生物科学的未来发展?

首先,分子生物学将在生命科学中发挥主导作用。分子生物学已经渗透到生物学的各个分支。建立了分子遗传学、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、细胞凋亡、能量代谢和物质代谢、神经传导和脑功能、生物分布和生物信号传递等规律。我觉得这是第一个趋势。

第二,虽然分子生物学在生物学的发展中占主导地位,但生物学仍在向两个方向发展。一个是从微观方向揭示分子和原子上的生命规律。另一方面是在向宏观方向发展。从生态学中的种群、群落、生态系统、生物圈,甚至到地外生命领域。将会有太空生物学。随着人口的增长,资源的短缺和环境的污染,人们被迫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,与生物学的结合应运而生。它包括地外动物学、地外植物学、地外微生物学、地外生理学和太空医学等。那就是研究外太空特殊环境下生命的特殊规律,这在理论和实践上都是毋庸置疑的。

第三,生命科学的思维方式也会发生变化。随着自然科学中相应学科的发展,如复杂系统理论、非线性理论、控制论、信息论等。,生物学家对生命现象的审视和研究视角会发生很大变化。以前我们的研究问题过于局限,比如研究一个超分子体系看它的规律。这种体外研究还是地方性的。要放到细胞里,原来的定律还适用吗?分子的性质和体外一致吗?把它放在整个有机体中,看它的功能。这就是整体思维。我们的科研思维正在从局部向整体转变,又一次从线性思维向非线性思维转变。在方法上,由简单分析向分析与综合相结合的过渡。

第四,生物学研究的模式将发生革命性的变化。以前的生物学研究,不管是宏观的还是微观的,都是在实验室和象牙塔里由一个人和一个小组进行的。今天大科学的发展,比如人类基因组研究,已经不是那么单打独斗了,而是跨地区、跨国、跨实验室的联合研究。这一模式在人类基因组计划中得到了清晰的体现。六个国家参与了这个庞大的项目。这会形成一种趋势,或者说主流。当然,我这里不排除单项研究。和原始创新一样,不可能是兵团作战。一个几百人、几千人的团队原本是一起创造出来的,很可能是一个群体或者一个人对一个问题的深入思考。

第五,当代生物学越来越依赖大型仪器的并行发展。正如当代天文学想要揭示更多的宇宙秘密,必须依靠大口径望远镜。欲善其事,必先利其器。在人类基因组计划中,大规模的分离DNA,大规模的基因转录以及蛋白质与基因的关系,都离不开先进的自动化仪器和机器人的监控。没有这些工程技术的支持,分子生物学无法发展。当然,这些仪器要和生物学结合起来研究仪器,生物学家、信息科学家、物理学家、技术人员的高超智慧是不可或缺的。目前人们研究生物体内的超快现象,是因为在快激光的帮助下,我们可以研究生物体内10-15秒之间的瞬间变化。相信以后随着技术的更新可以探索到阿秒(10-18秒)的水平。快速激光器可以用于商业生产,如果将其引入生物学领域,必须满足生物学家的要求。

第六,多学科交叉渗透是当代自然科学的必然趋势。可以肯定的是,本世纪人类必须在跨学科、边缘性、综合性的问题中寻求更多的机会。物理学家和化学家过去常常研究非生物系统中的物质法则。生物体中的物质转化。能量转移定律的揭示也吸引着他们。在非生物系统中,上述现象可能只涉及色素之间的相互作用,而在复杂的生物系统中,膜、糖和蛋白质也参与其中。在如此复杂的凝聚态下,能量转换是如此的快速高效。机理是什么?找到答案的唯一途径是依靠物理学家、化学家和生物学家团结起来,克服这个困难。因为物理学家和化学家虽然掌握了物质结构的知识,却无法研究一个细胞或一整株植物。恐怕提纯所需的生物大分子还是生物学家的任务。据预测,本世纪,物理世界与生活世界的鸿沟可能被彻底打破,形成一个有机的整体。你分不清谁是物理学家,谁是化学家,谁是生物学家。现在世界上已经建立了一些新的学科,如化学生物学、数学生物学和物理生物学。

第七,生物学基础研究和应用研究的结合越来越紧密。这与当今科学的特点是一致的。从发明到技术应用于生产的周期越来越短,甚至一开始就把基础研究和应用研究结合起来。在基因组学时代,基因序列被破译成蛋白质结构,立刻成为一家公司的昂贵产品和专利。虽然目前并不是所有的基础研究都有明确的应用目标,但是这个趋势是明确的。基因组学不仅研究人类,还研究其他重要的模式生物,蕴含着巨大的工农业价值,受到生物公司的追捧。同时,生物资源、基因工程、蛋白质工程、生物芯片、生物电子器件产业的发展,必将促进国民经济乃至综合国力的提升。