貝時璋,實驗生物學家,細胞生物學家,教育家。我國細胞學、胚胎學的創始人之一,我國生物物理學的奠基人。早年從事無脊椎動物實驗胚胎學和細胞學的研究,對細胞數恆定動物與再生的關係作了深入的研究;30年代初發現了中間性豐年蟲,並觀察到其雌雄生殖細胞的相互轉化現象;70年代提出了細胞重建學說。重視交叉學科,致力於我國生物物理學的發展,先後組織開拓了放射生物學、宇宙生物學、仿生學、生物工程技術、生物控制論等分支領域和相關技術,並培養出一批生物物理學骨幹人才。
貝時璋,1903年10月10日出生在浙江省鎮海縣濱臨東海的憩橋鎮上,祖輩靠打魚為生,父親是德商洋行的一位職員。貝時璋12歲隨父親外出求學。先在漢口的德華學校,後到上海的同濟醫工專門學校德文科讀中學。1921年在同濟醫工專門學校的醫預科畢業後到德國留學,先後就讀於福萊堡、慕尼黑和土濱根大學。1928年3月在土濱根大學畢業,並得自然科學博士學位。貝時璋在德國的八九年,受到德國傳統的嚴格的生活規律和深刻的學術思想的薰陶,對他以後的科研生涯有很大的影響。在土濱根大學畢業後留校任助教,在著名的實驗生物學家J.W.哈姆斯(Harms)指導下從事科學研究。1929年秋回國。1930年4月在杭州籌建浙江大學生物系,8月被聘為副教授。辦系伊始,缺乏師資,貝時璋開出組織學、胚胎學、無脊椎動物學、比較解剖學、遺傳學等等課程。除講課外貝時璋堅持科學研究,即使在抗日戰爭期間,浙江大學西遷內地,生活和工作條件極差,仍孜孜不倦地從事科學探索,為浙大生物系培植了濃厚的學術科研氣氛。在浙江大學20年,他先後擔任副教授、教授、系主任、理學院院長,培養了眾多學生,推進了我國生物科學的發展,影響深遠。
中華人民共和國成立後,為協助籌建中國科學院,他奔走於北京、杭州之間。1950年離開浙江大學到上海中國科學院實驗生物研究所任研究員兼所長,1954年,貝時璋為參加科學院學術秘書處工作,將實驗室遷往北京。1957年成立北京實驗生物研究所,他任研究員兼所長。1958年在該所基礎上又改建為生物物理研究所,任研究員兼所長,直到1983年改任名譽所長。
貝時璋學識淵博,治學嚴謹,對工作認真負責,一絲不苟,學術兼職很多。1958年起兼中國科技大學生物物理系主任;1978年至1982年兼中國科技大學研究生院生物教學部主任;1978年至1984年任中國動物學會理事長;1980年至1983年任中國生物物理學會理事長,1983年至1986年任該學會名譽理事長;1958年至1983年任《中國科學》編委、副主編;1980年至今為《中國大百科全書》生物卷編委會主任;1984年至今為《中國大百科全書》總編委會副主任。貝時璋對分擔的工作,無不奮力完成。如為國務院科學技術規劃委員會和中國科學院制訂各種近期或長遠規劃,尤其在1956年制訂的12年科學技術發展遠景規劃,1973年受當時科學院領導委託撰寫的「科學技術基本建設」的建議以及參加制定1977年國家8年科學規劃時,均全力以赴。
由於貝時璋在科學上的突出成就,1948年當選為中央研究院院士,同年被邀任荷蘭國際胚胎學研究所研究員,1949年被選為荷蘭國際胚胎學研究所委員,1955年被聘為中國科學院生物學部委員。他曾多次以科學家或科學組織者身份出訪蘇聯、英國、瑞典、加拿大、美國、法國、義大利、奧地利、捷克、匈牙利、尼泊爾、巴基斯坦、越南等國,尤其1972年在中美關係僵持20餘年後,他率領中國科學家代表團,作為友好使者訪問了美國。
貝時璋在近70年的科研及教學生涯中,為我國的科學事業做出了重大的貢獻。
我國現代生物學的早期教育家
