紀念貝時璋：創生物偉業抒科學豪情

　　2009年10月29日上午，著名生物學家和教育家、我國生物物理學的奠基人和開拓者、中國科學院最年長的院士貝時璋先生，在安睡中辭世，享年107歲。

　　貝時璋仙去，留給中國生命科學的是閃閃發光、永不熄滅的思想光芒。因為他，中國生命科學從上世紀初就開始部署從宏觀到微觀的生命現象研究，不僅邁出了探索空間生命的第一步，而且開始尋求細胞、分子乃至納米層面的生命構成理論。他歷經世紀風云變幻，洞穿百年生命科學發展態勢，創建了中國實驗生物學，組建了中國科學院生物物理所，成立了中國生物物理學會，在中國科技大學創立了國際上第一個生物物理專業。如今，他的學生中已有6名中國科學院院士。他的一生，正如他自己所言：“乘長風破萬里浪，為中國科學院生物物理所辦成世界第一流科研機構而共同奮斗!”從而，成為一代宗師、后輩楷模。

 

　　開學科交叉融合之先河

　　成立于1958年的中科院生物物理研究所是貝時璋一手創建的國際少有的科研機構。人們從“生物物理”這個名字上就可看出，這是一個生物學與物理學交叉的科研領域。然而，在上世紀50年代，在新中國的科學事業剛剛起步之初，有多少人能夠作出這樣的抉擇?

　　半個多世紀前，新中國建立中國科學院，國務院把貝時璋從上海請到北京，協助籌劃中國的生物科學研究布局。1958年9月26日，國務院批準將北京實驗生物研究所改建為生物物理研究所，貝時璋任所長。

　　作為第一任所長，貝時璋邀請了化學、物理學和數學等各學科專家加入生物物理學研究行列，建立了放射生物學、宇宙生物學、生物物理化學等3個研究室和一個理論生物研究組，搭建起了以交叉學科為建制的生物物理學研究平臺。

　　50多年來從未離開過生物物理所的江丕棟研究員介紹說：“自生物物理所成立之日起，貝老就招募了各學科畢業生來工作。與他一起來所報到的，共有來自北京大學的9名學生，其中物理系1名、生物系4名、化學系4名。另有復旦大學物理系3名學生。這些人是進入生物物理所的第一批畢業生，也是后來我國生物物理研究的主要力量之一。”

　　中科院生物物理所汪云久回憶說：“偶然的機遇讓我進入了生物物理學領域，之所以能在這一領域內做點工作，全仰仗貝先生的指導。”他原本是數學專業的，畢業后分配到中科院生物物理所，接到通知后如墜五里霧中，完全不知“生物物理學”為何物。翻遍圖書館資料，查到一個詞條，“研究生命過程中的物理性質……用物理學研究生物……仍不知所云。后來才知道是貝老有意把學習非生命科學的學子調來研究生命科學。怎樣把我們這些僅學過一些數理基礎、初出茅廬的研究人員引入到生物學研究，進入前沿陣地，這不是一個簡單的過程。”他說。

　　對此，貝時璋提議，生物物理所決定成立“理論組”，由3個不同專業的人參加。但坐在一起不等于能產生新的邊緣學科，生物物理學不是生物學與物理學的簡單總合。當時，他們并不理解這些，更不知從何下手。

　　這時，貝時璋給了他們許多具體的指點。要求他們閱讀一些書刊，大致規定一個研究范圍。比如，他讓郁賢章多注意生物大分子的結構和功能，讓汪云久多看看生物系統中的控制和信息。貝時璋自己則一邊指導也一邊學習新知識，有時讀了一本有興趣的書后，常常會走到他們的實驗室，對他們這些初學者談自己的想法和體會，有時能夠談上一兩個小時。

　　“對我們來說，無異于上一堂個別輔導課。”在這樣的熏陶下，畢業于數學系的汪云久，逐漸進入到生物物理學領域。

　　汪云久說：“貝時璋學術視野寬廣，數理化各學科融會貫通，科學思維活躍。在讀完了維納所著的《控制論》一書后，終于建立起在生物學領域中做點工作的信心。”維納是當代數學天才之一。他通過與生物學家的學術交往，醞釀創建了這門具有時代意義的學科。在這本書的序言中，他特別講述了不同專業的科學家是怎樣通過不斷交流、互相滲透，開拓新的研究領域、發展新的學術思想。“這也是貝時璋希望并鼓勵一代新人去做的事情。”汪云久說。

