“定量生物学2025：生命系统中跨尺度的涌现秩序”学术会议（Q-BIO 2025 Conference: Emergent Orders in Living Systems Across Scales）于2025年7月21日至24日在北京大学中关新园群英厅成功举办。Q-BIO会议源于美国圣塔菲研究所，自2007年首次举办以来已发展为全球巡回会议，现已成为定量生物学领域最具影响力的国际学术交流平台之一。本次会议由北京大学定量生物学中心牵头组织，吸引了来自中国、美国、英国、德国、韩国、巴基斯坦等多个国家的380余名学者参会。会议期间，与会学者进行了热烈的学术交流，激发了丰富的思想碰撞。会议获得北京大学研究生院“研究生教育创新计划”支持。
7月22日早上九点，会议正式启幕。北京大学定量生物学中心韩敬东教授致开幕辞，对与会者表示热烈欢迎，简单回顾了Q-BIO会议的历史，并阐明本届会议“生命系统中跨尺度的涌现秩序”的核心主题。接下来几天，27位杰出科学家和青年学者先后做报告，内容涵盖非平衡动力学、生物网络的跨尺度结构、自组织规律、合成生命系统的设计原理，以及AI在复杂生命系统中的应用等前沿议题。
韩敬东教授进行开幕致词
会议大合照
会议上，来自马克斯・德尔布吕克分子医学中心的德国系统生物学家Nikolaus Rajewsky教授重点介绍了其团队开发的空间转录组平台Open-ST，并展示了如何利用空间组学在多种疾病模型中预测疾病轨迹（trajectories）的强大能力，尤其在区分癌症与衰老等不同个体的进程方面表现出高度准确性。
纽约州立大学石溪分校的汪劲教授的报告介绍了一种基于物理学原理的前沿方法，用于揭示癌症的根本机制。通过运用单细胞转录组学数据，汪教授团队构建了“癌症景观”模型。在此模型中，正常与癌症等细胞状态被描绘为不同的“吸引子”，而状态间的转变难度则由“势垒”高度来量化。
匹兹堡大学的邢建华教授分享了他们团队最近衰老影响细胞命运决定的工作。加州大学欧文分校的喻进教授的报告探究了转录因子（TF）在DNA结合位点侧翼序列周围的目标搜索自由能景观问题，并深入研究了真核TF结构域和二聚体TF沿DNA逐步搜索并识别序列的结构动力学。来自复旦大学的青年研究员宋卓异团队开发了一个分析框架来模拟果蝇光转导级联中的不应期分布，揭示了输入统计、反馈基序和自发离子通道噪声如何控制不应期时序。
Rajewsky教授、汪劲教授、邢建华教授、喻进教授、青年研究员宋卓异作报告
来自加州大学洛杉矶分校的Thomas Rando教授的报告揭示了肌肉再生的基础生物学过程，揭示了一种前所未见的、瞬时存在的“混合型”干细胞状态。这一发现推动了细胞命运决定的范式转变，使其从一种确定性的“二元选择”观点，转向一个更具动态性和随机性的新模型。在该模型中，被激活的干细胞首先进入这一中间状态，其最终命运（是返回干细胞池还是继续分化修复组织）则由周围微环境的信号所主导。
西湖大学系统衰老实验室的杨一帆研究员分享了他在衰老研究的最新证研究。他介绍了一种基于生存曲线形状的新框架——通过数学模型区分“延长寿命同时压缩病弱期”的策略与“仅延长寿命但病弱期同步延展”的传统方式。
耶鲁大学的Zachary Gao Sun博士展示了细胞骨架临界性源于F-肌动蛋白组织和主动应力产生之间的相互作用。清华大学的曹远胜教授开发了一种基于色谱的方法来监测KaiC六聚体化结构域（KaiC-CI）的动力学，表明ATP酶的活性对于亚基交换至关重要。
Thomas Rando 教授、杨一帆研究员、Zachary Gao Sun博士、曹远胜教授作报告
牛津大学的Kevin Foster教授介绍了多项深入理解微生物相互作用机制的研究工作，包括长/短距离相互作用在微生物竞争中发挥的不同作用、资源利用的重叠程度可用于预测病原体的入侵能力以及不同种群间相互作用的结构与多样性-稳定性关系，揭示了生态网络结构对群落功能的深远影响。
来自深圳先进技术研究院的戴磊研究员聚焦宿主相关微生物组的精准工程技术，重点介绍了如何以数据驱动预测复杂微生物群落行为，以机器学习模型精准预测外源物种的定植结果。西湖大学的何柏毅助理教授通过实验和基因组规模的代谢模型表明，在复杂的营养环境中，一个物种的生长与其利用的营养物质数量成正比。浙江大学的孙法家博士分享了他们开发的一种基于动态自适应采样（DAS）方法的实时纳米孔测序技术以搜寻稀有微生物。
Kevin Foster教授、戴磊研究员、何柏毅助理教授、孙法家博士作报告
第二天的报告由哈佛大学的David Weitz教授开始。以生物物理为基，他提出了中间丝形成的全新机制，认为其并非通过传统聚合机制形成，而是由相分离行为驱动的自组装结构。
康奈尔大学的Adrienne Roeder教授以“细胞如何生长以产生光滑的叶子或萼片？”为核心科学问题，提出分子信号和组织力学相互影响的理念。她们鉴定了一个可以导致细胞生长方向紊乱且组织刚性不均的突变体，其使萼片外表皮出现褶皱。此外，褶皱也与生长素运输蛋白的汇聚有关。
