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以生命研究生命科学

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  生物物理学是20世纪中叶以后逐渐形成、由物理学与生物学相互结合而产生的新兴边缘科学,系运用物理学的理论、技术和方法,研究生命物质的物理性质、生命过程的物理和物理化学规律,以及物理因素对生物系统作用机制的科学。104岁的贝时璋院士,是中国生物物理学的奠基人。


  作者:吴志菲


  贝时璋,著名生物物理学家、细胞生物学家和教育家,中国生物物理学的奠基人和开拓者。1903年10月出生于浙江省宁波镇海,1921年毕业于上海同济医工专门学校(同济大学前身)医预科。


  早年留学德国,土滨根大学曾三次授予他自然科学博士学位。他创立了“细胞重建”学说。鉴于他在科学上的突出贡献,国际小行星中心和国际小行星命名委员会将1996年10月10日中国国家天文台发现的小行星命名为“贝时璋星”。贝时璋历任浙江大学理学院生物系教授、系主任、院长,中国科学院实验生物研究所研究员、所长,中国科学院学术秘书,中国科学院生物物理研究所研究员、所长兼中国科学技术大学生物物理系主任、研究生院生物教学部主任。曾当选中国动物学会理事长,中国生物物理学会理事长、名誉理事长,任《中国科学》、《科学通报》副主编,《生物物理学报》主编,《中国大百科全书》编委会副主任,《中国大百科全书?生物卷》编委会主任;现任中国科学院生物物理研究所名誉所长。系中国科学院资深院士。


  生物物理学是20世纪中叶以后逐渐形成、由物理学与生物学相互结合而产生的新兴边缘科学,系运用物理学的理论、技术和方法,研究生命物质的物理性质、生命过程的物理和物理化学规律,以及物理因素对生物系统作用机制的科学。104岁的贝时璋院士,是中国生物物理学的奠基人。这位创立“细胞重建学说”的长寿科学家,如何步入这门年轻的边缘科学领域的?历经百年世事沧桑、目睹百年科技巨变的老人,在科学之外又有着怎样的人生历程呢?


  踏上探索生命的科学之旅


  1903年10月10日,贝时璋出生在浙江宁波市镇海县一个世代种地打渔的家庭。贝时璋的祖父是位贫苦渔民。父亲给人放过牛,当过学徒,开过小店,后在德商乾泰洋行“买办间”当一名中国账房,以其微薄的收入养活全家。


  贝时璋的母亲勤劳节俭,宽容厚道。母亲经常教导他要勤快,让他擦桌子、扫地,还教他学织渔网。小时候的贝时璋虽然沉默寡言,却勤于思考,不论遇到什么事情,总要问个为什么。一次,父亲带他到上海办事,一路上,他看到“江天火轮”在江上航行,贝时璋奇怪地问:没有拉纤人和船老大,“江天火轮”怎么会动呢?船舱里的灯没有油,怎么就能亮了呢?繁华的南京路上,商店橱窗里的黄头发的“洋模特”为什么会转动?贝时璋百思不得其解。短暂的上海之行让贝时璋大开眼界,也开启了他心中好奇与探索之门。


  因家境贫寒,贝时璋8岁才进了家乡的“进修学堂”上学。母亲对贝时璋一字一句地说:“儿呀,男人要成大器就得有文化,阿姆(妈妈)没文化苦了一辈子,你一定要给阿姆争气,好好读书,做一个有出息的男人。”


  沉默寡言的贝时璋对读书产生了浓厚的兴趣。他十分珍惜来之不易的学习机会,自觉刻苦用功,小学只读了4年,就以优异的成绩进入汉口德华中学。


  “夫天地者,万物之逆旅,光阴者,百代之过客,而浮生若梦……”说起对生命科学的最初兴趣,贝时璋印象很深的便是小时候念过的李白的《春夜宴桃李园序》。李白在另一篇文章中写的“混沌初开,乾坤始奠,气之清轻,上浮者为天,下沉者为地……”对贝时璋的影响也很深,他觉得文章很有哲理,认识到天地宇宙是自然开辟的,不是神造的。


  当时的德华中学不问政治,只向学生灌输理科方面的知识。学校备有多册《理科书本》,贝时璋很爱读这些书,从中学到不少关于理科方面的启蒙知识,那时他就想知道更多的自然奥秘。


