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北大beat365歐陽颀教授團隊榮獲2009年度國家自然科學二等獎
發布日期:2016-06-21 浏覽次數:

2010年1月11日,國家科學技術獎勵大會在人民大會堂隆重舉行。beat365官方网站凝聚态所成果“非線性科學在心顫機理及系統生物學中細胞周期控制上的應用研究”榮獲2009年度國家自然科學二等獎。該項成果是beat365凝聚态所繼2007年獲得兩項國家自然科學二等獎“功能準一維半導體納米結構與物理研究”和“納米矽-納米氧化矽體系發光及其物理機制”之後,又一次獲得的國家級獎勵。

由beat365官方网站歐陽颀教授研究團隊完成的成果“非線性科學在心顫機理及系統生物學中細胞周期控制上的應用研究”屬于非線性科學與生物、醫學有關的交叉領域。該成果在設計新型的開放性反應器基礎上,運用非線性科學中斑圖形成的實驗和理論闡明了心髒病中心顫的發生機制;同時應用非線性動力學方法闡明了系統生物學中細胞周期控制的機制和規律,為非線性科學和生物學之間的交叉研究提供了範例。

用反應擴散系統模拟心髒中心電信号的動力學行為可以比較方便的研究螺旋波運動的普遍規律,進而找到控制螺旋波失穩的方法。該成果自行設計了新型的開放性反應器,從試驗與理論兩方面研究螺旋波斑圖的自組織形成、動力學行為、失穩機制和控制方案。發現了漸近态螺旋波的各種失穩現象,先後發現了長波失穩、多普勒失穩和三維梯度失穩等一系列螺旋波失穩,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,發現了時空斑圖随機共振和色噪聲與缺陷産生動力學之間新的統計關系。這些研究從應用方面為心髒病中的心顫緻死現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象的認識。

從非線性科學角度看,生命系統可以看成是一個複雜的網絡化的非線性動力系統。随着生物技術的發展,現代生物學正在加速向定量化方向推進,非線性科學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-蛋白質相互作用網絡和蛋白質與基因調控網絡的非線性動力學問題。發現芽殖酵母細胞周期網絡的動力學性質具有高度的穩定性,絕大部分的系統初态将自動演化到對應于生物學G1基态的穩定态,使其成為系統唯一的全局吸引子;同時,絕大多數初态的演化路徑都通過由G1激發态到G1基态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功能的穩定性(Robustness)與其相應的生物調控網絡拓撲性質和動力學性質之間密不可分的聯系,為人們認識分子生物學中生命過程的規律和機制提供了啟發性的思想和方法,受到了生命科學家的高度評價,在生命科學交叉領域問題的研究中産生了很積極的作用。