怎样利用微生物的多样性来解决环境问题？如何在对动物甚至生物的研究中，发现自然的艺术力量？科学研究中的艺术思维能够促进科学研究吗？这一系列问题关乎科学与艺术，而这样一个看似老生常谈的话题却在不同学科背景、不同事业方向的专家面前激起了共鸣。为探索科学与艺术协同进化的模式与趋势，推动科学传播和创新文化建设，8月5—6日，由中国科协主办，黑龙江省科协承办的“科学与艺术的协同进化”学术沙龙即中国科协第88期新观点新学说学术沙龙举行。如果说科学的研究离不开严谨的逻辑思维，那么在进行研发时，科学家们抱有哪些艺术情结，是否会为科学研究提供更多的创新性思维呢？

    发现生物多样性之美

    “现在很多的高新技术解决一个问题产生两个问题，让我们非常困惑，但是用微生物细胞帮我们解决问题的时候是非常彻底的，环境友好，是可以信赖的一个技术。” 哈尔滨工业大学生命科学与技术学院生物工程中心主任、教授、博士生导师杨谦说。他所研究的方向是微生物。“不夸张的说，在所有的生物里面，微生物的细胞是最神奇的细胞。在微生物的细胞里发生的事情是想象不到的，帮我们解决很多的实际的问题。我们面临的环境问题、能源问题、粮食问题，一系列难以解决的问题，我们都有望通过微生物的细胞解决。在解决问题的同时不产生新的问题。”

    微生物细胞的多样性是一个重要特征。微生物细胞的多样性不仅仅体现在强调的形态上的多样性。微生物的形象千姿百态，放在显微镜下，看到形形色色、色彩斑斓的形态。而更加重要的则是功能性的多样性。杨谦介绍，在帮助马铃薯淀粉工业研究淀粉渣和技术的时候，神奇地发现微生物细胞帮助团队解决了此前一直困扰他的难题。

    在淀粉加工过程中，人们希望淀粉一直保持白色，这样能够符合人们一贯对淀粉的优质印象。但是在加工过程中淀粉会因为氧化而变颜色。为了让它白，不氧化，会投入抗氧化剂，微量的二氧化硫，二氧化硫的加入造成淀粉渣做的饲料质量不行，动物吃了就会出现腹泻。由于没有合适的技术将二氧化硫提取出来，即便是把二氧化硫提取出来也没有任何的食用价值。

    马铃薯淀粉企业在生产淀粉的同时也产生大量薯渣和污水，并有可能任意排放，不仅造成严重的环境污染，也危及到马铃薯淀粉工业的生存和发展。我国每年产生的薯渣超过340万吨，汁水6600多万吨，如何解决薯渣、汁水所造成的环境污染一直是业界关心的重要课题。杨谦介绍，这个问题困扰这个行业很长时间。“在我们的研究过程中，我们用了一种微生物，它把二氧化硫巧妙的转化为含硫氨基酸，含硫氨基酸比不含硫氨基酸更有价值。” 他们根据淀粉废渣的成分和理化特性，广泛采集和筛选了微生物菌种，并应用微生物发酵工程技术，对其中优秀的菌种菌株进行生物工程改造，成功转化出薯渣中的纤维素和半纤维素等成分，获得了粗蛋白含量超过42%的高品质蛋白质饲料。

    通过这个例子说明微生物细胞的功能多样性。功能多样性帮助我们解决环境保护问题。“这是非常有专长、有发展的领域，现在研制出了多项微生物技术解决环境问题的应用技术。”杨谦说。

    发现生物资源价值

    “人类面临的很多挑战都是非常棘手的，尤其是环境问题。大家都在积极地倡导生态文明建设，生态文明建设里很重要的一个解决的领域就是环境污染。”在杨谦看来，治理环境污染不能光治污，光治污的技术即便研制出来也不受欢迎，社会不愿意应用，污水防治技术，是提高生产成本的。如果把治污和资源化结合起来，就是污染防治的根本出路是污染物的资源化，如果污染物不能变成资源，污染物或者是废弃物是放错了位置的资源，如果能够研制出合适的技术把放错位置的东西放对位置就成为了资源。这样的技术才能受到企业的欢迎，因为用一天就赚一天的钱，而不是相反。如果那样的技术，用一天就花一天钱，代价越来越大，承受不起。微生物的细胞恰恰是能够帮助我们实现目标的一个非常好的生物资源。