　　貝時璋在生物物理所對學生們講得最多的話是：“在科研工作中，要學術民主，要百家爭鳴，不要學閥作風、門戶之見。”

　　曾擔任生物物理所副所長的楊福愉院士說：“目前，學科交叉已成為一種學術研究的常態，但真正讓大家在一起做一件在科學上有意義的事情并不容易。50年來，生物物理所有不少成功的經驗，許多人也許沒有太多感覺。如果仔細思量，其中最大的難題是如何組織。取得科學研究的突破，功夫往往在研究之外。但在貝時璋籌建生物物理所時，人們并沒有像現在這樣深刻理解學科交叉的重要性，一些從事經典生物科學研究的學者，甚至嘲笑生物物理所開展生物控制論等理論研究。多學科交叉，不是將各個學科的專業人才聚集在一起就夠了，關鍵在于如何組織。對此，即便如今的國家項目，研究人員也常會感到合作的困難。但在這些方面，貝時璋想盡了一切辦法，成功地把多個領域的人員組織在一起，開展了許多有意義的研究工作。”

 

　　謀篇布局一舉成功

　　建所伊始，貝時璋主持擬定了研究所兩個主要方向的工作：研究有機體的物理及物理化學過程;研究外界物理因素在不同條件下對有機體的影響，并闡明其機制。作為一位戰略科學家，他當年的謀篇布局迄今仍影響著中國生命科學的發展，尚未有人超越他的思想和視野。當時，他還參與制定了12年科學規劃，配合“兩彈一星”發展宇宙生物學和放射生物學研究。

　　根據國家“兩彈一星”任務，生物物理所先后成立了宇宙生物學實驗室、放射生物學研究室等。

　　研究所檔案資料顯示，到1963年12月31日，生物物理所先后建立了36個有記錄的研究小組。如放射生物學研究室，在原子彈爆炸前后，弄清原子彈會不會對本底生物產生影響;同時調查各國核試驗是否對我國生物環境產生影響。當時，生物物理所還請來了蘇聯專家，普查糧食、牛奶、茶葉等的放射性成分，在全國建立了十幾個定期監測站。

　　江丕棟說：“為了給載人航天作前期準備，宇宙生物學研究室除了對動物進行選拔和訓練外，還動手研制儀器，測定小狗的心電、血壓、呼吸、體溫4項指標。如今對航天員的身體狀況進行監測，依然主要靠這4項指標。那個時期的研究工作均屬國家機密，研究人員不能發表任何文章。相關實驗直到1991年才發表了一篇關于果蠅的文章。”截至目前，國際上關于宇宙生物學仍沒有公開的論文，可見其研究價值的重要。

　　生物物理所王大成院士回憶說：“X射線晶體衍射分析是典型的物理學方法，在用于研究生物大分子的三維結構及其與生物功能的關系中發揮了巨大作用，促成了結構生物學的確立，并在后基因時代的生物學研究前沿中占據重要地位。但在20世紀50年代末、60年代初，國際上的方法和技術難關剛有突破，研究尚處于初期發展階段。在貝老的直接關懷下，生物物理所抓住發展苗頭，建立了研究小組，并選派人員出國學習。生物物理所布上了這個研究點。”不久，這個點便發揮出特殊作用。

　　上世紀60年代中后期，生物物理所的X射線晶體學研究是那個時代里的一個幸存者。這項研究通過與中科院物理所、北京大學等單位的通力合作，測定了中國第一個蛋白質的三維結構，即三方二鋅豬胰島素晶體結構。這是那個年代中國科學家少有的科研成果，在國際上產生了重要影響，是被列入中國第四個“五年計劃”的科研成果的代表作。國家曾以此為主題發行了紀念郵票。

　　1966年春，胰島素研究人員在中國科學院一次會議上報告說，他們已經成功地合成胰島素結晶。中國科學院立即決定建立一支由北京和上海研究機構組成的隊伍，致力于解決結構問題。這個小組于1967年初開始工作。經過4年的努力，中國科學家獨立地解決了胰島素結構問題，論文發表于1971年。幾年后，英國科學家多蘿西，在《自然》上發表了題為《中國的胰島素研究》的文章，不僅引起了國際晶體學界的注意，還引起整個西方科學界的注意。她寫道：“在此事例中，我們擁有了對胰島素晶體結構的兩種結果，從而有巨大收獲……北京小組這張清晰度1.8埃的圖，是迄今最精確的、由實驗和同晶相位角獲得的胰島素電子密度圖——今后可能長時間一直如此。”

