关于贝时璋爷爷的细胞重建理论和实验

贝时璋，著名生物学家、教育家，我国生物物理学的奠基人和开拓者。中国科学院资深院士，中国科学院生物物理研究所名誉所长。1903年10月10日生于浙江镇海县（今宁波市镇海区）。1921年秋，毕业于上海同济医工专门学校（同济大学前身）医预科。同年，赴德国留学，1928年3月获土滨根大学博士学位。曾任浙江大学生物系主任和理学院院长及中国科学院实验生物学研究所所长、创建中国科学院生物物理研究所并任所长、创建中国科学技术大学生物物理系并任主任，曾任中国科学院研究生院生物学教学部主任、中国动物学会理事长、中国生物物理学会理事长和名誉理事长。他还是第一至第六届全国人大代表及第三至第六届常务委员会委员、《中国大百科全书》总编辑委员会副主任和《生物学卷》编辑委员会主任。从他在德国留学时起，就开始了实验细胞学的研究工作，研究内容包括细胞常数、细胞再生、细胞分裂与转变等，都取得显著成就。他的始于20世纪30年代的细胞重建现象的研究工作，首次发现细胞的繁殖增生除了细胞分裂之外还普遍存在另外一条途径，那就是细胞重建，并创立了"细胞重建学说"。由于他长期工作在科研第一线，并取得卓越成就，德国土滨根大学在他于该校获得博士学位后的第50个年头（1978年）授予他"金博士"学位，10年后的1988年又再次授予他博士学位。世界上获土滨根大学如此殊荣者仅贝时璋一人。

细胞学说的建立已有一百多年的历史。1838-1839年，德国的植物学家施莱登和动物学家施旺创立了细胞学说。1871年，德国病理学家微耳和又提出"细胞来自细胞"的理论，从而形成了一个完整的细胞学说。从那时起，生物学界就一直确认细胞是以分裂方式繁殖增生的，而且认为分裂方式是细胞繁殖增长的惟一途径；细胞分裂的理论成为细胞学说的重要内容，生物学界正是在此基础上发展着细胞学理论。 .....

然而，到了20世纪30年代，我国生物学家贝时璋却以实验研究为依据，提出了新的观点：细胞分裂不是细胞繁殖增生的惟一途径，除了细胞分裂，细胞繁殖增生还有另外一条途径--细胞重建（cell reformation）;细胞重建是细胞自组织、自装配的过程，是生命世界客观存在的与细胞分裂并存的现象。贝时璋所进行的开始于1932年并延续至今的细胞重建的研究，是一项自主创新研究工作。

1932年，贝时璋在杭州采集到一种甲壳类动物南京丰年虫，他以科学家的敏感发现,其中一些丰年虫头部形态异常，他断定这种异常具有生物学意义，可能是一种新的发现。他将其带回实验室进行观察、研究发现，那些丰年虫在性别上是异常的，非雌非雄，亦雌亦雄，是一种"中间性"。进一步研究,贝时璋又发现，中间性丰年虫在生活周期的某一时期会进行性的转变，转变成雌性或雄性。在发生这种性转变时，生殖细胞也同时发生性的转变。而生殖细胞的转变是通过老细胞的解体和新细胞的形成而实现的。而且，他观察到，中间性丰年虫的卵母细胞中新形成的细胞并不是由母细胞分裂来的，而是以母细胞细胞质中的卵黄颗粒为基础材料经由自组织逐渐建立起来的。贝时璋将此种现象成为"细胞重建"，于1934年在浙江大学生物系的一次讨论会上报告了这项研究结果。在此之前，从来还没有人说过细胞可以重建而不由分裂产生，因为1871年微耳和主张的"一切细胞来自细胞"、"细胞分裂为产生细胞的惟一途径"，生物学界一直奉为金科玉律。 贝时璋进一步的研究表明，细胞重建和细胞分裂有着明显的不同，细胞分裂产生的子细胞由母细胞一分为二分裂而来，所有的子细胞都具有相同的组成，都处于相同的发育阶段，子细胞形成了，母细胞也便消失。而细胞重建的子细胞则由母细胞细胞质中的材料逐渐形成，一般先形成核，成为裸核状态，再包以细胞质、细胞膜，最后形成一个完整的重建细胞；常常会出现多核体，子细胞核与母细胞同时并存，并可在一个母细胞里同时形成很多发育阶段不同的子细胞，而且母细胞与子细胞也同时并存。

贝时璋提出的"细胞也可以由重建产生"这一创新的科学思想，对未来生物学思想影响之大，不言而喻.可以想见，在地球生命的发展过程中，总会有那么一个时期，生命由比较原始的非细胞形态进化为细胞形态，绝不会是一有生命就出现细胞那样复杂的形态，细胞不可能没有历史。生命在大自然中的这一段历史，科学界称它为"细胞起源"。贝时璋认为： "细胞重建可能是以前地球上细胞起源过程在现代生物体内的缩影。这样的提法是否恰当，尚待商讨。但是，如果认为细胞分裂是细胞繁殖增生的惟一途径，我们就不能了解细胞在地球上是如何起源和进化的。相反，通过对细胞重建的深入研究，弄清楚细胞一步一步地自组织、自装配的过程，我们就能对地球上细胞怎样起源、怎样发展等问题有所理解，进而对它进行模拟。"

