第6章 从安徽桐城县走出来的中科院院士、着名生物物理学家程和平

院士出生地 程和平，1962年12月出生于安徽省安庆市桐城县城关镇。 1996年8月，经国务院批准，桐城撤县设立县级市，由安庆市代管，桐城县城关镇，更名为桐城市文昌街道。 桐城，地处安徽省中部，长江下游北岸，东邻庐江县、枞阳县，西毗潜山市，南抵怀宁县和安庆市郊区，北与舒城县相连，截至2022年末，桐城市总人口740万人。 据传，桐城因适宜种植油桐而得名，然而，桐城的名气不在制作“油纸伞”的桐油，而在崇文重教的优良传统，因此，桐城便有了别称“文都”的盛誉。 桐城，不仅是“桐城派”的起源地，而且也是江淮文化圈的发祥地和集中地。 作为清代康熙年间，一段邻里之间的礼让佳话，如今家喻户晓的“六尺巷”故事，就发生在桐城。 相传，当年大学士张英的府邸，与吴姓邻居相邻，两家院落之间原本有条巷子供双方出入。 然而，吴家想要扩建新房，打算占用这条巷子，张家人自然不同意，双方因此产生了争执。 这场纠纷最终闹到了县衙，但由于两家都是当地的高官望族，县官也不敢轻易了断，于是建议双方等待张英的裁决。 张英在接到家人的书信后，没有运用权势来强行解决，而是写了一首诗作为回信：“千里捎书只为墙，让他三尺又何妨。万里长城今犹在，不见当年秦始皇。” 张家人在理解到这首诗的深意后，主动让出了三尺空地。 吴家看到张家的举动，深受感动，也主动让出了三尺地基。 于是，原本狭窄的巷子变得宽敞起来，形成了后来着名的“六尺巷”。 “六尺巷”的故事，充分说明了文化是桐城最具特质的资源，也是桐城最具代表性、最具影响力的资源。 出生地解码 程和平院士的出生地，安徽安省庆市桐城县城关镇，是一个有着深厚文化底蕴的地方。 桐城的文化特质，尤其是崇文重教的优良传统，对他的成长和后来的科学成就，无疑产生了深远的影响。 桐城的崇文重教氛围，为程和平院士打下了坚实的学术基础。 在这样的环境中成长，程和平自幼就接触到了丰富的知识和文化熏陶，培养了他对知识的渴望和对科学的兴趣。 这种文化氛围的熏陶，使得他在后来的学习和研究中，始终保持着对学术的敬畏和追求。 桐城的“文都”盛誉和“桐城派”的文化底蕴，也为程和平院士提供了独特的学术视野和人文情怀。 这种深厚的文化底蕴，使得他在科学研究中，不仅注重技术的创新和应用，还关注科学与社会、文化的交融。 他的研究成果往往具有深厚的人文内涵和社会价值，这也是他能够在科学界脱颖而出的重要原因之一。 尤其是“六尺巷”的故事所蕴含的礼让和包容精神，对程和平院士的人格塑造和科研态度，也产生了积极的影响。 这种精神使得他在面对科学问题时，能够保持开放和包容的态度，尊重他人的观点，善于与他人合作，共同推动科学的进步。 最后，桐城作为江淮文化圈的发祥地和集中地，为程和平院士提供了广阔的学术资源和交流平台。 他在这里结识了许多志同道合的学者和专家，通过与他们的交流和合作，不断拓宽自己的学术视野，提升自己的科研水平。 综上所述，程和平院士的出生地桐城，其深厚的文化底蕴和独特的学术氛围，对他的成长和后来的科学成就产生了深远的影响。 这也充分说明了，一个人的成长和发展，离不开他所处的环境和文化的熏陶。 院士求学之路 1980年，程和平从安徽省桐城中学毕业后，考入北京大学力学系，1987年毕业并获得学士和生物工程专业硕士学位，同时辅修生物学系生理学专业，并获得第二学士学位。 大学本科毕业后，程和平在北京大学无线电电子学系担任助教。 