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《南海院士风采录》系列—梁栋材(中国科学院院士、 结构生物学家)

《南海院士风采录》系列—梁栋材(中国科学院院士、 结构生物学家)梁栋材院士1932 年5 月29 日出生于广东省南海县泮塘乡(今广州市荔湾区逢源街道、昌华街道一带)。1955 年毕业于中山大学化学系,1960 年毕业于苏联科学院

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梁栋材院士1932 年5 月29 日出生于广东省南海县泮塘乡(今广州市荔湾区逢源街道、昌华街道一带)。1955 年毕业于中山大学化学系,1960 年毕业于苏联科学院,获副博士学位,1980 年当选中国科学院学部委员(院士),1983 年至1986 年任中科院生物物理所所长,结构生物学家,建立了我国第一个用于晶体结构分析的计算程序库,主持测定的胰岛素晶体结构达到世界先进水平。

梁栋材,我国著名结构生物学家,历任中国科学院物理研究所助理研究员,中科院南海海洋研究所副研究员、研究室副主任,中科院生物物理研究所研究员,蛋白质晶体学研究室主任、所长,中国生物物理学会理事长,中国科技大学生物系兼职教授,国家自然科学基金委员会副主任。1980年当选为中科院学部委员(1993年10月改称中国科学院院士),1985年当选为第三世界科学院院士。

◆ 寒窗苦学立志报国

梁栋材1932年出生于广东省南海县泮塘乡(今广州市荔湾区逢源街道、昌华街道一带)。父亲梁仕与母亲刘氏生育有9 个儿女,梁栋材排在第六。他从小家境贫寒,缺衣少食,9个兄妹有2 个夭折。母亲也在贫病交加中早逝,姐弟七人靠祖母照料。父亲在药材行打工有什么赚钱的事情都做,生活比较艰难。虽然父亲微薄的收入仅够一家人勉强糊口,但却坚持送儿女去读书。他对孩子们说:“只要你们能读下去,把祖居卖了也供你们读”。为了分担父亲的负担,孩子们常在课余的时间做些小工补贴家用,年少的梁栋材也在假期到米店打工赚取一些学费。在穷困的环境中,梁栋材断断续续地完成了小学和中学的学业。

在七个兄妹中,梁栋材最顽皮好动,小时候的他喜欢游泳、打球、爬树,贪玩,不好学习,和小伙伴们常瞒着家人去荔枝湾游泳,游累了就摘荔枝吃,吃饱了又去游泳。荔枝园的工人追过来,就扑通一下跳到水里去了,躲过工人后又去摘荔枝。让父亲颇为伤神。父亲对孩子的管教很严厉,顽皮的小栋材没少挨父亲的惩罚。就连祖母也说这仔以后适合去当军(军阀)。上高中后,梁栋材好像忽然醒事,开始知道思考自己的前途,学习开始用功。1951 年,梁栋材从广州市一中高中毕业,顺利地考入中山大学化学系。上大学后的他学习十分勤奋刻苦,毕业时以优异的成绩被学校选送到留苏预备部学习。学业优秀的梁栋材同时也是体育健将,曾获得广州市游泳比赛第三名,还曾是中大足球队队长。梁栋材认为,体育锻炼不仅强健身体,更重要的是训练意志力。无论晴天雨天、寒冬酷暑,他每天都会坚持锻炼。长年坚持不懈的锻炼使他成为一个意志坚强、困难面前不退缩的人。

1956年,梁栋材被选派到苏联留学,在苏联科学院元素有机化合物研究所跟随导师А.И.基泰戈罗茨基教授学习X 射线晶体结构分析。晶体学是数学、物理和化学的交叉学科,在当时是一门相对较新的科学。留学期间,他勤奋学习,同时还参加业余游泳队、举重等项目训练,每天一小时的训练风雨无阻,每天除了6 个小时的睡眠,其他时间都用在了学习和运动上,没有看过一场电影,没有看一场戏剧。在苏联学习的三年多时间里,梁栋材一共只休息过三天,那还是因为参加在莫斯科举办的第一届世界青年联欢节。就这样,勤奋的他用了三年半的时间便完成了四年的学业,以优异成绩获得副博士学位。回顾起留学生活,梁栋材感慨地说:“留苏的学生都是精选的,当时的社会条件下,二三十个农民的劳动才能供养一个留学生,因此留苏学生的报恩思想很重,脑子里想的就是努力学好本领,报效国家。”1960 年4 月,梁栋材带着优异的成绩和他精心收集的大量资料回到祖国。

