张瑞永在实验室进行菌种纯培养实验。受访者供图能否利用充足的海水缓解淡水资源短缺的难题？在我院海洋研究所研究员张瑞永的显微镜下，那些看似渺小却潜力巨大的菌株藏着一切有关微生物与海水问题的答案。日前，张瑞永获评2023“海洋强国青年科学家”。拥有国家海外高层次引进青年人才、山东省海外科技人才等身份的他，已累计发表SCI论文70余篇，并开发出一套适用于生物膜原位观测、结构及成分分析的荧光标记凝集素分析法。其实，张瑞永与微生物菌株还有着一段悠长的故事。看一颗种子开花2001年，读高中的张瑞永参加全国化学奥林匹克竞赛，获得了河南省二等奖，从此在他心中种下了喜爱化学的种子。随后，张瑞永入读中南大学生物工程专业。本科4年，他对微生物产生了浓厚兴趣，毕业后保研本校。研究生导师夏金兰刚从比利时留学归国。“第一次看到夏老师就觉得他不苟言笑、言行雅正，但是他对待科研单纯严谨又充满热情，跟着他一定会学有所成。”张瑞永回忆。硕士3年，张瑞永主要利用双向电泳研究胞外多聚物的成分，发现胞外多聚物包括多糖、蛋白质、核酸、脂类等成分，同时观察到微生物在硫或亚铁两种元素下生长情况显著不同。这项小小的成果促使他在微生物研究的道路上迈进。他在博士期间与西班牙马德里大学教授L. Castro合作，建立了胞外多聚物的提取方法，提出了古菌-元素硫界面巯基蛋白质和脂类物质介导的活化作用机制及元素硫腐蚀机制，为阐明极端微生物如何参与元素硫的地球生物化学循环提供了支撑。其研究成果得到了美国国家工程院院士、微生物冶金专家C. L. Brierley，德国弗莱堡大学教授S.-V. Albers等专家的引用和肯定。那颗小小的种子就这样一步步破土而出了。瞧，这个菌株很好看对比后来被津津乐道的成就，德国求学生涯的开局并不顺利。留学前，张瑞永发了近50封邮件才申请到名额。赴德后，语言障碍又一度使他无可奈何。张瑞永苦笑道：“那时候语言的思想包袱很重，只能一边努力练习语言，一边持续科研工作。”后来，利用跟博士生导师参加国际生物湿法冶金大会的契机，他有了更多交流机会，语言枷锁终于慢慢解开。在导师的支持下，张瑞永坚持自己的原有方向，从安第斯山Copahue高温温泉成功分离并获得了几株嗜酸热铁硫氧化古菌，构建了高效生物浸出菌群。分离出的菌株是以张瑞永的名字命名的。“这个菌株大致是圆形的球菌，不是特别圆，但很好看。”谈起自己研究的菌株，张瑞永乐此不疲。由胞外多聚物与微生物细胞组成的生物膜三维结构赋予微生物关键的生存优势，微生物-矿物界面形成的生物膜对矿物的生物浸出也至关重要。遗憾的是，人们对古菌生物膜及其胞外多聚物的认知极度匮乏。基于此，张瑞永开发和建立了荧光标记凝集素分析技术。此外，他相继创新性提出了嗜酸热古菌生物膜存在的3种模式、古菌在黄铁矿表面吸附的特性等。一系列研究成果发表于Hydrometallurgy（《湿法冶金》）、Frontiers in Microbiology（《微生物前言》）等国际期刊。这一系列成果大大提高了生物冶金菌种资源库丰富度，更为开发极端条件微生物资源、高效利用矿山尾矿废弃物与海底矿产资源等提供了重要研究手段和思路。答案有点远，但一定有“做学问一定要坚持。无论是询问别人还是自己看书，都一定要把它搞懂、吃透。无论达到哪个阶段，都一定要坚持学习。”在张瑞永看来，热爱与坚持是科研的两条腿，缺一不可。科研道路持续而漫长，只在表层试探不是科研人员的目标，他们要做的是顺着一条线，在或长或短的时间轴中探索出最深的点。2016年，在德国联邦地球科学与自然资源研究所开展博士后工作期间，张瑞永承担了欧盟地平线“2020”BIOMOre课题，设计和开发了用于模拟深地条件的微生物培养装置，并首次开展深地条件下嗜酸微生物浸出的相关研究，填补了领域空白。过去3年，张瑞永还利用自己留学积累的资源，积极引进国外优秀学者，促成国际知名海洋微生物学家、德国国家科学院院士Friedrich Widdel来我院海洋研究所指导工作。“对我来说，那些好看的菌株会在我潜心研究时给出答案。”张瑞永说，“不要追求成功，而要追求卓越，答案永远藏在科研深潜的必经之路上。”（原载于《中国科学报》 2023-12-28 第2版 国际）