貝時璋在德國學習、研究和任教期間,獲得了堅實的生物學、數學、化學和物理學的知識,學會了實驗生物學的方法和顯微操作技術,積累了研究工作的經驗,同時也形成了自己的學術思想和工作作風。他工作細緻,謙虛謹慎,治學嚴謹,條理清楚,多做少說,是一位受人尊敬和愛戴的學者和教授。他在浙江大學講授的課程內容詳實,條理清晰,配合講解在黑板上繪出精美細緻的圖表以及能記得成百上千個骨頭、神經肌肉和血管等的拉丁名稱,使學生們驚嘆不已。一堂課下來,同學們的筆記已成為很好的講義了。由於貝時璋不僅對當時前沿的實驗生物學有廣泛深入的研究,同時又具有堅實的傳統生物學的基礎,因此他的教學內容的一大特點是精闢、透徹、融會貫通。如在講無脊椎動物學、脊椎動物學以及胚胎學等課程時,都是從低等動物到高等動物,從系統的、進化的觀點來闡明問題,並將解剖、生理和發育等等綜合起來,給學生們以綜合、比較和系統的概念。這種全面看問題的教學思想和方式,對學生們求知和思考問題起了積極的影響。他給研究生開設的課目,如實驗形態學,往往將當時的研究趨向和問題作出論述和評價,不僅引起學生們探索自然的興趣,也給他們從事科研工作以啟蒙教育。
在教學的同時,貝時璋還進行科研。他進行科研時,對選題、選材以及問題的分析等有獨到見解。對實驗材料的選擇,他儘量取用能解決問題而又便於獲得的。在德國時他的老師讓他用寄生在家鼠盲腸裡的線蟲進行細胞常數的研究,他卻建議改為醋線蟲,因為後者便於培養和觀察。又如在研究蝦眼柄激素時,他採用帶色素細胞的胸甲片作生物活性鑑定,非常直觀。在選題上,他往往選擇一些未解決的經典問題或當時學科發展中的某些焦點,著眼於研究工作的意義。
貝時璋在浙江大學生物系辛勤耕耘20年。當他1950年調到中國科學院時,浙江大學生物系已聞名全國,這和貝時璋的貢獻是緊密聯繫在一起的。
在浙江大學的20年中,他培養出不少著名的實驗生物學家,如朱壬葆、江希明、姚鑫、陳士怡、王祖農、陳啟鎏、朱潤、徐學崢等,以及在教學、科研戰線上眾多的教授和研究人員。
我國實驗生物學的先行者
當貝時璋在德國土濱根大學學習和任助教時,就開始研究無脊椎動物的個體發育和再生等問題。當時他在哈姆斯教授指導下研究了線蟲(Anguillula aceti)的生活史、個體發育、細胞常數和再生等。回國後在浙大又開展了輪蟲(Brachionus pala)的細胞常數和再生之間的關係的研究。哈姆斯於1925年提出了整個生物界分為三種類型,即穩定的(Stable)、半穩定的(Semistable)和不穩定的(Labile)。貝時璋發現了穩定類型的動物在成長後不能再生,如線蟲、輪蟲等,其體細胞數是恆定的。這個發現,既說明了不再生的動物在個體發育過程中體細胞的分化早已定型,又為研究其它兩個類型的個體發育提供了新的探索途徑。1929年德國W.施萊普(Schleip)和1936年德國E.考舍特(Korschelt)在他們的名著中,均引用了貝時璋的論文結果。
從1930年開始到1946年,貝時璋和他的學生從激素、染色體、細胞學等多種角度開展實驗生物學的研究。如小蝦眼柄激素在不同溫度和不同濃度下對其色素細胞的影響;雙翅目昆蟲搖蚊(Chironomus)幼蟲變態過程中咽側體結構和功能的變化,環節動物(Stylariafossularis)的再生、再生與自然分裂的關係以及在不同溫度下分裂與解體的關係,線蟲(Cosmocerca sp)染色體的結構和行為,包括染色質異固縮與染色質削減的關係、異染色質和染色中心的形成,未分化細胞和生殖細胞的染色體結構、染色體的極性、異染色質的結合能力等。這些研究成果分別發表在《浙江大學科學報告》、《中國實驗生物學雜誌》、《科學記錄》、《科學》以及德國、美國和英國的有關期刊上。
30年代初,實驗生物學是生物學的前沿。貝時璋初到浙大籌建生物系時,就明確建議該系以發展實驗生物學為主,為此他培養了眾多實驗生物學學生。而他本人在這一期間所從事的研究工作,就是以物理化學的觀點用實驗方法(包括用吹制的玻璃器作微操作的技術)和實驗手段來研究和探索。他同時在國內倡導實驗生物學,發起和支持羅宗洛教授主編的外文版《中國實驗生物學雜誌》以作國際交流,他自己也把學術論文投給這個刊物發表。貝時璋不愧是我國實驗生物學的先行者。
我國生物物理學的奠基人
