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未来生物科学的发展?

  首先,分子生物学在生命科学中将起主导作用分子生物学已经渗透进了生物学的每个分支学科。还建立起了分子遗传学、分子细胞生物学、分子神经生物学、分子分类学、分子生态学等等一大批交叉学科,在分子水平上探索生命活动的基本规律,包括生长发育的规律,细胞凋亡的规律,能量代谢与物质代谢的规律,神经传导与大脑功能的规律,生物分布的规律,生物信导传递的规律。我想这是第一个趋势。

  第二,虽然分子生物学在生物学的发展中占主导地位,但是生物学仍然在向两个方向上发展。一个是微观方向上,要在分子、原子上揭示生命规律。另一方面,是向宏观方向上发展。从生态学中的种群、群落、生态系统、生物圈,甚至要向地外生命领域发展。这会出现一门空间生物学。随着人口的增长,资源的匮缺,环境的污染,迫使人们在地球以外的空间寻找新的资源和家园。20世纪航天技术大发展,卫星上天,人类登月,空间站建立,与生物学结合应运而生了空间生物学。它包括地外的动物学、地外植物学、地外微生物学、地外生理学和航天医学等等。也就是研究在外层空间的特殊环境下的特殊的生命规律,这在理论上和实践意义上是不容置疑的。

  第三,生命科学的思维模式也会发生变化。随着自然科学中相应学科的发展,比如复杂系统理论、非线性理论、控制论、信息论等等,生物学家对生命现象的审视、研究角度都会发生很大的变化。过去我们研究问题过于局布化,比如研究一个超分子体系去看它的规律,这种离体的研究还是属于局部的。要把它放到细胞中去,原先的规律还适用吗?分子的性质与离体情况下一致吗?把它放到整个生物机体中去,看它的功能,这才是整体性思维。我们的科研思维正在从局部转向整体,再一次从线性思维到非线性思维。方法上从单纯分析过渡到分析与综合法相结合。

  第四点,生物研究工作的模式将发生革命性变化。以前的生物学研究不论宏观、微观都是以单个人、单个小组在实验室、象牙塔里进行的。今天大科学的发展,像人类基因组研究,后基因组时代的研究就不是这样单打独斗,而是跨地区、跨国、跨实验室的联合研究。这种模式在人类基因组计划中已经明显体现出来。有6个国家参与了这项浩大的工程。这会形成一股潮流,或者说主流。当然我这里并不排除单个研究。像源头创新不可能是兵团作战,几百人上千人的队伍一起原始创作,很有可能在一个小组内部或者某个人对一个问题深入的思考得出。

  第五点,生物学在当代越来越依靠大型仪器的平行发展。就像当代的天文学就想揭示更多的宇宙秘密就必须依靠大直径望远镜。欲善其事,必先利其器。在人类基因组计划中大规模的分离的DNA,大规模的基因转录以及蛋白质和基因的相互关系,假如没有先进的自动化仪器、机器人的监测。没有这些工程技术作支撑分子生物学是发展不起来的。当然,这些仪器要结合生物学来研究仪器,又少不了生物学家、信息学家、物理学家、技术人员共同的高超智慧。现在人们研究生物体内超快现象,由于借助了飞速激光器才可以研究生物体内10-15秒之间的转瞬变化。相信以后随着技术更新可以探索阿秒(10-18秒)的级别。飞速激光器已经可以进入商品生产,要引入生物学领域必须满足生物学家的要求。

  第六点,多学科的交叉,渗透是当代自然科学的必然趋势。本世纪人类必须在跨学科、边缘问题和综合型问题上寻求更多机会,这一点是可以肯定的。物理学家、化学家以前是在非生物体系中研究物质规律。生物体内物质转换。能量传递的规律的揭示也吸引着他们。在非生物体系中以上现象可能只涉及色素之间的相互作用,在复杂的生物系统内还要牵扯到膜质、糖类、蛋白质,这么样一个复杂的凝聚态里能量转换又是如此之快,效率如此之高,机理何在?想找到答案就只有依靠物理学家、化学家、生物学家团结一致攻克这个难关。因为物理学家、化学家虽然掌握物质结构的知识却不可能拿一个细胞,一整个植株来研究,所需要的生物大分子由谁来提纯,恐怕还是生物学家的任务。有人预测本世纪、物理世界与生命世界的鸿沟完全有可能被打破,形成有机的整体。到哪时也就分不清谁是物理学家,谁是化学家,谁是生物学家。现在国际上成立了一批新学科、化学生物学、数学生物学、物理生物学。

  第七点,生物学的基础研究与应用研究的结合越来越紧密。这是和当今科学的特点相吻合的。从发明到技术应用于生产的周期越来越短,甚至基础研究与应用研究一开始就结合在一起。在基因组学时代,基因序列被破译成蛋白质结构的破解,就马上成为一个公司昂贵的产品、专利。尽管不是目前所有的基础研究都有明确的应用目标,但是这个趋势是明朗的。基因组学中不光研究人类还研究别的重要的模式生物,它们蕴含着极大的工、农业价值,是生物公司抢手的对象。同时生物资源的开发、基因工程、蛋白质工程、生物芯片、生物电子器件行业的开发必将促进国家的经济乃至综合国力。

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