贝时璋——我国细胞学胚胎学的创始人之一

郑竺英

2009年11月02日12:08  

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  贝时璋,实验生物学家,细胞生物学家,教育家。我国细胞学、胚胎学的创始人之一,我国生物物理学的奠基人。早年从事无脊椎动物实验胚胎学和细胞学的研究,对细胞数恒定动物与再生的关系作了深入的研究;30年代初发现了中间性丰年虫,并观察到其雌雄生殖细胞的相互转化现象;70年代提出了细胞重建学说。重视交叉学科,致力于我国生物物理学的发展,先后组织开拓了放射生物学、宇宙生物学、仿生学、生物工程技术、生物控制论等分支领域和相关技术,并培养出一批生物物理学骨干人才。

  贝时璋,1903年10月10日出生在浙江省镇海县滨临东海的憩桥镇上,祖辈靠打鱼为生,父亲是德商洋行的一位职员。贝时璋12岁随父亲外出求学。先在汉口的德华学校,后到上海的同济医工专门学校德文科读中学。1921年在同济医工专门学校的医预科毕业后到德国留学,先后就读于福莱堡、慕尼黑和土滨根大学。1928年3月在土滨根大学毕业,并得自然科学博士学位。贝时璋在德国的八九年,受到德国传统的严格的生活规律和深刻的学术思想的熏陶,对他以后的科研生涯有很大的影响。在土滨根大学毕业后留校任助教,在著名的实验生物学家J.W.哈姆斯(Harms)指导下从事科学研究。1929年秋回国。1930年4月在杭州筹建浙江大学生物系,8月被聘为副教授。办系伊始,缺乏师资,贝时璋开出组织学、胚胎学、无脊椎动物学、比较解剖学、遗传学等等课程。除讲课外贝时璋坚持科学研究,即使在抗日战争期间,浙江大学西迁内地,生活和工作条件极差,仍孜孜不倦地从事科学探索,为浙大生物系培植了浓厚的学术科研气氛。在浙江大学20年,他先后担任副教授、教授、系主任、理学院院长,培养了众多学生,推进了我国生物科学的发展,影响深远。

  中华人民共和国成立后,为协助筹建中国科学院,他奔走于北京、杭州之间。1950年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,贝时璋为参加科学院学术秘书处工作,将实验室迁往北京。1957年成立北京实验生物研究所,他任研究员兼所长。1958年在该所基础上又改建为生物物理研究所,任研究员兼所长,直到1983年改任名誉所长。

  贝时璋学识渊博,治学严谨,对工作认真负责,一丝不苟,学术兼职很多。1958年起兼中国科技大学生物物理系主任;1978年至1982年兼中国科技大学研究生院生物教学部主任;1978年至1984年任中国动物学会理事长;1980年至1983年任中国生物物理学会理事长,1983年至1986年任该学会名誉理事长;1958年至1983年任《中国科学》编委、副主编;1980年至今为《中国大百科全书》生物卷编委会主任;1984年至今为《中国大百科全书》总编委会副主任。贝时璋对分担的工作,无不奋力完成。如为国务院科学技术规划委员会和中国科学院制订各种近期或长远规划,尤其在1956年制订的12年科学技术发展远景规划,1973年受当时科学院领导委托撰写的“科学技术基本建设”的建议以及参加制定1977年国家8年科学规划时,均全力以赴。

  由于贝时璋在科学上的突出成就,1948年当选为中央研究院院士,同年被邀任荷兰国际胚胎学研究所研究员,1949年被选为荷兰国际胚胎学研究所委员,1955年被聘为中国科学院生物学部委员。他曾多次以科学家或科学组织者身份出访苏联、英国、瑞典、加拿大、美国、法国、意大利、奥地利、捷克、匈牙利、尼泊尔、巴基斯坦、越南等国,尤其1972年在中美关系僵持20余年后,他率领中国科学家代表团,作为友好使者访问了美国。

