生命科学及其分支学科的特点与展望

浙江大学生命科学学院周乐长

生命科学及其分支学科的特点与展望

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2009.06

生

命科学（ＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ）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与环境之间相互关系的科学。它不但类似于计算机和网络科学，是一门发展迅速的新兴科学，而且涉及面也非常广泛，从日常生活饮食到生命起源都是其研究的范畴。因此，生命科学与其他学科间的交叉渗透也造就了许多前景无限的生长点与分支学科。本文主要对生命科学及其分支学科的特点进行了分析和探讨，并就其前景做出展望。

一、生命科学的分支学科

1.生物科学。生物科学（Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ）其实就是狭义上的生命科学，它是一门以实验为基础，研究生命活动规律的学科。其专业涉及面相当广，包括植物学、动物学、微生物学、神经学、生理学、组织学、解剖学等。此学科的研究一般比较注重基本理论、知识和实验技能，更多地关心于生命活动的基本原理，是生命科学中其他学科的理论来源。

2.生物技术。生物技术（Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）是以生命科学为基础，利用生物（或生物组织、细胞及其他组成部分）的特性和功能，设计、构建具有预期性能的新物质或新品系，以及与工程原理相结合，加工生产产品或提供

服务的综合性技术学科。其专业涉及基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等内容。如果说生物科学属于生命科学中的上游学科，那生物技术则是名副其实的下游学科。它更多地与工程学相结合，一方面为生物科学的研究提供技术支持，另一方面则不断推进生命科学的产业化进程。

3．生物信息学。生物信息学（Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ）是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，其研究重点主要体现在比较基因组学、蛋白学和系统生物学等方面，具体说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析比较序列中所表达结构功能的生物信息。此外，借助于计算机和网络技术的不断发展，生物信息学在处理生物科学理论模型和完善生物技术生产控制上也起到了很大的帮助。

4．其他。随着时代的发展，生命科学的分支学科也在不断地变化，不少分支学科之间都存在着交联或包含的关系。生命科学分支的这种局面，反映了其极为丰富的内涵，也反映了它蓬勃发展的景象。其中，仿生学、宇宙生物学、转基因生物学等学科已经对人类社会的进步起到了不可估量的作用，而其未来的发展更令人期待。

二、生命科学及其分支学科的特点

1．源远流长，方兴未艾。生命科学是一门有很长历史的学科。在人类文明初期，人们已经注意到了生命与非生命的区别，并对生物进行观察、描述，收集整理了大量材料。从酿酒到圈养家畜，无不是人们对生命现象的一种探求。所以，生命科学的研究可以说从那时就已经开始了。但由于科学技术水平的限制和神学的桎梏，在１７世纪前，生命科学的研究始终停留在观察和描述阶段。而到了近代，生命科学的研究才得到了长足的发展，一些诸如遗传法则等基本理论的提出为其成为一门完整的科学奠定了基础。随着新兴技术的出现和科研工作者们的不懈努力，关于生命科学的捷报频传，而最近干细胞研究中的突破更是令人欢欣鼓舞，大多数人都相信生命科学正处于一个方兴未艾的阶段。

2．发展迅速，大小并举。相对于数学、物理学和化学等经典科学来说，生命科学的研究可谓是一日千里，在一定程度上与计算机科学的发展相类似。它们都十分依赖于技术进步，在实验工具的不断改良下才能有突破性的进展。比如，互联网的出现之于计算机与网络科学，以及ＰＣＲ技术的出现之于分子生物学的研究。而在研究方向上，生命科学又与

Knowledge&Res earch

传统科学有着共同的趋势，向宏观和微观尺度双向发展。如同物理学对于原子细分、宇宙结构的探求一样，生命科学在微观上研究基因及其结构功能、在宏观上研究生态圈内各因素的交互关系，并寄希望于解释微观结构与宏观功能之间的联系。

