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2005世界物理年科普系列报告会
——“物理学和生命科学”报告

中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所 冼鼎昌先生

三、冼鼎昌先生作题为“物理学和生命科学”的
  科普报告 5.物理学极大地推动了生物学

  在过去的一个世纪里,物理学家是生物学家坚定的盟友。物理学的进展极大地推动了生物学的进展。比方说X光、衍射、电子显微镜、原子示縦、核磁共振,还有同步辐射。所有这些使得生命科学的研究速度、精度、可能性有了极大的提高。
  这是一个很有说服力的图,每个礼拜可以在网上查得到,世界上有一个蛋白数据库,假如找出一个蛋白结构,把这个结构送到数据库里备案,蛋白质的数目和联度。五千个蛋白、一万、一万五、两万、两万五、三万、三万五。在1980年以前,库里蛋白质的数目是极为可怜的,是几百个。在科学上发展了同步辐射,用这种新手段,有可能极地大改进这个状态。当时做可行性研究到底行不行,1980年,证明确实可以,而且这个方法发展的很快。到1990年的时候还不到一千个,但是已经被1980年好的多。2000年已经到了一万四,因为科学上的发展,物理学极大地推动了。一直到几个礼拜以前我写这个报告,2005年3月8号的时候已经有三万个。红色的是当年提供的新蛋白数目,红色的也是在不断地增长,而且增长的很快,好像是指数的增长,现在科学的进展给生命科学的研究一个极大的支持。
  现在研究蛋白质结构的手段主要是两种。一个是X光衍射,80%的新结构都是用X光衍射做出来的,而且几乎都用同步辐射这种新的手段。还有核磁共振,大概有15%是用核磁共振。80加15,还有5%是中子。   为什么用同步辐射?23年做出来一个蛋白,现在几个钟头就可以做完。不同量子的概念,23年是多少个钟头?
  中国造了一个北京同步辐射装置,在玉泉路那儿。所谓同步辐射,就是电子在一个环里打转的时候,放出一个光,这个光就是同步辐射,拿来研究生命科学是非常好的。储存环就在这个环里,两个实验大厅,现在正在做第三个实验大厅。
  同步辐射的光束线,同步辐射是从这个地方引到实验站里,实验站的探测器和样品台,关起门来,用计算机控制就可以测它的结构。
  全国各个地方的生命科学家都跑到这个地方来做实验,得了很多结构,这是得到结构的一部分。
  各位同学和老师有兴趣的话,可以通过俱乐部或者科学院去联系参观,这个研究所大家都可以申请去做实验,而且经常会接待参观的观众。
  二十世纪生物学的最大进展是把这门科学建立在分子的水平上。推测从有限的手段,从比较宏观的分析,把它放在分子的水平上。假如问二十一世纪生物科学有什么前沿,回答是这样的,主要的探索将是通过蛋白质结构,是什么结构,这个结构是如何改变的,来了解生命功能是怎样产生的。这是个多学科共同努力的过程,可以预期,物理学将继续发挥关键的作用。
  这些努力是为了人类了解自己的需要,也是为了人类和衰老与疾病斗争的需要。前一阵有些报道危言耸听,就是我们什么时候衰老,什么时候得病,什么时候死,在某个意义上说基因都有一些指令,有点危言耸听,不过要证明它是荒谬的就要通过实验来证明。相信中国的许多有才华的年轻人将走进这个领域里。我敢肯定,今天在场的各位年轻的同学,一定有人走到这个领域,而且做出贡献。
  谢谢。