◆ 蛋白质晶体学的奠基者

回国后,梁栋材立即投身于建立和开展我国的有机化合物X 射线晶体结构的研究工作。当时,我国的晶体结构分析研究工作比较薄弱,梁栋材看到全部计算还停留在使用手摇计算器甚至算盘的水平上,他敏锐意识到,只有改善计算方法和技术,才能提高我国的结构分析研究水平。于是梁栋材和中科院计算技术研究所的人员一起立刻展开计算程序研究,在我国自行建造的104电子管计算机的基础上,建立了我国第一套用于小分子结构分析的计算程序,并运用这套程序成功测定了一批有重要意义但难度很大的有机化合物的晶体结构,为我国小分子单晶结构分析的发展和后来生物大分子晶体结构研究奠定了重要基础,这是梁栋材在没学过计算机的情况下,凭着百折不挠的勇气与中科院计算技术研究所的人员一起攻克了这一科学难关。

20世纪50年代末,国际上诞生一个新的学科——蛋白质晶体学。1965年底,梁栋材被选派到英国学习,成为我国首个接触并进入蛋白质晶体学研究领域的研究者。他先在英国皇家研究所,很快又转到牛津大学,跟随著名晶体学家、胰岛素结构研究的创始人D.C.霍奇金教授学习。D.C.霍奇金教授1964 年获诺贝尔化学奖,是第3 位获得诺贝尔化学奖的女科学家,曾于1949年成功运用X 射线衍射分析技术测定了青霉素的三维结构,1956年又测定了维生素B12的结构。在一年多的学习时间里,梁栋材跟随D.C.霍奇金教授从事生物大分子晶体结构研究,他勤奋刻苦的精神和卓越的研究成果赢得D.C.霍奇金教授的高度赞赏。

1967年初,梁栋材出色地完成学习任务回国。这时期,我国在多肽和蛋白质合成方面的科学技术已居世界先进地位,并于1965年在世界上第一次成功地人工合成了一种具有生物活性的结晶蛋白质——牛胰岛素。虽然当时发生“文革”动荡,只有一些为数不多的重大科研项目在一批老革命家的支持下得以继续进行。经过充分酝酿和准备,梁栋材在聂荣臻元帅的大力支持下,与其他的科学工作者一起组建了“北京胰岛素晶体结构研究协作组”,经过三年的不懈努力,在1969年底成功地解出胰岛素高分辨率结构,完成了2.5埃(长度单位,一埃等于一亿分之一厘米)分辨率的猪胰岛素晶体结构的测定,使我国正式跨入了国际蛋白质晶体学的研究行列。

这一研究成果引起了梁栋材的英国老师D.C.霍奇金教授的密切关注。1972年,D.C.霍奇金教授来到北京,详细考察了这一成果,对这一批年青的中国学者在短短几年内所取得的成果,D.C.霍奇金教授十分欣喜,她在给牛津大学同事的信中盛赞中国的这项科研成果,并在国际结晶学大会上专门作了介绍,将国际科学界的目光引向中国。遗憾的是,D.C.霍奇金教授这次北京之行没有见到梁栋材,由于“文革”冲击,梁栋材在1970年就被迫离开了刚刚起步的事业,从北京调到在广东的中科院南海海洋所工作,由此失去与老师在北京见面的机会。

◆ 生物物理学的栋梁之材

1978年的全国科学大会,是中国科学技术事业发展的一座里程碑,标志着中国科学技术事业进入一个崭新的发展阶段。在这次大会上,梁栋材作为先进个人出席了大会,受到党和国家的表彰。此后不久,在广东工作了八年的梁栋材重新调回北京,受命组建中科院生物物理研究所蛋白质晶体学研究室并任主任。

1980年,48岁的梁栋材选为当时中科院生物学部学部委员(1993年10月改称院士),是当时生物学部中最年轻的学部委员,并于1983年成为生物物理所第二任所长。作为中国生物物理学的领军人,梁栋材从1986年起任国家自然科学基金委员会副主任;1989年,他和邹承鲁,杨福愉三位院士一起倡议,成立了生物大分子国家重点实验室,并受命担任副主任一职。他还是第二届和第四届全国生物物理学会理事长,博士生导师,中国科技大学兼职教授。