貝時璋一向關注國際科技動態,重視發展交叉學科。50年代初期就率先招收2位化學專業人員和他一起搞研究工作。當時貝時璋在實驗生物研究所發生生理室開展了小蝦眼柄激素中主要有效成份的提取,並進一步研究激素對靶細胞在分子水平上的作用機理。他用小蝦的連帶著上皮色素細胞的頭胸甲片作生物活性檢定,方法極為巧妙,觀察到一些有意義的現象。例如10-5的提取濃度即起作用,而且不是一種單純的分子在起作用;且證明鎘二價金屬離子也具有激素的相同效果等等。1963年10月,貝時璋在上海實驗動物學專業學術討論會上介紹「分子生物學」這個新領域,他詳細論述了當時國際上分子水平的研究工作,並且認為:「實驗動物學要是向分子生物學的發展道路奮勇前進,那末發展速度可能會更快,對整個生物科學的理論和實踐可能會作出更多更大的貢獻。」貝時璋的這個想法始於40年代初期,由此可見貝時璋在科學上的高瞻遠矚和預見性。
在籌建北京實驗生物研究所時,貝時璋由於重視學科之間的交叉滲透,自身又有較好的數理基礎,因此提出要物理學和數學的人員共同參與研究。1958年中國科學院採納了貝時璋的建議,在他所領導的北京實驗生物所的基礎上改建成生物物理研究所。在生物物理所創建的最初幾年中,貝時璋對每一個研究室的建立都傾注了全部心血。第一個成立的是放射生物學研究室,然後是宇宙生物學研究室、生物的結構和功能研究室以及生物工程技術研究室。1959年底貝時璋又提出成立了一個直屬所的理論研究組,除他自己參加外,還組織了三名專業分別為生物、數學和理論物理的研究人員,著重研究生物控制論、資訊理論和量子生物學。隨著科研的進展,這些室組的工作都有了新的發展。
1964年,貝時璋在第一屆全國生物物理學學術會議上所做的大會報告《生物物理的若干問題》中,首先提到學科相互滲透的意義,說明了生物和物理兩學科結合的前景,並提出生物物理學的主要任務之一為研究生命的基本性質,並闡述了較重要的生命基本性質是:生物的聚集態、生物的自複製和生物的能量轉化。1980年在全國生物物理學會成立大會上,他作了《對我國生物物理學發展的幾點希望》的報告,提出了6個問題:生物系統中力的作用、生物所利用的基本粒子、生物的一些物理性質、生物膜與液晶、生物水和生物的自組織,並透徹地闡明了研究的意義。1988年在生物物理所成立30周年的學術報告會上,貝時璋又做了《在生物物理學研究中值得注意的幾個問題》的報告,再次談到生命的本質、生命世界的自組織和生物物理與生物工程學。從上述各篇報告中可以看到,貝時璋提出的生物物理學應該研究的內容都是最根本的、觸及最深層的理論問題。目前貝時璋正著手撰寫《生命的本質》一書,他期望我國生物物理學研究最終會在解開「生命的本質」之謎上結出碩果。
我國放射生物學的開拓者
50年代末,我國的原子能事業發展很快,隨之而來的有一系列問題需要生物學配合研究,例如究竟人對放射性本底的最大耐受劑量是多少,如何測量放射性本底,內照射對人類的危害如何,有無排出方法,長期小劑量外照射對人的危害如何,照射後在生理生化方面的原初和長期效應如何,用什麼藥物作放射防護,能否控制甚至利用它造福人類等,這些都是生命科學中的重要問題。1960年2月7日到11日,在北京香山飯店召開了全國放射生物學工作會議,貝時璋作為領導小組成員之一作了有關放射生物學和放射醫學的報告。當時我國放射生物學和放射醫學研究還處在萌芽階段,這個會議對全國的有關工作起了推動作用。
1958年成立生物物理所後,第一個建立的就是放射生物學研究室,貝時璋作為所長,特別關心這個領域的工作,他與同事和學生們一起,為這個研究室的內容作了精心設計。該研究室除了有放射性原初反應、放射形態、生理、生化效應、小劑量長期累積效應、劑量測定、生物防護和食物保鮮等一系列研究外,還成立了一個放射生態學研究組(該組以後獨立成為一個研究室)。為了測量全國的放射性本底。測量站遍布大江南北,北起黑龍江、南至海南島,共有18個站,測量了各種樣品,監測到本底的漲落情況,了解到鄰國試驗核武器的實況,不但完成了國家當時交給的任務,並且建立了測定方法,獲得了基本數據,建立起一支放射生態學隊伍,填補了我國空白,這是我國一項重要的環保基本建設。
生物物理所在猴子身上進行的長期小劑量照射的生物效應的研究,開展最早,時間延續最長,所測的生理生化指標亦最多,積累了大量珍貴的數據。
生物物理所的放射性本底調查獲1978年全國科學大會獎,小劑量長期輻射效應實驗研究獲1978年中國科學院重大科技成果獎。