  贝时璋一有空就去逛书店。1918年秋的一天,15岁的贝时璋在汉口华景街旧书摊上买到一本德文原版书――E?菲舍尔(EmilFischer)著的《蛋白体》,他虽然一知半解,但就是这本描述蛋白质结构和组成的通俗浅显的书,像磁石一样吸引着贝时璋。1919年春,他违背了父亲要他进洋行工作的意愿,考入了上海同济医工专门学校(同济大学前身)。入学后,先在德文科,经过半年德语深化学习,贝时璋顺利升入了同济的医预科。


  1921年秋,贝时璋从同济医预科毕业后,在父母的支持下,1922年3月,赴德国留学,踏上了探索生命的科学之旅。


  在德期间,让贝时璋受益最多的是当时教解剖学的鲍克斯德老师,他授课时,用图谱和实物相互对照,讲解细致生动,教学认真负责,同学们无比敬佩。


  三戴博士帽不改中国心


  贝时璋到德国后,先后在福莱堡(Freiburg)、慕尼黑(Muenchen)和土滨根(Tuebingen)三个大学学自然科学,并以动物学为主系。贝时璋成天与书本和仪器为伍,以实验室为家,刻苦攻读。他不但学习了生物学的课程,还学了物理学、化学、地质学、古生物学等多门课程,又自学了数学,在几所大学的学习活动使贝时璋受益匪浅。


  1924年初,土滨根大学动物系的导师给贝时璋提出的博士论文题目是《两种寄生线虫的细胞常数》。经过深入思考,贝时璋提出寄生线虫不适合做实验,而自由生活的、长在醋里的线虫――醋虫作实验材料,可用稀释的醋培养,个体小,细胞数目少,又透明,便于观察,有利于做实验。导师同意了他的意见。这样,贝时璋顺利地对醋虫的生活周期、各个发育阶段的变化、细胞常数、再生等进行了实验研究。《醋虫生活周期各阶段及其受实验形态的影响》的博士论文,显示了他非凡的才华,得到德国生物学界权威人士的赞誉。大生物学家哈姆斯(Harms)教授向贝时璋的导师发去了贺信,祝贺他培养了一名杰出的生物学人才,并在自己的论文内引用了贝时璋的一大段内容。1928年3月1日,贝时璋完成了从本科到博士的“三级跳”,戴上了第一顶自然科学博士学位桂冠。


  1928~1929年,贝时璋在土滨根大学动物系任助教,在哈姆斯教授的指导下从事科学研究。动物系的学术活动较多,学术气氛活跃,使贝时璋学到不少新的东西。


  贝时璋在德国8年,他掌握了学科理论,学会了科学研究的方法和技术,积累了研究工作的经验,同时也形成了自己的学风:学习刻苦、谦虚谨慎,多做少说,工作细心。他注重秩序,做什么事情都细致周密,有条不紊。论文写出初稿,他总是反复推敲,或补充实验。


  在那个年代,还没有共聚焦或双光子显微镜,贝时璋用的是目镜5,物镜AP2mm、筒长152、放大1440倍的Leitz光学显微镜,所有制片都是手绘。他的论文含80张这样精细的绘图,每张图都非常逼真,看后令人赞叹。


  50年后,即1978年3月,由于贝时璋长期工作在科研第一线,并在科学研究中获得卓越成就,土滨根大学再次授予他自然科学博士学位(“金博士”)。又过10年,1988年3月,土滨根大学第3次授予贝时璋自然科学博士学位(“钻石博士”)。世界上获土滨根大学如此殊荣者仅贝时璋一人。


  当初,贝时璋在德国初露头角,引起德国学术界的重视。然而,物质上的诱惑,导师的相劝,都没有动摇贝时璋回国效力的决心。1929年秋,他告别土滨根大学,回到了朝思暮想的祖国。经过一些曲折,贝时璋于1930年4月在杭州筹建浙江大学生物系,8月被聘为浙江大学副教授,担任系主任。在教学之余,贝时璋在科学领域仍然执着探索。


  探索生命科学路漫漫


  在长达80多年的科学探索生涯里,贝时璋主要研究动物的个体发育、细胞常数、再生、中间生、性转变、染色体结构、细胞重建、昆虫内分泌腺、甲壳类动物眼柄激素等方面,其中尤以细胞重建的研究最为突出。