3．分支众多，交叉融合。生命科学的分支学科众多，这在很大程度上是由于解释生命科学的相关问题离不开传统科学中的任何一个。就拿生态学来说，它不仅需要物理学来研究生物活动的物理过程，化学来研究生物行为的内在调控，数学来研究大尺度生物居群的统计学规律，还需要计算机与网络科学来支持其庞大的数据库资料以及分析这些数据。也正是由于生命科学研究中的这种需求导致其分支学科间交叉融合的现象越来越普遍，而这一趋势也将随着理论和技术的发展不断深化。

4．关注自我，人类为先。有人说２１世纪将会是生命科学的纪元，这也与人类社会对其本身的关注不断加强有关。当人类基因组计划的顺利完成，当发酵工程为人类带来优质而廉价的食物和药品，当基因工程所造就的转基因食品出现在超市、商场，当环境工程为可持续发展的实现提出方案，当重大医学难题不断被攻克，我们发现这无一不是生命科学对人类社会、人类本身产生影响的例子。至于最近炙手可热的干细胞转化新进展也与人类重大疾病的治疗息息相关。相对来说，对于一些与人类关系不太密切的研究方向，其科研力量就显得比较单薄。

5．科学先行，产业待兴。虽

然生命科学与计算机科学有着一

些共通之处，但在产业化上可以

预见的是它们将不会走一条相同

的道路。说到底，生命科学在现阶

段还是一门以实验科学为主的学

科，它不仅无法在短期内到达传

统科学的那种理论高度，也无法

像计算机与网络科学一样边产业

化边发展。计算机与网络科学只

是以一种辅助工具的形式出现在

人们的生活中，而生命科学所关

注的是生命和人类本身，迅速的

产业化将带来令人难以估计的社

会和伦理问题，而这一点是人类

社会所无法接受的。我们知道，每

隔几个月计算机的处理水平就能

翻一番而导致硬件的更新换代，

但一种生物新药从研制到进入市

场销售至少要１０年左右的周期。

当然，即便如此，生命科学仍将继

续以其迅猛的速度发展，产业化

也将随着理论的发展而渐渐兴

起。

三、相应的前景展望

1.理论、技术加速发展。首

先，生命科学在目前阶段还很难

像物理学或数学一样有一个较为

完整而固定的理论框架，但各种

令人振奋的实验结果将不断出

现，从而改变现有的理论格局，带

来新的发展空间。比如，ＤＮＡ非编

码区研究的不断深入，干细胞转

化研究的快速进展，全球生态学

相关技术的改进等都给我们带来

了这样的惊喜。其次，世界各国在

生命科学领域的投入，无论是技

术人员还是项目资金都呈现持续

上升的态势。就拿我国来说，新一

轮经济刺激计划中就有若干关于

生物及其产业的刺激方案，而今

年将要启动的艾滋病、病毒性肝

炎传染防治和转基因这三个国家

重大科技专项也将为生命科学的

研究注入新的活力。正是由于生

命科学的这种学科现状和科研环

境让我们相信，其理论和技术都

将继续加速发展，并最终让人们

能有效地控制生命活动，能动地

改造生物界，造福人类。

2.对相关人才的素质要求进

一步提高。鉴于现今生命科学的

发展和分支情况，学科间交叉融

合的现象将愈发普遍。可以预见，

很多重要的新发现将首先出现在

生命科学相关交叉学科中，这些

发现不但能填补某些空白，同时

也能够对生命科学基本理论的完

善提供帮助。因此，良好的综合知

识背景对于从事这一行业的人才

来说越来越重要，这会是一种挑

战，但同时也将是一种机遇。

3．产业化空间巨大。生命科

学与人类生存、人民健康、经济建

设和社会发展有着密切关系，是

当今和可以预见的未来在全球范

围内最受关注的基础自然科学。

而由于前面所提到的学科特殊

性，其产业化进程并不迅速，仍有

广阔的空间等待开发。除去医药、

农业等传统生命科学产业领域

外，诸如能源技术、食品、环保、轻

化工等新兴或未充分发展的生命

科学产业都蕴含着巨大的商机。

更为重要的是，随着生命科学的

迅猛发展，无论是传统产业还是

新兴产业都将迎来其新的增长

点。只要人们能理性地对待生命

科学新进展所带来的产业化空

间，生物产业必将迎来自己的春

天。

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