2010年7月6日，“现代生物物理学前沿讲座”举行了第六次讲座，来自中国科学院物理研究所的李明研究员（百人、杰青）为同学们系统介绍了当代生物物理学中的各种单分子技术，并展示了这些技术如何揭示出生物学中的一些未解之谜。整个报告内容丰富、讲解透彻，既有对实验技术的具体分析，也有对学科发展的回顾与展望，使同学们充分体会到了单分子生物物理学的魅力。
单分子生物物理学源于上世纪九十年代对生物分子机器的研究。虽然生物学家早就习惯将生物大分子比拟为分子机器，但传统的生物学方法不可能对单个生物大分子进行直接观测，因此“分子机器”对生物学家而言一直只是一个简化描述的比喻。直到上世纪八、九十年代，物理学家发明了可以对单个大分子进行操纵或观测的有效方法，吸引了一批物理学家加入到生命科学的研究中，生物大分子作为“分子机器”的图像才真正得以确认，并诞生了单分子生物物理学。这些新的实验方法包括了光镊、磁镊、AFM等单分子操纵技术以及FRET、TIRF等荧光显微技术。李老师先大致介绍了国际上该领域的一些著名研究组，他们的研究工作表明DNA复制、基因转录等细胞最基本的分子过程的核心蛋白酶无一例外地都是可以将化学能转化为机械能的分子马达。这就向生物学家揭示了一个激动人心的全新图像。作为分子马达研究的实例，李老师介绍了他的小组利用磁镊技术对DNA解旋酶（DNA复制过程中一个非常重要的分子马达）的研究。结合具体实验数据，李老师向同学们简要介绍了单分子实验一些特有的数据分析方法，生动地展示了如何从数据中挖掘出意想不到的细节，从而引出一段精彩有趣的生物学故事。这对物理学科的学生进入生物学的研究无疑是一个极大的鼓舞。
介绍完单分子操纵技术后，李老师将话题转到了最近几年刚崛起的一个振奋人心的新方向-超高精度荧光显微技术。众所周知，利用衍射原理成像的光学显微镜的分辨率是存在理论上限的，荧光波段对应的分辨率上限大约在200纳米，根本无法观测生物分子过程、尤其是活细胞内的分子过程。为突破这一理论极限，国际上已经有好几个小组独立提出了不同的方案。李老师详细介绍了这些方案的原理、优缺点以及目前所能达到的精度（最高已能达到20纳米）。这些技术方案原理上都很简单，虽已获得良好的效果，但还大有改进的余地，因此对物理学家而言是一个可能大有作为的领域。报告最后，李老师满怀激情地鼓励同学们不仅要密切关注这样一个正在迅猛发展的领域，有条件的话更应该加入到这个研究领域，从而获得更多做出重要贡献的机会。