  1932年春,贝时璋在杭州郊区松木场稻田的水沟里观察到甲壳类动物丰年虫的中间性,并发现在其性转变过程中生殖细胞的奇异变化,即细胞解体和细胞重建的现象,这新的细胞繁殖方式和途径的发现,打破了细胞只能由母细胞分裂而来的传统观念。贝时璋将此种现象称为“细胞重建”。1934年,在浙江大学生物系的一次研讨会上,他报告了这项研究结果,发表了名为《丰年虫中间性生殖细胞的重建》的论文,贝时璋的“细胞重建学说”彻底打破了这个世界生物学界信奉了100多年的“细胞来自细胞”的金科玉律。从此奠定了贝时璋作为我国著名细胞生物学家的学术地位。


  1933年贝时璋正要对细胞重组现象进一步深入研究时,抗日战争爆发了,浙大迁到贫穷落后的黔北小山城湄潭安家,一待就是6年半。


  1942年和1943年,贝时璋才先后在《ScienceRecord》和《科学》杂志上发表了关于“细胞重组”重大发现的文章。但他的细胞重建学说一直到1970年,在中国科学院生物物理研究所再次列为重点课题进行研究。他们的研究工作进行到1974年,丰年虫性转变过程中的细胞重建现象便得到了充分的验证。


  1976年,迎来了科学的春天,贝时璋又有机会和条件与一批年轻的工作人员一起对细胞重建这一课题继续开展广泛、深入的探讨。他们研究了各类物种、生物体各个部分、各种生命过程、各种情况和条件下的细胞重建。实验证明了细胞重建是普遍现象,并撰写了“细胞重建”论文集,把研究结果总结成系统的理论,形成了完整的“细胞重建学说”。


  随着时间的推移,“细胞重建”理论走向全世界。1983年贝时璋在《中国科学》(英文版)连续发表了5篇论文,进一步阐明了生物体的自组织问题。科教电影《细胞重建》不仅在国内获奖,并在国际性的科技进步电影节和医学电影节上获奖。


  在鲜花、掌声、荣誉面前,贝时璋没有陶醉,而是一如既往地默默耕耘在细胞领域里。时至今日,贝时璋仍担任着中国科学院细胞重建研究组组长,进行着有关“细胞重建”的科学研究,指导科研工作,撰写研究论文和学术著作。在北京清华大学举行的第14届生命起源国际大会上,贝时璋担任大会总顾问,他还作了《细胞重建――细胞起源的缩影》的科普演讲。对于细胞重建理论的意义,贝时璋曾这样说,“不久以后简单的生命将在实验室合成。那时,生命与无生命之间的界限,也不再是固定不变了”。


  贝时璋是“用自己的生命研究生命科学”。他在一篇学术自传中谦虚地说:“自从我提出细胞重建学说以来,在这一漫长曲折的科研征途中,坎坷逾半世,没有受到学术界广泛的、严格的检验,引以为憾!”这就是一位科学家虚怀若谷的胸襟。


  贝时璋是一位优秀科学家。贝时璋说,从封建社会一直生活到今天,亲眼目睹了历史的巨变和社会的进步。但无论时世如何变化,作为学科学的人,科学道德是不能变的。他认为一个真正的科学家应当永远忠于科学,热爱科学。热心科学,不是为名为利,而是求知、求真理,为国家作贡献,为人民谋福利。


  在浙江大学时,贝时璋给毕业生的题词是“学问试看胜于我者,境遇要比不如我者”和“业精于勤,行成于思”。这也正是他的座右铭。为中关村“院士手印墙”题词时,贝时璋写下了“求实、求是、求真”的治学格言,这是他在科学研究道路上追求真理和勇于开拓的写照。


  生物物理学“拓荒者”终成科海一星


  在浙江大学,贝时璋先后教过普通生物学、普通动物学、组织学、胚胎学、比较解剖学、遗传学、动物生理学等课程,同时又从事相关科学研究。由于贝时璋不仅对当时前沿的实验生物学有广泛深入的研究,还具有坚实的传统生物学的基础。他讲课时,讲授的内容详实,条理清晰,论点精辟,剖析透彻,深入浅出地突出各类生物在进化上的联系,使学生容易融会贯通。同时,贝时璋的板书勤而端正,他在黑板上能绘制出精美细致的图表,还能将成百上千个骨头、神经肌肉和血管等的拉丁文名称背得滚瓜烂熟,常常使学生们惊叹不已。在浙江大学20年,贝时璋先后担任副教授、教授、系主任、理学院院长,培养了众多学生,有力地推进了我国生物科学的发展。


  中华人民共和国成立后,1950年,贝时璋离开浙江大学到上海中国科学院实验生物研究所任研究员兼所长。1954年1月,中国科学院建立学术秘书处,贝时璋被调任学术秘书处学术秘书。同年,贝时璋将实验室迁往北京。他是组建中国科学院最初的倡议者之一,曾参与制定了新中国科学事业发展的很多重要规划。