  贝时璋在近70年的科研及教学生涯中,为我国的科学事业做出了重大的贡献。

  我国现代生物学的早期教育家

  贝时璋在德国学习、研究和任教期间,获得了坚实的生物学、数学、化学和物理学的知识,学会了实验生物学的方法和显微操作技术,积累了研究工作的经验,同时也形成了自己的学术思想和工作作风。他工作细致,谦虚谨慎,治学严谨,条理清楚,多做少说,是一位受人尊敬和爱戴的学者和教授。他在浙江大学讲授的课程内容详实,条理清晰,配合讲解在黑板上绘出精美细致的图表以及能记得成百上千个骨头、神经肌肉和血管等的拉丁名称,使学生们惊叹不已。一堂课下来,同学们的笔记已成为很好的讲义了。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,同时又具有坚实的传统生物学的基础,因此他的教学内容的一大特点是精辟、透彻、融会贯通。如在讲无脊椎动物学、脊椎动物学以及胚胎学等课程时,都是从低等动物到高等动物,从系统的、进化的观点来阐明问题,并将解剖、生理和发育等等综合起来,给学生们以综合、比较和系统的概念。这种全面看问题的教学思想和方式,对学生们求知和思考问题起了积极的影响。他给研究生开设的课目,如实验形态学,往往将当时的研究趋向和问题作出论述和评价,不仅引起学生们探索自然的兴趣,也给他们从事科研工作以启蒙教育。

  在教学的同时,贝时璋还进行科研。他进行科研时,对选题、选材以及问题的分析等有独到见解。对实验材料的选择,他尽量取用能解决问题而又便于获得的。在德国时他的老师让他用寄生在家鼠盲肠里的线虫进行细胞常数的研究,他却建议改为醋线虫,因为后者便于培养和观察。又如在研究虾眼柄激素时,他采用带色素细胞的胸甲片作生物活性鉴定,非常直观。在选题上,他往往选择一些未解决的经典问题或当时学科发展中的某些焦点,着眼于研究工作的意义。

  贝时璋在浙江大学生物系辛勤耕耘20年。当他1950年调到中国科学院时,浙江大学生物系已闻名全国,这和贝时璋的贡献是紧密联系在一起的。

  在浙江大学的20年中,他培养出不少著名的实验生物学家,如朱壬葆、江希明、姚鑫、陈士怡、王祖农、陈启鎏、朱润、徐学峥等,以及在教学、科研战线上众多的教授和研究人员。

  我国实验生物学的先行者

  当贝时璋在德国土滨根大学学习和任助教时,就开始研究无脊椎动物的个体发育和再生等问题。当时他在哈姆斯教授指导下研究了线虫(Anguillula aceti)的生活史、个体发育、细胞常数和再生等。回国后在浙大又开展了轮虫(Brachionus pala)的细胞常数和再生之间的关系的研究。哈姆斯于1925年提出了整个生物界分为三种类型,即稳定的(Stable)、半稳定的(Semistable)和不稳定的(Labile)。贝时璋发现了稳定类型的动物在成长后不能再生,如线虫、轮虫等,其体细胞数是恒定的。这个发现,既说明了不再生的动物在个体发育过程中体细胞的分化早已定型,又为研究其它两个类型的个体发育提供了新的探索途径。1929年德国W.施莱普(Schleip)和1936年德国E.考舍特(Korschelt)在他们的名著中,均引用了贝时璋的论文结果。

  从1930年开始到1946年,贝时璋和他的学生从激素、染色体、细胞学等多种角度开展实验生物学的研究。如小虾眼柄激素在不同温度和不同浓度下对其色素细胞的影响;双翅目昆虫摇蚊(Chironomus)幼虫变态过程中咽侧体结构和功能的变化,环节动物(Stylariafossularis)的再生、再生与自然分裂的关系以及在不同温度下分裂与解体的关系,线虫(Cosmocerca sp)染色体的结构和行为,包括染色质异固缩与染色质削减的关系、异染色质和染色中心的形成,未分化细胞和生殖细胞的染色体结构、染色体的极性、异染色质的结合能力等。这些研究成果分别发表在《浙江大学科学报告》、《中国实验生物学杂志》、《科学记录》、《科学》以及德国、美国和英国的有关期刊上。