1963年8月28日到9月12日,國家科委召開了全國放射生物學和放射醫學學術會議,貝時璋在會上作了《我國放射生物學放射醫學的現狀和展望》的報告。這次會議共收到論文693篇,從1960年2月工作會議到這次開會僅僅3年半時間,就有這樣多的論文,足以說明1960年會議已經引起全國有關人士的高度重視。貝時璋為此作出了默默的奉獻。
1983年貝時璋在生物物理學第四屆全國學術會議上作了《在生物物理的研究中要重視環境物理因素對生物的作用》的報告,其中特別提到生命的本質「有些在通常環境下不能充分顯示出來,從而影響了許多生物規律難以探索和闡明,沒有特殊環境作比較,對生命的認識,就不能很深刻。因此,為了更好地揭露生命的奧秘,徹底地了解生物的規律,放射生物學的進一步發展是非常必要的。」由此可見,貝時璋對開展放射生物學研究的重要意義是多麼重視。他為本領域的開拓和發展建立了功勳。
細胞重建學說的創始人
早在1932年春,貝時璋在杭州郊區松木場稻田採集到的豐年蟲(Cirocephalus nankinensis)中,就發現了中間性(intersex)個體。這是首次被報導。貝時璋不僅根據染色體和第二性徵將這些中間性個體分為5種類型,並研究了它們性轉變過程中生殖細胞的變化,觀察到細胞的解體和細胞的重新形成。這是貝時璋一生中最重要的一項研究成果,即建立細胞重建學說的創始性成果。1934年貝時璋在浙江大學生物系的一次討論會上報告了這些現象和自己對細胞增殖可以通過細胞重建的方式的看法。後因抗戰,浙江大學內遷,並且沒有合適的期刊可以投稿,所以直到1942年《科學記錄》(Science Record)創刊才得以正式公開發表。值得提出的是,貝時璋在浙大遷到江西泰和、廣西宜山和貴州湄潭期間(1938—1946年),他仍以頑強的毅力,在艱苦的條件下孜孜不倦地對組織切片進行顯微鏡觀察、繪圖、記錄和閱讀有關文獻。
到中國科學院工作後,1970年他又重新開展這方面的工作。儘管70年代在細胞重建研究工作上遇到種種疑議,但他有足夠的信心和力量堅持下去。在生物物理所內成立了一個細胞重建研究組,人力、物力比30年代時大大地改觀了;研究內容亦由過去只以一種豐年蟲為研究對象,擴大到雞胚、小鼠骨髓、沙眼衣原體以及大豆根瘤菌等多種研究對象,研究手段除過去僅用光學顯微鏡觀察外,增加了電子顯微鏡、顯微縮時電影、相差定位、放射自顯影、螢光偏振、雙螢光標記能量轉移、螢光漂白恢復、拉曼光譜以及多種生化方面的新技術、新方法、新儀器。研究組20餘人經過10餘年的艱苦努力,對細胞重建有了較系統的認識,可以概括為下列6個方面:(1)細胞重建是一個自組織的過程。只要具備組成的物質基礎和合適的環境,在生物體內或在離體培養的、不存在細胞的製備中,都有可能發生細胞重建或核重建。(2)細胞重建在自然界內廣泛存在。不僅真核細胞能重建,原核細胞也能重建;不僅生殖細胞能重建,胚胎的或成長的體細胞也能重建。(3)在雞胚卵黃顆粒和豐年蟲卵黃顆粒內有DNA、組蛋白和染色質,在合適的環境下能重建細胞。染色質不是細胞核獨有的物質,卵黃顆粒也不是沒有生命的細胞內含物。(4)細胞和細胞核可以從細胞質重建。說明細胞質、細胞核之間本來就沒有什麼森嚴的壁壘。(5)細胞重建很可能是地球上細胞起源在今日生命世界的反映,是簡單生命形態發展為細胞的漫長過程的一個縮影。細胞重建的研究有助於生命進化的闡釋,(6)細胞分裂是「閉鎖性」的繁殖,在重建過程中和它的環境是以細胞膜隔離的。細胞重建是「開放性」的繁殖,在重建過程中細胞組分始終和周圍環境打成一片。把細胞分裂和細胞重建結合起來研究,把模擬和誘導自組裝結合起來研究,對改變細胞的結構和性質,對改造細胞的性狀、選優汰劣、控制定向生產提供新的手段和途徑。也就是說,這項研究對促進和發展細胞工藝和細胞工程具有重要意義。
