2005世界物理年科普系列報(bào)告會 ——“物理學(xué)和生命科學(xué)”報(bào)告 中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院高能物理研究所 冼鼎昌先生
在過去的一個(gè)世紀(jì)里,物理學(xué)家是生物學(xué)家堅(jiān)定的盟友。物理學(xué)的進(jìn)展極大地推動了生物學(xué)的進(jìn)展。比方說X光、衍射、電子顯微鏡、原子示縦、核磁共振,還有同步輻射。所有這些使得生命科學(xué)的研究速度、精度、可能性有了極大的提高。 這是一個(gè)很有說服力的圖,每個(gè)禮拜可以在網(wǎng)上查得到,世界上有一個(gè)蛋白數(shù)據(jù)庫,假如找出一個(gè)蛋白結(jié)構(gòu),把這個(gè)結(jié)構(gòu)送到數(shù)據(jù)庫里備案,蛋白質(zhì)的數(shù)目和聯(lián)度。五千個(gè)蛋白、一萬、一萬五、兩萬、兩萬五、三萬、三萬五。在1980年以前,庫里蛋白質(zhì)的數(shù)目是極為可憐的,是幾百個(gè)。在科學(xué)上發(fā)展了同步輻射,用這種新手段,有可能極地大改進(jìn)這個(gè)狀態(tài)。當(dāng)時(shí)做可行性研究到底行不行,1980年,證明確實(shí)可以,而且這個(gè)方法發(fā)展的很快。到1990年的時(shí)候還不到一千個(gè),但是已經(jīng)被1980年好的多。2000年已經(jīng)到了一萬四,因?yàn)榭茖W(xué)上的發(fā)展,物理學(xué)極大地推動了。一直到幾個(gè)禮拜以前我寫這個(gè)報(bào)告,2005年3月8號的時(shí)候已經(jīng)有三萬個(gè)。紅色的是當(dāng)年提供的新蛋白數(shù)目,紅色的也是在不斷地增長,而且增長的很快,好像是指數(shù)的增長,現(xiàn)在科學(xué)的進(jìn)展給生命科學(xué)的研究一個(gè)極大的支持。 現(xiàn)在研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的手段主要是兩種。一個(gè)是X光衍射,80%的新結(jié)構(gòu)都是用X光衍射做出來的,而且?guī)缀醵加猛捷椛溥@種新的手段。還有核磁共振,大概有15%是用核磁共振。80加15,還有5%是中子。 為什么用同步輻射?23年做出來一個(gè)蛋白,現(xiàn)在幾個(gè)鐘頭就可以做完。不同量子的概念,23年是多少個(gè)鐘頭? 中國造了一個(gè)北京同步輻射裝置,在玉泉路那兒。所謂同步輻射,就是電子在一個(gè)環(huán)里打轉(zhuǎn)的時(shí)候,放出一個(gè)光,這個(gè)光就是同步輻射,拿來研究生命科學(xué)是非常好的。儲存環(huán)就在這個(gè)環(huán)里,兩個(gè)實(shí)驗(yàn)大廳,現(xiàn)在正在做第三個(gè)實(shí)驗(yàn)大廳。 同步輻射的光束線,同步輻射是從這個(gè)地方引到實(shí)驗(yàn)站里,實(shí)驗(yàn)站的探測器和樣品臺,關(guān)起門來,用計(jì)算機(jī)控制就可以測它的結(jié)構(gòu)。 全國各個(gè)地方的生命科學(xué)家都跑到這個(gè)地方來做實(shí)驗(yàn),得了很多結(jié)構(gòu),這是得到結(jié)構(gòu)的一部分。 各位同學(xué)和老師有興趣的話,可以通過俱樂部或者科學(xué)院去聯(lián)系參觀,這個(gè)研究所大家都可以申請去做實(shí)驗(yàn),而且經(jīng)常會接待參觀的觀眾。 二十世紀(jì)生物學(xué)的最大進(jìn)展是把這門科學(xué)建立在分子的水平上。推測從有限的手段,從比較宏觀的分析,把它放在分子的水平上。假如問二十一世紀(jì)生物科學(xué)有什么前沿,回答是這樣的,主要的探索將是通過蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),是什么結(jié)構(gòu),這個(gè)結(jié)構(gòu)是如何改變的,來了解生命功能是怎樣產(chǎn)生的。這是個(gè)多學(xué)科共同努力的過程,可以預(yù)期,物理學(xué)將繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵的作用。 這些努力是為了人類了解自己的需要,也是為了人類和衰老與疾病斗爭的需要。前一陣有些報(bào)道危言聳聽,就是我們什么時(shí)候衰老,什么時(shí)候得病,什么時(shí)候死,在某個(gè)意義上說基因都有一些指令,有點(diǎn)危言聳聽,不過要證明它是荒謬的就要通過實(shí)驗(yàn)來證明。相信中國的許多有才華的年輕人將走進(jìn)這個(gè)領(lǐng)域里。我敢肯定,今天在場的各位年輕的同學(xué),一定有人走到這個(gè)領(lǐng)域,而且做出貢獻(xiàn)。 謝謝。