南京丰年虫中间性性转变过程中的细胞重建现象，到了1933年主要情况已经了解清楚，结论也有了，但研究论文直到1942年和1943年才得以在《Science Record》和《科学》上发表。迟迟未予发表，在客观上，是因为浙江大学迁校，时局动荡，国内无合适期刊可以投稿，与国外的联系也已中断；而在主观上，也是由于贝时璋多少也曾有所犹豫：报道细胞重建现象的发现，是要向生物学界宣告可以不通过细胞分裂的方式形成细胞，否定细胞分裂是细胞繁殖增生的惟一途径的传统观点，这势必被看作对生物学的亵渎，是可笑的愚昧和狂妄(科学发展史上有很多案例，在重大课题中一个新观点的提出，屡屡受到来自各方面的重压),这样的疑虑当然不足取，要创新，就要敢于坚持新的观点，就必须做好迎接各种压力的准备。贝时璋终究坚定了信念，打消了这种疑虑，以科学家实事求是和坚持真理的精神，毅然将论文发表了。然而，论文发表后，虽未受到责难，也未得到响应，传统的观念似乎已成不易之论,从中不难感受到它的压力毕竟是巨大而又深远的。贝时璋的工作显得似乎只是一个 "孤证"，似乎不足以说明规律性的问题。既无响应，也便无法展开讨论，当时又有许多别的事情等他去做，他只得把细胞重建的研究工作暂时放了下来。 谁知这一放，竟放了近30个年头！

细胞重建的研究涉及到的是细胞学中带根本性的问题，对未来生物学的发展会产生很大影响。贝时璋深感有责任把这一研究继续下去，把问题加以澄清，向生物学界提供更多的证据，证明细胞重建现象确实存在，并且是普遍规律；而且, 在重大 科学问题上创新是科学家的责任。贝时璋一刻也没有忘记他想要最终证明的问题，没有忘记自己的责任。 在各种条件的促成下，到1970年，贝时璋终于在生物物理研究所又开始了他的细胞重建的研究。为了避免不必要的争论，开始时贝时璋不得不把研究组称为"细胞生物学组"，把课题的名称定为《造血系统或创伤愈合中各种非细胞形态转变为细胞的研究》。虽然，1971年和1972年他的课题都被列入重点研究项目，但还是有人反对，1973年还有人写信给他，要他不要再研究这样的问题。也有人说研究细胞起源是"共产主义的任务"，意思是说研究细胞起源超越了时代，脱离了现实，不可能完成。幸好，当时传出毛泽东主席曾经说过"细胞起源的问题要研究一下"，因而情况才有所好转。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。

"文化大革命"结束，1976年7月，研究组正式称为"细胞重建研究组"。此后，他们的研究工作进一步观察到鸡胚发育中的体细胞也普遍存在细胞重建现象，还发现卵黄颗粒内有DNA、组蛋白和染色质。染色质是组成染色体的核蛋白物质，一直被认为是细胞核所特有的。卵黄颗粒内有染色质，这是生物学发展史上的第一次发现。接着，又开展了丰年虫和鸡胚的离体培养下的细胞重建研究；1979年的研究还证实，在小鼠成体的骨髓造血系统中也存在着细胞重建现象。 到恢复细胞重建研究后的第10个年头时，贝时璋和他的研究组的研究结果已经证明，不论是生殖细胞还是体细胞（此后又证明不论是真核细胞还是原核细胞），都普遍存在着细胞重建现象。而且，他们对细胞重建现象有了如下系统的认识：

细胞重建现象是一个自组织、自装配的过程，只要具备物质基础和合适的环境，在生物体内或在离体培养的情况下，都有可能发生细胞重建和核重建；
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；

细胞和细胞核可以从细胞质重建，说明细胞质与细胞核之间本来就没有森严的壁垒；

细胞分裂是"闭锁性"的繁殖，细胞在分裂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，在重建过程中的细胞组份始终和周围环境打成一片。

至此，他们已经把研究结果总结成系统的理论，形成了一个完整的"细胞重建学说"。 近年来，贝时璋和他们的研究组，除继续广泛取证外，还在原有工作的基础上进行着深入本质的探讨工作。探讨细胞重建与细胞分裂的关系，重建的细胞是否都能分裂和分化，以及什么条件下细胞重建、什么条件下细胞分裂。为探讨细胞重建的机理，并为了解地球上的细胞起源的过程提供依据和资料，又研究了细胞重建的诱导和细胞重建的模拟。细胞重建的诱导，研究的是细胞在怎样的条件和环境下进行细胞重建，在怎样的条件和环境下抑制细胞重建，即研究细胞重建的控制与调节问题。细胞重建的模拟，是研究怎样从没有细胞一步一步重建成完整的细胞，主要是为人工合细胞或生物合成细胞打下基础，探索条件和方法。所有上述这些研究都已经取得了重要结果，"细胞重建学说"得到了更多、更有力的支持。