浅谈生命科学及其发展

浅谈生命科学及其发展

——生命科学导论论文

摘要：生命科学是从十七、十八世纪诞生并一直良好发展的一个科学学科。生命科学走过了一段几个世纪不平凡的发展道路，从细胞的发现到生物工程、基因工程等的发展及应用，这是大的跨越。那么，面向21世纪，生命科学又将有哪些突破呢？生命科学终究应该是回到“人本”身上。

关键词：生命科学、发展历程、未来展望、生命科学解决的问题

正文：

一、生命科学的诞生及发展历程

生命科学，顾名思义，是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。生命科学研究的对象，是整个的生物界，及其与环境的关系，也就是研究生物体生长发育成熟、消亡、物质代谢、能量代谢、老的活动、遗传、进化、分布的规律，以及和外界环境相互作用的关系。也就是和气圈、水圈、原始圈的相互的关系。生命科学要从有机体的不同层次，原子、分子、细胞、基因组、个体、群体、生态系统、生

态圈结构乃生命现象的本质来揭示生命的奥秘并在揭开生命之谜的同时，探究新的原理、探索新的技术，进行多学科的交叉和渗透，并广泛用生命科学的理论和方法同时把它们广泛地应用到我们的生产生活中。

对生命科学的研究的起步，有一种说法是把细胞的发现作为生命科学的起源,另外一种就是将奥巴林的生命起源假说作为生命科学的起源。1677年列文·虎克用自己制造的简单显微镜观察到了“细胞”。此后，罗伯特·虎克、贝尔、施莱登、施旺、亨金等一大批西方科学家和学者通过各自的研究不断地发现有关于细胞的作用、细胞的结构、细胞分裂、染色体等内容，为推动生命科学的发展做了巨大的贡献。此外，所谓奥巴林的生命起源假说是指前苏联化学家奥巴林在1922年把生命起源的历史分为三个阶段：第一步，从无机物生成有机小分子；第二步，从有机小分子形成氨基酸、蛋白质、核酸等高分子聚合物；第三步，形成具有新陈代谢、能够自我复制的原始生命体，最终产生细胞。笔者比较赞同前一种关于生命科学起步时间的观点。因为一方面，生命科学的初始研究对象本来就应该是生命本身的组织和结构，发现细胞、研究细胞不妨就看成这样的开始；另一方面，奥巴林提出生命科学起源假说时，是20世纪的第二个十年了，此前，很多生命科学领域的重要研究成果已经出来了，且不说对于生命结构基本单位——细胞的研究，就是在生命的组织、系统、单个生物体及生物生存的大环境甚至在染色体、遗传因子方面的研究都已经非常深入了。

然而，20世纪，是生命科学大发展、大进步、大突破、大创新

的一百年。在这一百年的时间里，很多关于生命的谜团不断被揭开，各种理论方法和成果不断出现，使得生命科学领域得到了巨大的发展。20世纪生命科学所取得的第一次革命性的进展是，孟德尔遗传定律及其再发现。此外，摩尔根的基因论，也就是说摩尔根用果蝇做实验，证明了孟德尔提出来的遗传因子，是在细胞内染色体上排列有序的基因，而这个基因它是遗传物质的载体。20世纪中叶，在生命科学里头取得的第二次革命性的进展，一个重大的突破是美国的生物学家沃森和英国的物理学家克里克建立了DNA双螺旋结构的分子模型。值得一提的是：沃森是一个生物学家，他的主要贡献就是确定了两对碱基特异性的配对，表明了可能的遗传物质的复制机制，而克里克作为一个物理学家，他极力主张建立分子模型，他从物理的角度，提出原子的角度和距离，能够最大地控制无形的结构，而且这种规则模型的结构，能够大大地减轻变量的数目，也就是说生物学家和物理学家结合建立了DNA双螺旋结构的分子模型。这被看成是物理学和生物学完美的结合！

二、生命科学领域和未来发展方向

早在上世纪80年代，有生物学家把分子生物学（包括分子遗传学）、细胞生物学、神经生物学与生态学列为当前生物科学的四大基础学科。这样的划分，无疑是正确地反映了现代生命科学的总趋势。遗传学（主要是分子遗传学）不仅当前是生物科学的带头学科，在今后多年还将保持其在生命科学中的核心作用。

有些科学家早就预测到，由于分子生物学、细胞生物学与遗传学的结合，必然促进发育生物学的蓬勃发展，从而提出发育生物学将成为21世纪生命科学的“新主人”，这种预测已逐渐变为现实。分子生物学（包括分子遗传学）在生命科学中的主流地位，以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨大作用是无可争辩的。细胞是生命活动基本的结构与功能单位，细胞生物学作为生物科学的基础学科地位必须给予重视。很多生物科学家认为神经科学或脑科学的崛起将代表着生命科学发展的下一个高峰，然后将促进认知科学与行为科学的兴起。

与此同时，生态学可能是最直接为人类生存环境服务，也是对国民经济持续与协调发展起重要作用的学科。同时，随着地球资源的日益减少，空间生命科学也将逐渐成为生命科学工作者关注及研究的重点！

三、未来生命科学应该解决什么问题？

笔者认为，归根到底，一个现代的科学学科，特别是像生命科学这样的理论建立与生产时间并重、使用性与应用性兼备的综合学科，更应该更好地将发展的成果应用开来，为全世界民众的健康发展、良好发展、全面发展做出贡献。也就是说，不管怎么发展、不管有多少成果，生命科学学科理应把对人的好的作用放在第一位！这样的思想用四个字来概括即是：“以人为本”！

未来，基因组计划、基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程将带来农业、食品、医药和化工等领域的革命，产生难以估量的社会

效益和经济效益。生物技术的飞速发展及其广泛的应用前景，将使生物产业成为全社会的产业支柱。而在所有的科研突破中，基因科学及其在疾病的诊断和治疗中的应用给人们带来的希望最大。

控制蛋白质将是科学家面临的一个重要挑战。科学家希望从蛋白质的控制中了解生物学、生物化学、生理学、分子遗传学等方面的重要情况。有资料说，世界最大的实验室已联合起来对规范蛋白质生产的15万个标记进行编排，预计完成这一工作需要15年时间和30亿美元的投资。这将导致出现新的基因疗法和药物疗法。

21世纪科学家将在人体的器宫和组织“重造”及修复方面取得巨大进步。在人身上进行转基因动物器官移植将成为可能；一些科研小组正在致力于完成人体细胞代谢程序的重新编排，使之具有新的功能；科学家还打算研制生物—人工器官，即研制能置于抗排异膜内的人体或动物的假器官，这种生物—人工器官将取代人造器宫。

生物技术还有可能为计算机领域的研究带来突破。目前采用的硅芯片上集成的电子器件数量已逐渐接近极限，因此计算机的计算处理能力也就接近极限。以DNA计算机为首的生物计算机也许将会成为传统计算机的理想的终结者。各种生物计算机可彻底实现现有计算机所无法真正实现的模糊推理功能和神经网络运算功能，是模拟人工智能的一个突破口。

可以预见的是，所有的这些，都是以服务人、为了人为前提和目的的。那么，无论是基因工程、生物制药、生态环境保护还是其他一切，这样为了人更好地生存和发展的研究最值得肯定也最应该进行！