中国科学院院士、生物学家张春霆

分析DNA序列　揭开生命之源——中国科学院院士、生物学家张春霆

张春霆院士生性谦和，从不张扬，和善的面孔时常带着微笑，给人一种温文尔雅、谦虚和蔼的感觉。不过，在谦逊平和的外表下，他有一颗对学术躬耕不辍的心。他系统地开创了DNA序列分析中的几何学研究途径，建立了DNA序列的Z曲线理论，在基因识别、分子进化和DNA序列的长程关联等研究中得到了越来越广泛的应用；提出了一系列蛋白质结构类预测的新算法，提高了预测精度并对国际上有关的研究产生了推动作用。1995年10月，张春霆当选为中国科学院院士。此外，他还是意大利国际理论物理研究中心境外会员，成为理论分子生物学领域获此殊荣的第一名中国学者。

张春霆，1936年9月出生于山东烟台，与复旦大学有着不解之缘。他的青年时光都是在复旦度过的，是名副其实的老复旦了。1957年，他考入复旦大学物理系，专攻理论物理，1961年毕业后留校继续攻读研究生。1965年毕业时，正值文化大革命开始，他被迫下放工厂、农村长达15年之久。1979年，他通过教育部出国人员考试，被派往法国国家科学院理论物理研究中心，进修计算物理学，1981年回国。1984年5月，他调入天津大学物理系工作。

近10年来，张春霆独辟蹊径，成功地将物理学知识引入到分子生物学领域中来，在理论分子生物学研究方面作出了突出的贡献。理论分子生物学是一门新兴的边缘学科，在世界范围内处于刚刚起步的阶段。该学科运用物理学和数学的理论及方法研究生物大分子，如蛋白质和核酸等，从理论上深入阐明其结构和生物功能，并研究生物大分子运动的动力学过程及其与其生物功能的关系等。这种理论研究和分子生物学的实验研究是相辅相成的，对于研究生命现象的分子运动规律具有十分重要的意义，而且对医、农、工和国防实践都有着潜在的重要作用。

在这一国际生命科学中最前沿的课题研究中，张春霆所取得的两项主要成果填补了国内的空白。其一是系统地开创了DNA序列分析中的几何学研究途径，得出了关于天然蛋白质的稳定性与密码子的选用之间存在着强关联等的重要结论。他提出的显示和分析DNA序列的Z曲线理论与方法，首次将计算几何学和微分几何学引入到DNA序列分析中来。这种崭新的研究方法将成为遗传、分子进化学和DNA指纹学等研究中的一项新工具，具有广泛的应用前景。利用计算机图形学技术，可将任一DNA序列以三维空间曲线形式显示于计算机的屏幕之上。通过对Z曲线的观察和数学研究，可用这一新颖的观点来分析DNA序列，开辟了一个崭新的研究领域，可望发展成一门新的交叉学科。其二是在蛋白质结构类的预测研究中取得了世界领先性的成果。张春霆发展了一系列新的预测方法，将预测的准确度从75%提高到95%以上，这是迄今为止世界上在这个领域里的最好结果。这对于进一步预测蛋白质的二级和三级结构是非常有用的。该项研究还显示，蛋白质的总体结构信息（如其结构类），基本上由其一级结构的总体信息（如氨基酸组成）所决定。以上系统的研究成果，对于蛋白质结构的研究具有重要的科学意义。

此外，张春霆提出了三项非常有效的方法来预测HIV蛋白酶对蛋白质的剪切活性部位，这些方法已经成为美国普强研究所用于寻找治疗艾滋病有效药物的强有力的工具。进而，他还提出一种非常精妙绝伦的理论来解释细胞内微管蛋白质装配过程的内部运动机制，用于阐明新发现的抗癌药物紫杉醇的抗癌作用机理。该项成果被有关专家认为“非常重要”，“代表了本领域的最新进展”。

（裴增雨）