩。利用冷冻电子显微镜（简称“冷冻电镜”），我们就可以看得更加精细，比如细胞中的膜。三位研究冷冻电镜的科学家曾获得2017年诺贝尔化学奖，也使得它在过去几年间成为结构生物学的重要工具。

　　什么是冷冻电镜？它是指生物大分子或者蛋白质分子起先呈溶液状态，每一个分子在溶液里做运动，把这样的一小滴蛋白质溶液放到电镜载网上，两个轻轻一夹，在夹层薄薄的水膜非常快碰到液氮的情况下，就形成了玻璃态的冰，刚刚蛋白质的分子被固定到薄薄的冰里面了。这样的样品我们把它叫作冷冻样品，把这样一个样品放到投射电子显微镜中观察就叫作冷冻电镜。投射电子显微镜的高能电子数穿透每一个分子，像X光穿过每个人的身体一样，可以拍摄这个分子的形貌以及它的内部结构信息，在这样的一个冷冻电镜照片中我们可以看到很多孤立的蛋白质分子，我们可以用计算机的手段把这里面的每一个分子提取出来，长得相似的分子进行汇总、叠加、平均，从而获得更加精细图像的内部结构。