　　目前，解析生命體的微觀結構是生命科學研究的熱點，也已成為生物物理所的“拿手菜”。如SARS病毒襲擊人類后不久，中國科技大學生物系畢業的饒子和院士，便帶領其生物物理所的科研團隊，解析了各種SARS病毒的結構，贏得全世界的贊賞。

　　“由貝老創建的生物物理所如今已在分子酶學、晶體結構解析、生物膜、神經生物學等重要領域取得了具有國際水平的豐碩成果，為深化生命科學的研究開辟了廣闊的前景。”生物物理所黨委書記楊星科說。

 

　　首創“細胞重建”學說

　　貝時璋不僅是中國生命科學卓越的組織者、領軍人，還是生物學領域一位杰出的拓荒者。他首創的細胞重建學說，為生命科學研究提供了一種全新的思路和途徑。

　　100余年前，德國植物學家施萊登和動物學家施旺創立了細胞學說，隨后，德國病理學家微耳和又提出“細胞來自細胞”的理論，從而形成了一個完整的細胞學說。迄今為止，生物學界很多人確認細胞是以分裂方式繁殖增生的，認為分裂方式是細胞繁殖增長的唯一途徑，而且生物學界也正是在此基礎上發展著細胞學理論。

　　但20世紀30年代，貝時璋以實驗研究為依據，提出了新的觀點：細胞分裂不是細胞繁殖增生的唯一途徑，除了細胞分裂，細胞繁殖增生還有另外一條途徑——細胞重建(cell reformation);細胞重建是細胞自組織、自裝配的過程，是生命世界客觀存在的與細胞分裂并存的現象。

　　1932年，貝時璋在杭州采集到一種甲殼類動物——南京豐年蟲。他發現，其中一些豐年蟲頭部形態異常。由此，他推斷這種異常具有生物學意義，可能是一種新的發現。他將其帶回實驗室進行觀察、研究，并發現那些豐年蟲在性別上是異常的，非雌非雄，亦雌亦雄，是一種“中間性”。經進一步研究，他又發現，中間性豐年蟲在生活周期的某一時期會進行性的轉變，尤其在轉變過程中，生殖細胞也同時發生性的轉變。而生殖細胞的轉變是通過老細胞的解體和新細胞的形成實現的。他觀察到，中間性豐年蟲的卵母細胞中新形成的細胞并非由母細胞分裂而來，而是以母細胞的細胞質中的卵黃顆粒為基礎材料，經由自組織逐漸建立起來的。

　　于是，他將此種現象稱為“細胞重建”，于1934年在浙江大學生物系的一次討論會上報告了這項研究結果。細胞可以重建的發現，是由他首次發現和報道的。更重要的是，他進一步的研究表明，細胞重建和細胞分裂有著明顯的不同，細胞分裂產生的子細胞由母細胞一分為二分裂而來，所有的子細胞都具有相同的組成，都處于相同的發育階段，子細胞形成了，母細胞也便消失。而細胞重建的子細胞則由母細胞細胞質中的材料逐漸形成，一般先形成核，成為裸核狀態，再包以細胞質、細胞膜，最后形成一個完整的重建細胞，并常常出現多核體，子細胞核與母細胞同時并存，可在一個母細胞里同時形成很多發育階段不同的子細胞，而且母細胞與子細胞也同時并存。20世紀70年代后期，他又組織并親身參與雞胚、小鼠骨髓、沙眼衣原體、大豆根瘤菌等在細胞、亞細胞和分子水平上的大量科學實驗，進一步證明了細胞重建在自然界的廣泛存在，并揭示了細胞重建物質基礎之一的暖黃顆粒中存在著染色質、DNA組蛋白等生命物質。

　　他的這一發現，為細胞起源和生命進化提供了重要闡釋，引起了國內外同行的高度關注。

　　他還研究過線蟲、輪蟲的個體發育、細胞常數和再生之間的關系，并發現這些動物在成長后不能再生，其體細胞數是恒定的。這個發現被不少學術名著引用。

　　此外，早在上世紀三四十年代，貝時璋還帶領學生開展小蝦眼柄激素對其色素細胞的影響研究，搖蚊幼蟲變態過程中咽側體結構和功能的研究等等，主要成果分別發表于《科學》、《中國科學》等期刊上，先后發表56篇論文。