1989年—1990年期间，程和平赴美国波多黎各大学医学院，就读博士研究生。 1990年，程和平赴美国马里兰大学（baltiore）医学院生理系攻读博士研究生，1995年毕业并获得博士学位。 求学之路解码 程和平院士的求学之路，可谓是一条充满挑战与坚持的奋斗历程，对他后来成为院士产生了深远的影响。 程和平在本科阶段就展现出了跨学科的学术视野和求知欲。 他不仅在力学系取得了学士和生物工程专业硕士学位，还辅修了生物学系生理学专业，并获得了第二学士学位。 这种跨学科的学术背景，为他后来在生物医学领域的创新研究打下了坚实的基础。 程和平在求学过程中不断追求卓越，勇于挑战自我。 他选择赴美留学，并在美国波多黎各大学和马里兰大学攻读博士研究生，最终获得了博士学位。 这段留学经历，不仅拓宽了他的学术视野，而且也让他接触到了国际前沿的科研技术和理念，为他日后的科研工作积累了宝贵的经验。 由此可见，程和平院士的求学之路，对他后来成为院士产生了深远的影响。 他跨学科的学术背景、追求卓越的精神、扎实的实验技能和严谨的科研态度，共同构成了他成为一名杰出科学家的关键因素。 这些经历和品质，也为我们提供了宝贵的启示：只有不断追求卓越、勇于挑战自我、保持对知识的热爱和敬畏之心，才能在科学研究的道路上不断前行并取得成功。 院士从业之路 1995年，程和平博士毕业后，留在美国，担任美国国家卫生研究院老年研究所高级研究助理。 1998年，程和平获得国家杰出青年基金资助。 1998年6月—2004年11月间，程和平担任美国国家卫生研究院老年研究所研究员。 1998年6月—2004年12月间，程和平担任北京大学生物膜与膜生物工程国家重点实验室客座研究员。 2000年，程和平获聘教育部长江学者奖励计划特聘教授。 2002年，程和平辞去美国国家卫生研究院高级研究员的终身职位，正式全职回国。 2005年1月，程和平担任北京大学分子医学研究所教授。 2007年-2012年间，程和平担任首席科学家。 2013年，程和平担任973项目“线粒体功能障碍致早期心衰机制及干预策略研究”首席科学家。 2013年，程和平放弃美国籍、恢复中国籍，并当选为中国科学院院士。 2019年，程和平被聘为中国医学科学院学部委员。 2020年12月，程和平担任北京大学国家生物医学成像科学中心主任。 从业之路解码 程和平博士毕业后，他选择留在美国并在美国国家卫生研究院老年研究所担任高级研究助理和研究员。 这段时间里，他积累了深厚的学术背景和研究经验，对生物医学领域有了深入的了解，为他日后的研究奠定了坚实的基础。 程和平远在美国留学和工作期间，在科研领域取得的杰出成就，就受到国家的高度重视，并相继获得国家杰出青年基金资助、教育部长奖学者奖励计划特聘教授等荣誉。 尤其值得一提的是，程和平在职业生涯中做出了一个重大的决定，那就是辞去美国国家卫生研究院高级研究员的终身职位，全职回国。 这个决定显示了他对祖国的深厚情感和对国家科研事业的坚定信念。 他的这一举动不仅为他赢得了广泛的赞誉，也为他在国内科研领域的发展开辟了广阔的空间。 此外，程和平回国后，继续致力于科研事业，并担任了多个重要职务，包括北京大学分子医学研究所教授、首席科学家等，不断推动科研创新，带领团队在生物医学领域，取得了新的突破和进展。 综上所述，程和平院士的从业之路，对他后来成为院士产生了重要的影响。 他的深厚学术背景、卓越科研成就、强烈爱国情怀以及持续的学术追求和创新精神，共同构成了他成功的基础。 