在梁栋材的日程里,最不愿意浪费的就是时间。他为了保证每天有1/3以上的时间搞科研而忘我工作,每天工作到深夜两点已成习惯,即使现在已进入古稀之年,每天都会准时来到研究室工作。因为珍惜时间,近十年来他没有接受过媒体采访。惜时如金的梁栋材院士带领他的研究团队,多次承担国家和中科院的重大研究课题,取得了多项科研成果,为我国结构生物学研究能继续在国际学术舞台上保持一席之地作出重要贡献。特别是他开展的高分辨率高精度胰岛素三维结构与功能关系研究,是当时蛋白质晶体学领域中处于前沿的课题。梁栋材和他的团队用了四年的时间,终于将我国胰岛素晶体结构测定的分辨率推进到1.2埃,将五肽胰岛素的晶体结构测定的分辨率推进到1.5 埃。D.C.霍奇金教授曾专门在世界科技界权威学术刊物——英国《自然》杂志上发表文章赞扬说:“北京图谱目前是(也许永远是)胰岛素最精确的图谱。”

上世纪80年代以来,梁栋材院士以突出的科学成果获得诸多奖项:1982年获国家自然科学二等奖,1989年获国家自然科学二等奖,1987年获中国科学院自然科学一等奖,1986年、1992年获中国科学院自然科学二等奖,1992年获首届王丹萍科学奖金,1995年获何梁何利科学与技术进步奖,2004年获北京市科学技术奖一等奖,2009年获首届贝时璋奖。作为我国生物物理学和结构生物学的杰出科学家,梁栋材院士在半个多世纪的学术生涯里写下近两百篇学术论文。2006年,梁栋材院士的《X 射线晶体学基础》一书由科学出版社出版,该著作英文版于2011年问世,这部集梁栋材院士科研心得的著作,成为中外学子走进结构生物学殿堂的教科书。

◆ 倡导科学精神和科学道德

2002年,中国科学院向社会公布了《中国科学院院士科学道德自律准则》,这是中科院近50年来第一部规范自身行为的准则。此前,梁栋材院士曾多次参与“准则”讨论。他认为,客观来看,院士群体在中国科技界道德水平依然是很高的,不仅为国家建树了不朽的科学功勋,而且以高尚的道德操守和唯真、求实的作风赢得了崇高的社会声誉。院士群体作为国家科学精英,理应成为科学道德的楷模,将严格作风、严密思维、严肃态度的优良传统一代代继承下去。梁栋材指出,科技界也并非净土,作为社会群体的组成部分,社会上的不正之风也难免污染到科技界,使科技界出现一些学风问题,正因为如此,才需要制订行为准则来巩固学风建设成果,通过加强教育建立良好的学术风气。科技界还需要建立能公开批评、公开争论、公开监督的机制体系,树立对违反科学道德事件曝光的舆论导向,宣扬正面的批判负面的。科学家群体应该为维护科学道德、净化科研环境、推动学风建设作出努力。

◆ 乡情在心教诲谆谆

出于对家乡的眷顾,梁栋材院士长期义务在华南师范大学担任兼职教授,返回北京后,他每年都回华师教授育人,近几年由于身体原因才停止兼职。虽然梁院士的家乡泮塘村于1947 年从南海划入广州,但却仍然说自己的家乡是南海,因为这份乡情,多年没有接受采访的梁院士终于同意安排时间接受来自家乡的采访。

谈到人的成长,梁栋材院士说,孩子调皮不是坏事,调皮的孩子身体健壮,很爱动脑筋,好奇心强。比如爬树掏鸟窝是为了看里面究竟是什么,同时也说明孩子身体好才能爬上去。好奇、创造性、不怕苦、不退缩、好身体等等,这些在科学研究和人生道路上都很重要。一个会创造性玩的孩子必定是思维活跃、行动力强的孩子,只要加以引导,就会迸发出良好的能量。谈到做事,梁栋材说,不要怕失败,不要怕出错,错了不要紧,负结果也是结果,没有负结果就难以靠近正结果。对于什么才是聪明,梁院士有自己的见解,他认为,不是知识多就叫聪明,善于思考和提出问题,并寻找出问题的答案才叫聪明;创造力和活跃的思维也是聪明的表现。要成就事业,仅有聪明是不够,意志的训练十分重要,只有具有坚强的意志,才能有坚定的信念和坚忍不拔的精神。

工作上,梁栋材院士是一个严谨严格、不苟言笑的科学家,生活中他又是一位慈祥可亲的老人。自夫人1995年病逝以后,他对两个儿子更多了一份疼爱和责任,两个儿子相继成家立业,现在有8 岁和4 岁的两个孙女。对这两个孙女,梁栋材院士疼爱有加的同时也注重教育引导,他常对孙女说:“你们是爷爷的好孩子,犯错了不要紧,学会找到错并加以改正,就还是好孩子。”繁忙的梁院士难得有与儿孙共享天伦的时间,但谈起两孙女,院士的脸上露出慈爱的微笑。这位鞠躬尽瘁、攀登不息的科学家,不仅为他的儿孙所敬爱,更为家乡的父老乡亲乃至国人所崇敬。

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