本報訊 國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會1月11日在人民大會堂隆重舉行。北京大學(xué)物理學(xué)院凝聚態(tài)所成果“非線性科學(xué)在心顫機理及系統(tǒng)生物學(xué)中細胞周期控制上的應(yīng)用研究”榮獲2009年度國家自然科學(xué)二等獎。該項成果是物理學(xué)院凝聚態(tài)所繼2007年“功能準一維半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)與物理研究”和“納米硅-納米氧化硅體系發(fā)光及其物理機制”兩項成果獲得國家自然科學(xué)二等獎之后，又一次獲得國家級獎勵。
　　由北京大學(xué)物理學(xué)院歐陽頎教授研究團隊完成的該成果屬于非線性科學(xué)與生物、醫(yī)學(xué)有關(guān)的交叉領(lǐng)域。該成果在設(shè)計新型的開放性反應(yīng)器基礎(chǔ)上，運用非線性科學(xué)中斑圖形成的實驗和理論闡明了心臟病中心顫的發(fā)生機制；同時應(yīng)用非線性動力學(xué)方法闡明了系統(tǒng)生物學(xué)中細胞周期控制的機制和規(guī)律，為非線性科學(xué)和生物學(xué)之間的交叉研究提供了范例。
　　用反應(yīng)擴散系統(tǒng)模擬心臟中心電信號的動力學(xué)行為可以比較方便地研究螺旋波運動的普遍規(guī)律，進而找到控制螺旋波失穩(wěn)的方法。該成果自行設(shè)計了新型的開放性反應(yīng)器，從試驗與理論兩方面研究螺旋波斑圖的自組織形成、動力學(xué)行為、失穩(wěn)機制和控制方案；發(fā)現(xiàn)了漸近態(tài)螺旋波的各種失穩(wěn)現(xiàn)象，先后發(fā)現(xiàn)了長波失穩(wěn)、多普勒失穩(wěn)和三維梯度失穩(wěn)等一系列螺旋波失穩(wěn)，并成功地對其機制作出了理論解釋。同時該成果還研究了噪聲對非線性斑圖的影響，發(fā)現(xiàn)了時空斑圖隨機共振和色噪聲與缺陷產(chǎn)生動力學(xué)之間新的統(tǒng)計關(guān)系。這些研究從應(yīng)用方面為心臟病中的心顫致死現(xiàn)象提供了理論解釋和可能的控制機制，深化了人們對斑圖自組織這類自然現(xiàn)象的認識。
　　從非線性科學(xué)角度看，生命系統(tǒng)可以看成是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化的非線性動力系統(tǒng)。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代生物學(xué)正在加速向定量化方向推進，非線性科學(xué)在人類認識生命過程定量化的具體機制中的作用越來越突出。該成果深入研究了芽殖酵母細胞周期的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)和蛋白質(zhì)與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的非線性動力學(xué)問題。發(fā)現(xiàn)芽殖酵母細胞周期網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)性質(zhì)具有高度的穩(wěn)定性，絕大部分的系統(tǒng)初態(tài)將自動演化到對應(yīng)于生物學(xué)G1基態(tài)的穩(wěn)定態(tài)，使其成為系統(tǒng)唯一的全局吸引子；同時，絕大多數(shù)初態(tài)的演化路徑都通過由G1激發(fā)態(tài)到G1基態(tài)的細胞周期演化路徑，使細胞周期路徑成為全局性的“吸引”路徑。這項成果很好闡明了生物學(xué)功能的穩(wěn)定性與其相應(yīng)的生物調(diào)控網(wǎng)絡(luò)拓撲性質(zhì)和動力學(xué)性質(zhì)之間密不可分的聯(lián)系，為人們認識分子生物學(xué)中生命過程的規(guī)律和機制提供了啟發(fā)性的思想和方法，受到了生命科學(xué)家的高度評價，在生命科學(xué)交叉領(lǐng)域問題的研究中產(chǎn)生了積極的作用。（物理學(xué)院）