南方日报讯 光如何改变生物行为？光生物安全如何保障？如何用好光这把“双刃剑”，让它成为更好的“信息使者”？记者4日获悉，中山大学中山医学院教授、国际半导体照明联盟（ISA）光生物安全组执行主席顾怀宇教授及其团队，研究发现了一种新型的LED光生物安全标记——脑红蛋白，该成果已于日前发表于美国神经科学学会会刊Neuroscience上。有权威人士表示，这一重大发现，意味着目前光生物安全的国际标准将被改写。值得一提的是，该发现和相关论文的第一作者是中山大学中山医学院的两名本科生。
脑红蛋白的检测更灵敏
LED被公认是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源，由于其具有寿命长、发光效率高、低辐射和低功耗等特点，被广泛应用于日常生活中的多种照明领域。
目前，国际照明委员会和美国国家标准都是依据视网膜中视紫红质比例和视网膜病理损伤作为安全标准。但是，近年来不同的实验均发现，在目前的安全标准下，光也会对视网膜造成损伤。
如何减少LED光源所造成的视疲劳，如何在利用光调控生物行为的同时减少危害，顾怀宇带领团队经过3年多的努力，终于找到更灵敏的指标——脑红蛋白，这种新型光生物安全标记物将有助于解决这些问题。
据顾怀宇介绍，现有的光生物安全检测标准都是以检测感光细胞的凋亡为原理的，只有在视网膜细胞发生显著凋亡的情况下才能检测出来，且检测视紫红质的方法不稳定。而团队新发现的创新点在于，脑红蛋白能更灵敏地检测光线对视网膜的危害，从而更好地控制眼睛和光线接触时的曝光强度。
“我们一方面研究光如何帮人类做好事，一方面还要避免光对人类做坏事。”顾怀宇形象地表述了他的研究团队的两个研究方向：通过光来控制生物行为，确立光生物安全标准，从而来减少光给人类造成的危害。
顾怀宇还谈道，光危害的评判有时间、色温和照度三个指标。他建议大家每天不要盯着手机屏幕超过2小时，照明最好是在色温4500K以下，照度600lux左右，“如果暴露在强光下太长时间，会出现严重的视疲劳。”
成果可用于控制害虫
“新型光生物安全标记物的发现，只是我们团队研究的一项副产品。”顾怀宇教授介绍，该团队的研究重点是研究光与神经系统的关系，尤其是探索如何用光调控生物的行为和节律，从而帮助人类更好地工作、生产和生活。
用来照明的光，如何调节甚至操控生物行为？顾怀宇表示，这涉及到的原理正是该团队近年来重点研究的领域。
根据物理学原理，当电转化为光时，能实现信息的存储；当光转化为电时，能实现信息的传输。顾怀宇教授团队根据这一原理，在果蝇身上做实验。实验发现，用光控制果蝇的神经元，可以形成驱动环路，从而提高果蝇的判断力。
“我们先将视蛋白表达到大脑中，再通过光刺激神经元，让感光蛋白的电流驱动神经元，从而形成驱动环路，进而影响生物行为。这就是通过光控制生物行为的技术通路。”顾怀宇表示，他带领的团队用果蝇来记录电信号，这在全世界还是头一遭。由于果蝇大脑有20万个神经元，能表达人类所有的行为。这意味着，该研究成果未来能广泛应用于提高效率、控制害虫、植物生长等方面。
据顾怀宇介绍，如何通过光影响人类的大脑神经元，正是世界生物医学的重大课题“脑计划”的重要范畴。“脑计划”是继人类基因组计划之后另一个宏伟的科学研究计划，旨在探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图，并最终开发出针对大脑疾病的疗法。
目前，顾怀宇教授团队已在这一领域发表了10多篇高水平论文，申请了15项专利。而他关于光控制果蝇行为的发现，受到中国科学院院士、香港大学神经科学研究中心主任苏国辉，北京大学麦戈文脑研究所所长、生命科学学院教授饶毅的高度关注。
论文第一作者是本科生
值得一提的是，这一发现的第一作者是中大中山医学院的两名本科生。
据了解，顾怀宇教授的研究团队由5名中山大学中山医学院的本科生组成，其中临床医学专业五年级本科生余照亮、邱帅，为新型LED光生物安全标记物的发现者和相关论文的第一作者。
“这个成果全部是本科生做的，他们从大一一进校就参与，一直做到大五。”顾怀宇说道，与许多重大科研团队仅培养研究生的做法不同，他的团队每年只培养1名研究生，主要成员都是由本科生组成。目前，该团队每年都会培养3至5名本科生，毕业后90%以上都能保研或是申请世界前200名的名校留学。
在一间只有十余平米、堆满器材的实验室，几名学生正在专注地做实验。“我们所有的实验室加在一起不到70平方米。”顾怀宇表示，团队在启动时由中山大学资助80万元的启动经费，许多实验仪器都是自掏腰包购买。正是在这里，顾怀宇和他的团队产出了不少国际领先的科技成果，5年间申请的科研经费多达1000多万元。
原文链接：http://epaper.southcn.com/nfdaily/html/2014-12/05/content_7377007.htm