普林斯顿的Robert H. Austin教授的报告围绕四个核心问题展开：信息熵的定义、群体感应的含义、主体间信息熵传递及其实验，以及赛博格机器的概念。Austin教授展示了脑类器官-机器人群系统，通过微电极阵列实现神经信号与机器人运动的映射，未来计划构建生物脑-人工智能-机器人融合系统。
马克斯・普朗克复杂系统物理研究所的张东良博士提出了一种基于利他资源共享机制的同步新模型，其中个体智能体需要资源才能前进，但更先进的智能体获得资源的能力较低。同样来自马克斯・普朗克复杂系统物理研究所的梁师翎博士的报告则推导了通用网络的普适热力学边界，将全局能量输入和网络拓扑与局部浓度和反应亲和力联系起来。
David Weitz教授、Adrienne Roeder教授、Robert H. Austin教授、张东良博士、梁师翎博士作报告
最后一天的报告由加州大学旧金山分校的Wallace Marshall教授开始，关注于以喇叭虫为模式生物的“无神经元的单细胞学习”，以简化的生化模型解释和预测实验结果，揭示了钙调蛋白激酶 II（CamKII）信号在单细胞学习过程中的重要作用。
埃克塞特大学的李珂教授和大家分享了生物领域的大规模基础模型的工作。他们开发了植物领域的大规模基础模型PlantRNA-FM和采用结构上下文联合训练策略的新型模型OmniGenome，这两个大模型均具有良好的表现。
来自Flatiron研究所的Michael Shelley教授就生命系统中自组织动力学展开讨论，介绍了生命系统中多尺度活性组分相互作用如何驱动功能性宏观结构的自发形成，重点分析了细胞骨架纺锤体自组装、活性悬浮液系统流结构案例。
哈佛大学的Sean Megason教授在讲座中提出了扩展因子-抑制因子模型（expander-repressor model）用于解释器官尺寸的调控机制，并在斑马鱼中验证了这一机制，证明腹侧神经管的模式化与胚胎尺寸成比例。接下来，他探讨了形态控制如何协调多组织的形态发生，揭示了发育过程中分子信号与跨尺度物理相互作用之间的整合。
Wallace Marshall 教授、李珂教授、Michael Shelley教授、Sean Megason教授作报告
下午的报告由北京大学林杰研究员开始，他分享了基因在有限资源下所呈现的规律，包括基因的浓度变化，基因的表达的噪声如何被RNA聚合酶资源竞争缓冲，外源基因表达会带来显著适应性成本等。西湖大学的郭瀚卿博士揭示了果蝇中胚层内陷内在的复合机械机制。杨晓静博士提出了一种“合成征兵”的策略，通过在刺激响应后将种群重置为同质状态以重新分工的策略，确保合成系统中分工的长期稳定性。另一位来自西湖大学王子桐博士展示了一种可以用于细胞内物质源定位的贝叶斯滤波算法，显著提高了高噪声条件下的分子导航性能。
大会的最后一位报告人是来自Flatiron 研究所的涂豫海教授，他以薛定谔的经典著作 “What is Life？” 为背景，从能量、信息和功能的角度出发，基于细胞功能中的分子机制，通过从Hopfield的动态校验机制到他们最新的工作细菌鞭毛马达切换的机制等一些列经典案例，阐释了生命是如何通过消耗能量来维持生存的。在报告的最后，他提出以一种新的视角去重写热力学第二定律——功能函数以熵产生率为上界，描述了给定能耗下通过生化反应网络实现最优的生物功能的理性设计原理。
林杰研究员、郭瀚卿博士、杨晓静博士、王子桐博士、涂豫海教授作报告
除主题报告外，本次会议还专设海报展示环节，现场集中展示的 50 余份研究海报，大部分来自海内外的博士后与博士生群体。这些海报主题广泛覆盖生命科学各领域：从阿尔茨海默症的机制研究到细胞大小的调控机制，从基于荧光探针解析线粒体对衰老的影响到通过共进化方法预测微生物代谢物和受体的配对关系，从人工智能辅助的结合蛋白设计到空间转录组技术驱动的肿瘤微环境研究，充分展现了博士后与博士生们多元且深入的研究方向。来自不同国家、不同研究领域的博士后、博士生们围绕海报内容细致分享研究成果，与跨领域同行深入探讨；多位教授也驻足观看，不时与年轻研究者展开热烈交流。从实验设计的细节推敲到研究思路的前沿碰撞，从技术方法的优化建议到学科交叉的可能性探讨，现场互动贯穿始终，学术氛围尤为浓厚，既凸显了年轻研究者的探索活力，也体现了跨层次学术交流的深度与价值。
来自不同国家、不同领域的学者在海报面前激烈讨论
经过三天内容丰富的学术报告与交流活动，会议圆满落幕。北京大学定量生物学中心主任汤超院士在闭幕致辞中指出，本届会议极具特色，汇集了对生命科学多元侧面的深入探讨；相比常规生物学会议，此次大会呈现出研究领域和议题的罕见多样性；而定量科学方法，特别是数学和物理学原理，作为共同基石，成功连接了这些看似迥异的研究主题。汤超院士代表组委会向全体与会嘉宾、会议主要组织者——北京大学定量生物学中心李志远研究员及所有志愿者表达了诚挚谢意。会议结束前，李志远研究员宣布Q-BIO 2026将在芝加哥举办，主题确定为"Cellular adaptation across spatiotemporal scales"。至此，定量生物学2025国际会议圆满闭幕。
汤超院士致闭幕辞