  30年代初,实验生物学是生物学的前沿。贝时璋初到浙大筹建生物系时,就明确建议该系以发展实验生物学为主,为此他培养了众多实验生物学学生。而他本人在这一期间所从事的研究工作,就是以物理化学的观点用实验方法(包括用吹制的玻璃器作微操作的技术)和实验手段来研究和探索。他同时在国内倡导实验生物学,发起和支持罗宗洛教授主编的外文版《中国实验生物学杂志》以作国际交流,他自己也把学术论文投给这个刊物发表。贝时璋不愧是我国实验生物学的先行者。

  我国生物物理学的奠基人

  贝时璋一向关注国际科技动态,重视发展交叉学科。50年代初期就率先招收2位化学专业人员和他一起搞研究工作。当时贝时璋在实验生物研究所发生生理室开展了小虾眼柄激素中主要有效成份的提取,并进一步研究激素对靶细胞在分子水平上的作用机理。他用小虾的连带着上皮色素细胞的头胸甲片作生物活性检定,方法极为巧妙,观察到一些有意义的现象。例如10-5的提取浓度即起作用,而且不是一种单纯的分子在起作用;且证明镉二价金属离子也具有激素的相同效果等等。1963年10月,贝时璋在上海实验动物学专业学术讨论会上介绍“分子生物学”这个新领域,他详细论述了当时国际上分子水平的研究工作,并且认为:“实验动物学要是向分子生物学的发展道路奋勇前进,那末发展速度可能会更快,对整个生物科学的理论和实践可能会作出更多更大的贡献。”贝时璋的这个想法始于40年代初期,由此可见贝时璋在科学上的高瞻远瞩和预见性。

  在筹建北京实验生物研究所时,贝时璋由于重视学科之间的交叉渗透,自身又有较好的数理基础,因此提出要物理学和数学的人员共同参与研究。1958年中国科学院采纳了贝时璋的建议,在他所领导的北京实验生物所的基础上改建成生物物理研究所。在生物物理所创建的最初几年中,贝时璋对每一个研究室的建立都倾注了全部心血。第一个成立的是放射生物学研究室,然后是宇宙生物学研究室、生物的结构和功能研究室以及生物工程技术研究室。1959年底贝时璋又提出成立了一个直属所的理论研究组,除他自己参加外,还组织了三名专业分别为生物、数学和理论物理的研究人员,着重研究生物控制论、信息论和量子生物学。随着科研的进展,这些室组的工作都有了新的发展。

  1964年,贝时璋在第一届全国生物物理学学术会议上所做的大会报告《生物物理的若干问题》中,首先提到学科相互渗透的意义,说明了生物和物理两学科结合的前景,并提出生物物理学的主要任务之一为研究生命的基本性质,并阐述了较重要的生命基本性质是:生物的聚集态、生物的自复制和生物的能量转化。1980年在全国生物物理学会成立大会上,他作了《对我国生物物理学发展的几点希望》的报告,提出了6个问题:生物系统中力的作用、生物所利用的基本粒子、生物的一些物理性质、生物膜与液晶、生物水和生物的自组织,并透彻地阐明了研究的意义。1988年在生物物理所成立30周年的学术报告会上,贝时璋又做了《在生物物理学研究中值得注意的几个问题》的报告,再次谈到生命的本质、生命世界的自组织和生物物理与生物工程学。从上述各篇报告中可以看到,贝时璋提出的生物物理学应该研究的内容都是最根本的、触及最深层的理论问题。目前贝时璋正着手撰写《生命的本质》一书,他期望我国生物物理学研究最终会在解开“生命的本质”之谜上结出硕果。

  我国放射生物学的开拓者

  50年代末,我国的原子能事业发展很快,随之而来的有一系列问题需要生物学配合研究,例如究竟人对放射性本底的最大耐受剂量是多少,如何测量放射性本底,内照射对人类的危害如何,有无排出方法,长期小剂量外照射对人的危害如何,照射后在生理生化方面的原初和长期效应如何,用什么药物作放射防护,能否控制甚至利用它造福人类等,这些都是生命科学中的重要问题。1960年2月7日到11日,在北京香山饭店召开了全国放射生物学工作会议,贝时璋作为领导小组成员之一作了有关放射生物学和放射医学的报告。当时我国放射生物学和放射医学研究还处在萌芽阶段,这个会议对全国的有关工作起了推动作用。