  生物物理学是20世纪中叶以后逐渐形成的一门新兴边缘学科。早在20世纪40年代,贝时璋就洞察到物理学和生物学相互渗透的大趋势,深信生物学必将从描述性科学向定量性科学转变。因此,他在研究细胞和染色体、发育和再生等生物学问题的同时,还坚持自学高等数学,并不断充实自己的物理学和化学知识。到了50年代,他匠心独运地组织物理学家、化学家和数学家合作共事,把物理科学的思想、方法和概念运用到生命科学研究中去。于是,生物物理学便在中国应运而生了。


  1958年,在中国科学院领导下,由贝时璋负责在北京实验生物研究所基础上改建成中国科学院生物物理研究所,贝时璋任研究员兼所长。这标志着生物物理学作为一门独立的学科在中国正式确立,并为其后的蓬勃发展奠定了坚实基础。贝时璋不仅创建了生物物理研究所,而且创建了中国科技大学生物物理系,为中国生物物理学的发展培养了大批人才。


  1964年,贝时璋领导了全国第一届生物物理学学术会议,并在大会上报告了“生物物理学中的若干问题”,指出生物学与物理学相结合是自然科学发展的必然趋势,这种结合会像生物学与化学结合那样,在生物学领域将产生一系列重大发现。在他的领导下,1980年在北京成立了中国生物物理学会,贝时璋当选为中国生物物理学会理事长,1983年后,他担任中国生物物理学会名誉理事长。1985年,《生物物理学报》创刊,耄耋之年的贝时璋担任了主编。


  出任生物物理研究所所长期间,贝时璋注重发展学科交叉研究,组织物理学、化学、数学和工程技术专家一起工作。为适应中国原子能事业发展的需要,贝时璋开创了放射生物学研究,建立了核试验落下灰监测站和天然放射性测量技术。在国际航天事业刚起步之际,贝时璋又高瞻远瞩地创建了宇宙生物学研究室,与有关部门合作,在1964到1966年两年间发射了5枚生物探空火箭,并成功回收了搭载的生物样品和实验动物。


  经历了近一个世纪的探寻,贝时璋说:“我现在对生命的本质问题可以发表意见了,我是将天文、物理、化学、生物、哲学结合起来,探讨生命的本质,而这种深刻而立体的认识与年轻时是不能相比的,那时可能只对一个单薄的独立的生命感兴趣。”贝时璋现在还在从事细胞重建的研究,他坚定地认为,21世纪是生命科学全面深入发展的时代,人类追求长寿已不再是一种梦想。


  鉴于贝时璋在科学上的突出成就,2003年,国际小行星中心和国际小行星命名委员会根据中国国家天文台的申报,正式批准将该台于1996年10月10日发现的、国际永久编号第36015的小行星命名为“贝时璋星”。


  乐融融的“学术之家”


  踏进贝时璋的家,觉得从房子、家具布置到他的用品都显得过于俭朴。贝时璋说:“学问要看胜似我的,生活要看不如我的。”作为大师级的科学家,贝时璋的家里自然有浓重的学术气氛。他的4个子女都已成才,长女是医学教授,长子是地质学教授,次女是土木工程师,幼子少年时因病没上大学,自学成才,现在是电子学高级工程师。他的一个孙子大学毕业后,为方便照顾爷爷,特地就近在北京一个研究所工作。


  熟悉贝时璋的人知道,贝时璋拥有这么一个人人称羡的家,饱含着夫人程亦明的心血。长期以来,程亦明是贝时璋精神上的强大后盾,不仅为他营造了一个大后方,同时也是他亲密的伙伴和同行。


  程亦明于1904年生于江苏苏州,因家庭贫寒,她靠奖学金和半工半读读完大学。1928年,她毕业于南京金陵女子大学生物系,先后在宁波女中、苏州?华女中担任生物学、英语等教学任务。1931年她和贝时璋教授结婚后,去杭州女中任生物学教师,把事业和家庭协调得很和谐。


  抗战期间随浙江大学转移到贵州遵义时,程亦明发现贵州的小学教学水平很差,就和蔡邦华教授的夫人、谈家帧教授的夫人共同申请,办了个子弟小学,她们自己教课。浙江大学的许多子弟都曾在这座小学以及附属中学读过书。