院士科研之路 程和平院士是我国着名的细胞生物学与生物物理学家，早在1993年，程和平院士在钙信号研究方面，就发现并命名细胞钙信号的基本单位—“钙火花”（calciu sparks）。 所谓的“钙火花”，是指细胞内的钙信号的基本单位，钙火花是细胞内钙离子浓度瞬时、局部升高的现象，它反映了细胞内钙离子释放和调控的微观过程。 程和平院士还揭示钙火花的产生与调控机理，并且深入研究了钙火花，在各种可兴奋性及非兴奋性细胞中的生物学功能。 据程和平院士的研究发现，钙火花主要由细胞内质网（er）上的钙离子通道释放产生。 当这些通道开放时，钙离子从er迅速流入细胞质，形成局部高浓度的钙离子区域。 程和平院士的研究显示，钙火花的产生和持续时间受到多种因素的调控，包括钙离子通道的活性、er的钙离子储备量以及细胞质中的钙离子缓冲能力等。 在可兴奋性细胞中，如心肌细胞和神经细胞，程和平院士的研究发现，钙火花对于触发动作电位、传递神经信号以及调控肌肉收缩等生理功能至关重要。 在非兴奋性细胞中，程和平院士的研究发现，钙火花同样发挥着重要的作用，参与细胞增殖、分化、凋亡以及细胞间信号传递等过程。 通过对钙火花产生与调控机理的研究，以及钙火花在各种细胞中的生物学功能的深入探讨，程和平院士为开发新的药物和治疗策略提供了理论依据，对于治疗与钙信号异常相关的疾病具有重要意义。 “超氧炫”是程和平院士在细胞活性氧信号研究领域的又一重大发现。 为了深入探究细胞内的活性氧信号，程和平院士巧妙地设计了一种新型荧光蛋白超氧探针，这一探针能够在细胞环境中准确地识别并报告超氧离子的动态变化。 利用这种创新的工具，程和平院士成功地建立了表达超氧探针的转基因动物模型，为直接在活体动物中进行显微成像研究奠定了基础。 通过对这些转基因动物的显微成像，程和平院士和他的团队观察到了一种惊人的现象:在单个线粒体中，超氧离子浓度会突然爆发性地增加，程和平院士将这种现象命名为“超氧炫”。 超氧炫的产生，可能是由线粒体内部某种特定的代谢过程或环境变化所触发的，它反映了线粒体，在应对不同生理或病理条件下的反应机制。 超氧炫的发现，为科研人员理解线粒体，在细胞内的角色提供了新的视角。 因为线粒体不仅是细胞的“能量工厂”，而且还参与了细胞内的多种信号转导过程。 超氧炫可能是线粒体在信号转导过程中的一个重要环节，它可能参与调控细胞的多种生理功能，如代谢、增殖、凋亡等。 此外，超氧炫的发现，也为疾病的治疗提供了新的思路。 因为超氧离子与多种疾病的发生和发展密切相关，如心血管疾病、神经退行性疾病等。 因此，通过调控超氧炫的产生和调控，可能为我们提供新的治疗策略。 总的来说，程和平院士发现的“超氧炫”现象，不仅为科研人员理解细胞内的活性氧信号提供了新的视角，而且也为疾病的治疗提供了新的可能。 这一发现无疑将推动细胞生物学和生物医学领域的发展，为人类健康事业做出重要贡献。 2017年，程和平院士所领衔的跨学科团队，通过一系列精心设计和创新实践，成功实现了双光子显微镜核心部件的微型化，这一成果堪称生物医学成像领域的一次重大突破。 传统的双光子显微镜，由于体积庞大、重量沉重，往往限制了其在活体动物研究中的应用。 这种显微镜通常重达几百公斤，难以移动，更无法用于自由活动的小动物观测。 然而，程和平院士的团队深刻认识到这一局限性，并决心通过技术创新解决这一问题。 他们首先对双光子显微镜的核心部件进行了深入的分析和研究。 