  1958年成立生物物理所后,第一个建立的就是放射生物学研究室,贝时璋作为所长,特别关心这个领域的工作,他与同事和学生们一起,为这个研究室的内容作了精心设计。该研究室除了有放射性原初反应、放射形态、生理、生化效应、小剂量长期累积效应、剂量测定、生物防护和食物保鲜等一系列研究外,还成立了一个放射生态学研究组(该组以后独立成为一个研究室)。为了测量全国的放射性本底。测量站遍布大江南北,北起黑龙江、南至海南岛,共有18个站,测量了各种样品,监测到本底的涨落情况,了解到邻国试验核武器的实况,不但完成了国家当时交给的任务,并且建立了测定方法,获得了基本数据,建立起一支放射生态学队伍,填补了我国空白,这是我国一项重要的环保基本建设。

  生物物理所在猴子身上进行的长期小剂量照射的生物效应的研究,开展最早,时间延续最长,所测的生理生化指标亦最多,积累了大量珍贵的数据。

  生物物理所的放射性本底调查获1978年全国科学大会奖,小剂量长期辐射效应实验研究获1978年中国科学院重大科技成果奖。

  1963年8月28日到9月12日,国家科委召开了全国放射生物学和放射医学学术会议,贝时璋在会上作了《我国放射生物学放射医学的现状和展望》的报告。这次会议共收到论文693篇,从1960年2月工作会议到这次开会仅仅3年半时间,就有这样多的论文,足以说明1960年会议已经引起全国有关人士的高度重视。贝时璋为此作出了默默的奉献。

  1983年贝时璋在生物物理学第四届全国学术会议上作了《在生物物理的研究中要重视环境物理因素对生物的作用》的报告,其中特别提到生命的本质“有些在通常环境下不能充分显示出来,从而影响了许多生物规律难以探索和阐明,没有特殊环境作比较,对生命的认识,就不能很深刻。因此,为了更好地揭露生命的奥秘,彻底地了解生物的规律,放射生物学的进一步发展是非常必要的。”由此可见,贝时璋对开展放射生物学研究的重要意义是多么重视。他为本领域的开拓和发展建立了功勋。

  细胞重建学说的创始人

  早在1932年春,贝时璋在杭州郊区松木场稻田采集到的丰年虫(Cirocephalus nankinensis)中,就发现了中间性(intersex)个体。这是首次被报道。贝时璋不仅根据染色体和第二性征将这些中间性个体分为5种类型,并研究了它们性转变过程中生殖细胞的变化,观察到细胞的解体和细胞的重新形成。这是贝时璋一生中最重要的一项研究成果,即建立细胞重建学说的创始性成果。1934年贝时璋在浙江大学生物系的一次讨论会上报告了这些现象和自己对细胞增殖可以通过细胞重建的方式的看法。后因抗战,浙江大学内迁,并且没有合适的期刊可以投稿,所以直到1942年《科学记录》(Science Record)创刊才得以正式公开发表。值得提出的是,贝时璋在浙大迁到江西泰和、广西宜山和贵州湄潭期间(1938—1946年),他仍以顽强的毅力,在艰苦的条件下孜孜不倦地对组织切片进行显微镜观察、绘图、记录和阅读有关文献。

