生命科学世纪正向我们走来

许多科学家预言：21世纪将是生命科学的世纪。针对此趋势，各科技强国纷纷调整科技发展重点和战略目标，大力加强生命科学与生物技术研究，譬如，美国提出“维护美国在全球生物技术发展中领先地位”的目标，德国要“力争2000年成为欧洲生物科技的第一强国”，日本将把“科研重点转向生命科学”。

1996年7月，中国科学院71位院士曾联名发出“务必十分重视生命科学研究”的呼吁，时隔两年，全球范围内的生命科学研究取得了令人瞩目的新进展。1997年2月，英国科学家威尔穆特等人在《自然》杂志上报道利用体细胞克隆绵羊获得成功，并进而引发了全世界关于生物技术发展对人类社会影响的大讨论。同年5月，国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫与IBM公司研制的超级计算机“深蓝”进行人机对弈，最终失利，舆论哗然。人类智力、意识、思维的本质何在，再次引起科学家与广大公众的强烈兴趣。1990年正式启动的与“曼哈顿原子弹计划”、“阿波罗登月计划”并称人类自然科学发展史上三大科学工程的“人类基因组计划”，近两年亦取得了长足进展。根据目前的进度，全部完成此计划有望从2005年提前至2002年，国际科学界已着手开展“后基因组”时代的研究工作……生命科学研究正迅猛发展，生命科学世纪正向我们走来。本文将从回顾与展望生命科学发展历程的角度，阐明大力加强生命科学研究的重要性和紧迫性。

英国科学家达尔文1859年发表的《物种起源》一书，第一次使生物学成为真正意义上的科学。100多年来，特别是本世纪下半叶以来，随着数理科学广泛而深刻地渗入生物学，生物学已经从基本上是静态的、以形态描述与分析为主的学科演化发展成动态的、以实验为基础的定量的学科，正在宏观和微观层面，在最基本的和最复杂的两个端向展现着自己的发展方向，并涉及到深刻的生命本质问题。为表达其鲜明的时代特征，而将其称为“生命科学”。

1953年DNA（脱氧核糖核酸）分子双螺旋结构的测定，是生命科学发展史上的一个里程碑，开创了现代生物学的新时代，极大地推动了在分子水平上研究生命现象的新学科———分子生物学的发展。分子生物学研究构成生物体的各种生物大分子，进而阐明生命活动的规律，揭示生命现象的本质。地球上数以百万计的生物，其外观形态和活动表现虽然千姿百态，各不相同，但其内在本质却是高度一致的。随着分子生物学的发展，1973年基因重组技术获得成功，基因重组的实现开辟了基因工程这一新技术领域的广泛前景，使人类有可能按照自身需要改造和创造蛋白质分子以及新的物种，这对于增进人类健康和克服粮食不足等问题可能提供最有力的手段。基因工程、细胞工程和生态工程等现代生物技术，已成为世界新技术革命的重要力量。

基因是遗传的基本单位，它决定了生物的性状以及生物的生长与发育，基因与疾病以及生理特征之间的关系，已越来越引起人们的重视。1990年，美国正式启动为期15年的“人类基因组计划”，总投资30亿美元，其目标是测定人类基因组30亿个碱基对的全部DNA序列，进而破译人类基因组10万个基因的遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面认识自我。该计划的实施标志着生命科学已经进入大科学时代，并将对生命科学和医学产生巨大影响。

生命科学因其研究客体的极端复杂和重要，人类社会多种需求的紧迫性，将可能成为21世纪新的科学革命的中心。目前物理学、化学、计算机科学的发展为生命科学本身的发展提供了有力的研究手段，同时，生命科学的进步也向数学、物理学、化学以及技术科学提出许多新问题、新概念和新的研究领域，影响并带动其他学科的发展。生命科学正日益显示出成为自然科学中带头学科的趋势。

美国权威的科学信息研究所（ISI）出版的“科学观察”期刊，对全世界所有学术论文不分学科进行综合统计与分析，发现近几年来热度最高的研究课题为信号传导、基因组和分子生物学，均为生命科学领域的工作。另据报道，1996年美国全国自然科学领域中51％的博士学位获得者的工作出于生命科学领域。这些很可能反映了21世纪科学革命的中心将转移到生命科学的重要趋势。

生命科学因与人口、健康、粮食、资源、生态保护等问题密切相关，对生命科学的研究有一种紧迫的需求。据有关资料介绍，1985年到1995年世界人均食品产量首次出现下降，与此同时，全球可耕地逐年减少，环境污染日益严重，淡水资源趋于枯竭，人口规模迅速膨胀，30年后世界总人口将达到80亿。上述种种问题将严重制约人类社会的可持续发展，而这些问题的解决无疑将主要依赖于科学技术的突破与贡献，尤其是生命科学与生物技术的革命性作用。

21世纪生命科学的发展将对人类社会的生存与发展产生无法估量的重大影响，完全可以和20世纪物理科学所引起的变革相比。

随着“人类基因组计划”的完成，将发现与阐明大量新的重要基因，以及与疾病相关的基因，从而提高人类对生命活动本质的认识，增强防治各种疾病的能力。许多危害人类健康的重大疾病，诸如心血管病、癌症、肝炎、流行性感冒、艾滋病、糖尿病等将在更大程度上得以预防、治疗和控制，人的衰老过程将可能得以延缓。

以基因工程为代表的生物工程的出现，使有目的地改良生物的性状与品质成为可能。生物工程所取得的成就已在生产上显示出诱人的前景，很可能成为21世纪的新兴产业。

细胞和分子发育生物学的快速发展，将回答无数科学家100多年来孜孜以求而未解决的重大课题，即一个受精卵如何通过细胞分裂与分化发育成为结构与功能无比复杂的个体，以及在个体发育中时空上有条不紊的程序控制机理，从而为人类彻底控制动植物生长和发育创造条件，最终造福于人类社会。

RNA（核糖核酸）分子既有遗传信息功能又有酶功能的发现，为解决长久以来悬而未决的“生命起源”问题提供了新的契机。人们还将在实验室中人工合成生命，并利用生物技术将保存在特殊环境中的古生物或冻干尸体的DNA进行扩增，揭示其遗传密码，建立已绝灭生物的基因库，这将大大推动生物分类与进化的研究工作。

分子神经生物学和认知科学的崛起，预示着生命科学又一个高峰的来临。从分子到行为水平各个层次对脑结构与功能的研究都将产生重大进展，在阐明学习、记忆、思维、行为以及感情的机理等方面的突破，将对心理科学和教育科学带来新的变革，脑对信息处理的机理研究的突破，将导致计算机与信息技术的革命性变化。

保护生物多样性将成为21世纪生命科学最紧迫的任务。据报道，目前每天约有100多种生物在地球上灭绝，很多生物在没有被人类认识与利用以前就已消亡，这对人类无疑是一种灾难。生态学以及生物多样性保护与利用的研究成果将有助于人类与自然界形成一种和谐的共生关系，有助于人类社会的可持续发展。