1988年科學出版社出版了細胞重建的第一集論文集包括24篇論文,第二集正在編寫中。1983年拍攝了「細胞重建」的科普電影,獲第五屆中國電影最佳科教片金雞獎,並被譯成外語片在國際科教和醫學科學電影節上放映,先後獲得兩次金質獎。細胞重建的研究在國內外都有很大的影響。貝時璋深知科學上的重大理論要被人們普遍地接受,必須經過長期的探索和實踐的驗證,因此他和他的研究組仍在努力鑽研這個重大問題,以期進一步驗證細胞重建在有機界是普遍存在的。
貝時璋處事嚴謹穩健,待人謙和寬厚,生活清白自守。由於對科研事業的執著追求,因此總是從早到晚不停地工作,鍥而不捨,一絲不苟,他曾經說:「只要你對科研工作有了濃厚的感情,就會在生活中得到快樂和幸福。」這也就是他自身的真實寫照。他雖已89歲高齡,仍是風雨無阻地走著到研究所工作,雖然聽力下降,可是貝時璋風趣地說:「這樣更好,可更安靜地工作了。」
貝時璋在中華人民共和國成立後擔任了第一屆至第六屆全國人民代表大會代表,並擔任了第三屆至第六屆的全國人民代表大會的常務委員。1978年光榮地加入了中國共產黨。他把自己的工作、事業全部獻給了共產主義,獻給了社會主義祖國,也獻給了全人類。
簡歷
1903年10月10日 出生於浙江省鎮海縣。
1921年 畢業於上海同濟專門學校醫預科。
1921—1928年 就讀於德國福萊堡、慕尼黑、土濱根等大學,獲土濱根大學自然科學博士學位。
1928—1929年 任德國土濱根大學動物系助教。
1030—1950年 任國立浙江大學生物系副教授、教授,先後兼任生物系主任、理學院院長。
1950—1956年 任中國科學院上海實驗生物學研究所研究員兼所長。
1956—1958年 任中國科學院北京實驗生物學研究所研究員兼所長。
1958—1983年 任中國科學院生物物理研究所研究員兼所長。
1983年— 任中國科學院生物物理研究所研究員兼名譽所長。
主要論著
1 Shitsan Pai.Lebeuszy klus der Anguillula aceti Ehrbg.Zoologischer,1927,74.
2 Shitsan Pai.Die Phasen des Iebenszyklus der Anguillula aceti Ehrbgandihre experimentell-morphologische Beeinflussuny.Zeitschrift fur wis-senschaftliche Zoologie,1928,131.
3 Shitsan Bai.Regeneralionsversuche an Brachionus pala(Rotatorien).Sci-ence Reports of National Chekiang University,1933.
4 Shitsan Pai.Das Problem der Zellkonstanz in Beziehung zur Regenera-tion.Science Reports of National Chekiang University.1933.
5 Shitsan Pai.Diploide Intersexe bei Chirocephalus nankinensis.Science Record,1942,1:187.
6 Shitsan Pai.Uber die Tran formation der Genital-zellen bei den Chiro-cephalas-Intersexenlibid,1943,2:573.
7 貝時璋.從分子生物學看實驗動物學的發展.生物科學動態。1964(2):17—23.
8 貝時璋.生物物理學若干問題.第一屆全國生物物理學術會議彙刊,北京:科學出版社,1965:13—21.
9 貝時璋,對我國生物物理學發展的幾點希望。生物科學動態,1980(4):1—9.
10 貝時璋.在生物物理的研究中要重視環境物理因素對生物的作用,中國生物物理學會第四屆全國學術會議綜述報告.北京:科學出版社,1983.
11 貝時璋.細胞重建,第一集論文集.北京:科學出版社,1988年.
12 貝時璋.在生物物理研究中值得注意的幾個問題.生物物理學報,1989,5(2):213—218.