通过精心设计和优化，他们成功地将这些部件进行微型化，使其尺寸大幅缩小，重量大幅减轻。 最终，原本笨重的显微镜核心部件被缩减至仅22克的轻巧体积，极大地提高了其便携性和可用性。 不仅如此，程和平院士的团队还进一步思考，如何将这一微型化核心部件应用于自由活动的小鼠身上。 他们设计了一种特殊的头戴式装置，将微型化核心部件巧妙地集成其中。这种装置不仅轻巧，而且舒适，不会对小鼠的正常活动造成任何干扰。 通过这种方式，团队成功地将双光子显微镜的核心部件，变成了可被自由活动的小鼠戴在头上的观测利器。 这一创新使得科学家们能够实时观测小鼠大脑等生物组织在自由活动状态下的微观结构和功能变化，为神经科学、生物学等领域的研究提供了全新的视角和工具。 这一成果的取得，不仅展示了程和平院士团队在生物医学成像技术方面的卓越创新能力，而且也为生物医学研究带来了深远的影响。 它将为科学家们提供更直接、更真实的观测数据，推动我们对生命现象的理解和认识达到新的高度。 科研之路解码 程和平院士的科研之路，对他后来成为院士产生了深远的影响。 程和平院士在多个学科领域打下了坚实的基础，包括力学、生理学、无线电子学等。 他的跨学科的背景，使他在后续的研究中能够灵活运用不同学科的知识和方法，形成独特的研究视角。 他的跨学科研究思路，也是当代科学研究的重要趋势，有助于推动科学的进步和创新。 程和平院士带领团队，在钙火花学、线粒体超氧信号以及双光子显微镜微型化等领域，均取得了重大突破。 这些成果不仅推动了相关学科的发展，也为人类健康事业做出了重要贡献。 这些成功的经验，使他在后续的科研工作中更加自信和坚定。 尤其值得一提的是，程和平院士还非常注重科研团队的建设和人才培养。 他积极引进和培养年轻人才，为他们提供良好的科研环境和资源，激发他们的创新潜力和创造力。 这种团队建设精神，使得他的团队更加凝聚、高效，也为他的科研工作提供了有力的支持。 综上所述，程和平院士的科研之路，为他后来成为院士奠定了坚实的基础。 他的跨学科背景、创新精神、实践能力以及团队建设精神，都是他成为院士的重要支撑。 他的成就和贡献，不仅为学术界所认可，也为社会所赞誉。 院士后记 程和平院士的出生地、求学之路、从业之路以及科研之路，共同塑造了他成为院士的轨迹和成就。 程和平院士的出生地，培养了他对科学的好奇心，这种好奇心驱使他不断追求知识，为他日后在科研领域取得突破奠定了心理基础。 他的求学之路，则为他打下了坚实的基础。 通过系统的学习，他掌握了丰富的专业知识，培养了严谨的科研态度和方法论。 这些知识和技能为他在后续的研究中提供了有力的支撑。 他的从业之路，则使他在实践中不断积累经验和提升能力。 他可能在多个领域工作过，与不同背景的科研人员合作，这些经历拓宽了他的视野，增强了他解决复杂问题的能力。 尤为重要的是，科研之路是程和平院士成为院士的关键。 他通过不懈的努力和持续的创新，在多个领域取得了重要成果。 这些成果不仅为他赢得了声誉和认可，也为他积累了丰富的研究经验和学术影响力。 由此可见，程和平院士的出生地、求学之路、从业之路以及科研之路，都对他后来成为院士产生了积极的影响。 这些经历共同构成了他成功的基石，使他能够在科研领域取得卓越的成就，为我国的生命科学事业做出重要贡献。 温馨提示:下一位院士更精彩！

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