  1995年8月,91岁的妻子程亦明与世长辞。从1996年起,贝时璋不再去实验室了,开始在家里工作,每天工作3小时。不能到实验室亲自做实验,他就坚持阅读书刊,及时了解国内外科技信息和动态,还经常写笔记和短文,工作是老人一生中最大的快乐。


  目前,贝时璋做的工作主要有两件,一是继续对他建立的“细胞重建学说”及其与之相关的重要生命科学课题,进行深入的理论探索与研究。为此,研究所专门给他配备了一名助手,帮他摄影、摄像、做文字整理。贝时璋说,他要把进行这项工作的思路和探索研究得到的认识作为“备忘录”,交给研究所和国家,如果能够给他们一些参考也就心满意足了。二是回顾和总结他从事科研和教学80年的体会与经验,以及他创建并领导生物物理研究所的建所思想与实践,他把这件工作称作“回忆录”,同样也要交给研究所和国家。


  “科学老寿星”的科学长寿路


  随着苏步青院士、陈省身院士先后作古,1903年出生的贝时璋院士成为大陆惟一健在的、1948年遴选的中央研究院第一批院士,也是最年长的中国科学院院士。现在这位百岁院士依然精神矍铄、思维敏捷、身体健康,而且仍在继续工作。


  贝时璋的味觉、嗅觉和触觉功能都很好,只是听觉和视觉功能稍差。


  他的思路清晰,也比较健谈。小儿子贝德常风趣地说:“爸爸太激动了,话说时经常刹不住车。”


  贝时璋一生没有生过大病,98岁之前没有住过医院。平常几乎从来不打针吃药。现在,惟一使他感到不舒服的是经常便秘。


  总结自己的长寿经验时,他认为主要得益于4个方面:淡泊名利,宽厚待人,适当运动,注意营养。老人的养生之道值得人们深思。


  以前去办公室上班时,老人起得很早,吃完早饭便步行上班,七点半准时到实验室。如果碰上下雨天,他就提前出发,绝不会因为天气而迟到1分钟。中午下班,他总是迟一点离开实验室,等路上行人和车辆少了,才高高兴兴地回家,这的确是一个保护自己的好方法。


  从中关村北一条街的住所到中科院生物物理研究所,来回3000步,这条路贝时璋走了整整40年。今天,这位年逾百岁的资深院士虽说已不再往返于这两地之间,但前几年,他仍坚持每天在自家室内、走廊和阳台上走3000步。他还编了一套操,按摩手脚、头部,活动身体各个关节,每天操练两次。这两年,进入冬天,每天早晨在卧室走10分钟,坐在床上练10分钟,白天再到走廊、客厅走一走。104岁了,走路不用人搀扶,与人握手时还是那么有劲。


  从小就热爱劳动的贝时璋始终坚持自己料理生活,尽量减少别人的负担。每天起床后,整理卧室兼工作室,收拾床,抹桌椅板凳,至今贝时璋仍坚持洗自己的内衣裤、袜子和手帕。


  在饮食上,他的原则是早上吃得饱,中午吃得好,晚上吃得少;不挑食,荤素搭配,吃饭讲究蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质的含量。他认为蛋白质很重要,脑子要用蛋白质来补,吃得太少对脑子影响很大。至于口味,贝时璋惟一的要求是清淡。除了注意营养搭配外,贝时璋一日三餐,基本不吃零食;除水果外,也不吃生冷食物。饭菜全吃热的,所以从来不闹肠胃病。


  他也从不吃补药和营养品,只是每天坚持吃4片复合维生素B、6片维生素C。贝时璋根据自己的细胞重建理论,维持好细胞解体和细胞重建的平衡,是对抗肿瘤和心血管疾病以及维持和提高脑功能的重要环节;而细胞解体和细胞重建的平衡,是靠机体氧化、还原系统作用的平衡来维持。吃一定量的复合维生素B和维生素C,就可以维持氧化、还原系统作用的平衡,从而可以对抗肿瘤和心血管疾病以及维持和提高脑功能,保持健康。


  贝时璋喜欢和年轻人相处,在他身边总是活跃着一群年轻人,贝时璋和他们在一个课题上共同研究交流,合作非常愉快。贝时璋认为年轻人朝气蓬勃,奋发向上,头脑敏捷,接受新鲜事物快,多和年轻人交朋友,能使老年人萌发童心,从而调节心理,保持愉快心情,消除孤独、寂寞、烦躁、忧郁等不利于健康的情绪。这就是一位世纪老人、一位生物学家对于生命本质的诠释。

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