    杨谦举例，生物炼制的提法实际上是从石油加工里获得的。石油加工应该说是在资源利用方面利用得很好的例子。石油从地里开采出来，加工出来没有任何废弃物。生物炼制是用生物技术，主要是用微生物细胞，比如粮食，剩下的秸秆，地里的根部，现在是一把火烧了，造成雾霾和环境污染，其实更重要的是浪费了生物质资源，“秸秆可以变成形形色色的有用的资源。我们现在付之一炬，烧掉的是秸秆，其实是物质财富。生物炼制这是在农业生产中的应用。”

    事实上，在能源生产方面，由于现在石油日益减少，未来我们需要替代的生物质资源，生物质资源来自于农作物秸秆，畜禽粪便，城市垃圾的废弃物。原来是把生物质变成乙醇，现在作为能源已经有点过时了，有很多的局限。大家比较看好的不是乙醇，是丁醇，现在通过基因工程的办法，做成这样的丁醇菌。

    生物炼制在环保中的应用，主要是指废弃物的资源化。而在粮食生产方面，细胞蛋白完全可

    以替代植物源蛋白，甚至比植物源蛋白更有价值，占的空间小，面积小在很多方面有优势。在食品加工上，比如生产啤酒用的特殊的酶，也是从微生物研究中来。“我觉得微生物在环保中应用最大的好处，就是解决环保问题不产生新的问题，是一个彻底解决环保问题，同时实现污染物资源化的一个过程。我一点不夸张，和其他的高新技术相比，这个是生物技术，特别是微生物细胞特有的功能。”在杨谦看来，其实所谓环境污染，就是我们在利用自然资源的时候是部分的利用还是全部利用，这是问题的关键。通过前面介绍的微生物细胞能够实现全部利用。

    发现科技的艺术色彩

    在研究动物和微生物的过程中，研究人员也会考虑研究人员的思维模式与计算机的工作模式的差别。在研究人员看来，发现生物的艺术色彩，更有助于帮助他们进行开创性思维研究。智能计算机的广泛应用，也使得人们更加明确了计算技术与人类思维在科学研究上的不同分工。智能计算机，即模仿人的思维的计算机，被普遍认为三种方式：一个是逻辑思维，一个是形象思维，一个是灵感思维，也叫顿觉思维。三种思维方式，在后来在逻辑学上的推广，完善了逻辑数学。所以现在计算机十分完整地完善了人的逻辑思维方式。应该说，在逻辑思维上很难能超过计算机，因为计算机完整的在数学上解决了这个问题。

    “在实践中发现科学很有意思，让我们感动的是很多的现象让我们非常惊奇，吸引科研工作者往前走。”哈尔滨工业大学教授、博士生导师李垚从事复合材料研究。他通过对蝴蝶翅膀的研究分析研制出了国际上第一个视能下的复制了蝴蝶的机构，可以应用于滑雪。李垚介绍，蝴蝶的翅膀，主要的颜色来源是它的微纳米结构对光学的反射，呈现的颜色是赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫，是纳米结构对光的反射，最终呈现我们眼睛里的颜色是蝴蝶的翅膀，通过生物学家的分析，在这实验中向自然学习。

    根据很多的文献报道，有的人善于进行抽象思维，有的人善于进行开创性的探索，有的人善于进行现成文献的整理。杨谦介绍，这是前人对科学人才的大规模的比较得出的结论。人是很复杂的动物，是最高等的动物，他这种思维方式和描述也是非常复杂的，是不是完全得走一条路，按照一个思维方式往前走，“从这个角度讲，人应该用更开创性的思维去研究，这样才能够发挥自己的特长。”杨谦表示。