 

　　三間房里辦起浙大生物系

　　浙江大學是貝時璋青年時代生活過20年的地方，也是貢獻智慧的重要場所。浙大生物系許多學生記得，貝時璋當年從德國回國后，浙大校長撥給他3間房，籌辦起生物系。他在浙大的“獨角戲”讓當時的學生們終身難以忘懷。

　　那3間屋子各自派上了用場：一間寢室，一間工作室，一間實驗室。而教學需要的畫圖都自己親自動手制作。就這樣，他白手起家創建了浙大生物系。為了把錢用在刀刃上，教學與科研需要的儀器、藥品和書刊他也親自一一列出清單，精打細算地購買。

　　浙江大學前校長、中國工程院院士潘云鶴如數家珍般介紹，貝時璋與浙江大學有著深厚的感情。這種感情建立在長期的共患難之中。

　　抗日戰爭爆發后，1937年11月浙江大學被迫西遷，幾經周折，歷程艱辛，于1940年1月到達貴州，浙大在遵義、湄潭、永興等地堅持辦學直至抗戰勝利。

　　在浙大西遷途中，貝時璋協助竺可楨校長維持教學和科研的運行，在日本飛機的追擊和狂轟濫炸之中，仍利用一切零碎時間，在顯微鏡下精心繪圖。1938年學校抵達江西泰和縣時，他已繪制出教學圖片百余張，滿足了教學實驗的急需。1939年2月5日，日寇敵機在廣西宜山標營浙大校舍投彈118枚，學校損失慘重。然而他心中仍只有一個信念：盡快組織師生上課。生物系師生在貝時璋的帶領下，白天逃警報，晚上照常上課或做實驗。生物系的一次學術性讀書報告討論會，也在晚上于一間民房樓上按期舉行。

　　教學中，他常常右手寫板書，左手同時畫圖配合講解。他繪制的圖片精準優美，就像一幅幅藝術品，讓學生們終身難忘。他們說：“聽貝老師講課，不僅學到了專業知識，還是一種藝術享受。”他講授的普通生物學、動物學、組織學、胚胎學、比較解剖學、動物生理學等課程，深受學生喜愛。

　　生物物理所最近編輯出版的《貝時璋畫冊》，刊登了他發現的南京豐年蟲中間性卵黃顆粒及其切面圖，這是他的墨寶真跡，而非照片。

　　1944年10月，英國生物化學家李約瑟等人到貴州湄潭參觀浙大理、農二學院。李約瑟特別參觀了貝時璋、羅宗洛和談家楨三教授的實驗室。他十分佩服貝時璋研究工作的細致和圖片的精美。回到英國后，他在《自然》周刊上贊譽浙大是“東方的劍橋”。

　　1930年～1950年，在浙江大學最艱苦的歲月里，貝時璋歷任浙大生物系教授、系主任、理學院院長。

　　1997年，貝時璋為浙江大學百年華誕題詞：“求是精神光芒萬丈，英才輩出鑒德知來。”

 

　　功蓋世人 譽滿全球

　　改革開放后，貝時璋的專著《細胞重建》第一集、第二集先后由科學出版社正式出版，科教影片《細胞重建》也獲得了第5屆中國電影金雞獎，其外語版獲第23屆世界科技電影進步獎和第4屆國際醫學科學電影金獎。

　　中國科學界給予他這樣的評價：貝時璋作為我國現代生物學研究和教育的先行者，為我國生命科學和“載人航天”事業作出了杰出貢獻。他一生熱愛黨，熱愛祖國，熱愛科學事業。他治學嚴謹，淡泊名利，學識淵博，遠見卓識，為我國科學事業和教育事業鞠躬盡瘁，作出了卓越貢獻。

　　每當壽辰之日，即有無數人向他致敬。其中，中國科學院3任院長先后為其題詞。1992年，盧嘉錫為他寫下了“學識淵博，一代宗師”;2003年，周光召為他寫下了“歲百根彌壯，陽驕葉更蔭”;2003年，路甬祥為他寫下了“科學的人生，學問的楷模”。

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　　生物物理學奠基人貝時璋逝世 享年107歲