  到中国科学院工作后,1970年他又重新开展这方面的工作。尽管70年代在细胞重建研究工作上遇到种种疑议,但他有足够的信心和力量坚持下去。在生物物理所内成立了一个细胞重建研究组,人力、物力比30年代时大大地改观了;研究内容亦由过去只以一种丰年虫为研究对象,扩大到鸡胚、小鼠骨髓、沙眼衣原体以及大豆根瘤菌等多种研究对象,研究手段除过去仅用光学显微镜观察外,增加了电子显微镜、显微缩时电影、相差定位、放射自显影、荧光偏振、双荧光标记能量转移、荧光漂白恢复、拉曼光谱以及多种生化方面的新技术、新方法、新仪器。研究组20余人经过10余年的艰苦努力,对细胞重建有了较系统的认识,可以概括为下列6个方面:(1)细胞重建是一个自组织的过程。只要具备组成的物质基础和合适的环境,在生物体内或在离体培养的、不存在细胞的制备中,都有可能发生细胞重建或核重建。(2)细胞重建在自然界内广泛存在。不仅真核细胞能重建,原核细胞也能重建;不仅生殖细胞能重建,胚胎的或成长的体细胞也能重建。(3)在鸡胚卵黄颗粒和丰年虫卵黄颗粒内有DNA、组蛋白和染色质,在合适的环境下能重建细胞。染色质不是细胞核独有的物质,卵黄颗粒也不是没有生命的细胞内含物。(4)细胞和细胞核可以从细胞质重建。说明细胞质、细胞核之间本来就没有什么森严的壁垒。(5)细胞重建很可能是地球上细胞起源在今日生命世界的反映,是简单生命形态发展为细胞的漫长过程的一个缩影。细胞重建的研究有助于生命进化的阐释,(6)细胞分裂是“闭锁性”的繁殖,在重建过程中和它的环境是以细胞膜隔离的。细胞重建是“开放性”的繁殖,在重建过程中细胞组分始终和周围环境打成一片。把细胞分裂和细胞重建结合起来研究,把模拟和诱导自组装结合起来研究,对改变细胞的结构和性质,对改造细胞的性状、选优汰劣、控制定向生产提供新的手段和途径。也就是说,这项研究对促进和发展细胞工艺和细胞工程具有重要意义。

  1988年科学出版社出版了细胞重建的第一集论文集包括24篇论文,第二集正在编写中。1983年拍摄了“细胞重建”的科普电影,获第五届中国电影最佳科教片金鸡奖,并被译成外语片在国际科教和医学科学电影节上放映,先后获得两次金质奖。细胞重建的研究在国内外都有很大的影响。贝时璋深知科学上的重大理论要被人们普遍地接受,必须经过长期的探索和实践的验证,因此他和他的研究组仍在努力钻研这个重大问题,以期进一步验证细胞重建在有机界是普遍存在的。

  贝时璋处事严谨稳健,待人谦和宽厚,生活清白自守。由于对科研事业的执著追求,因此总是从早到晚不停地工作,锲而不舍,一丝不苟,他曾经说:“只要你对科研工作有了浓厚的感情,就会在生活中得到快乐和幸福。”这也就是他自身的真实写照。他虽已89岁高龄,仍是风雨无阻地走着到研究所工作,虽然听力下降,可是贝时璋风趣地说:“这样更好,可更安静地工作了。”

  贝时璋在中华人民共和国成立后担任了第一届至第六届全国人民代表大会代表,并担任了第三届至第六届的全国人民代表大会的常务委员。1978年光荣地加入了中国共产党。他把自己的工作、事业全部献给了共产主义,献给了社会主义祖国,也献给了全人类。

  (作者:郑竺英)

  简历

  1903年10月10日 出生于浙江省镇海县。

  1921年 毕业于上海同济专门学校医预科。

  1921—1928年 就读于德国福莱堡、慕尼黑、土滨根等大学,获土滨根大学自然科学博士学位。

  1928—1929年 任德国土滨根大学动物系助教。

  1030—1950年 任国立浙江大学生物系副教授、教授,先后兼任生物系主任、理学院院长。

  1950—1956年 任中国科学院上海实验生物学研究所研究员兼所长。

  1956—1958年 任中国科学院北京实验生物学研究所研究员兼所长。

  1958—1983年 任中国科学院生物物理研究所研究员兼所长。

  1983年— 任中国科学院生物物理研究所研究员兼名誉所长。

  主要论著

  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 贝时璋.从分子生物学看实验动物学的发展.生物科学动态。1964(2):17—23.

  8 贝时璋.生物物理学若干问题.第一届全国生物物理学术会议汇刊,北京:科学出版社,1965:13—21.

  9 贝时璋,对我国生物物理学发展的几点希望。生物科学动态,1980(4):1—9.

  10 贝时璋.在生物物理的研究中要重视环境物理因素对生物的作用,中国生物物理学会第四届全国学术会议综述报告.北京:科学出版社,1983.

  11 贝时璋.细胞重建,第一集论文集.北京:科学出版社,1988年.

  12 贝时璋.在生物物理研究中值得注意的几个问题.生物物理学报,1989,5(2):213—218.


  来源:中国科学技术专家传略

(责任编辑:赵竹青)
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