21世紀生命科學發(fā)展的趨勢

1、21世紀生命科學發(fā)展的趨勢.txt愛一個人很難，恨一個人更難，又愛又恨的人最難。愛情永遠不可能是天平，想在愛情里幸福就要舍得傷心！有些煩惱是我們憑空虛構的，而我們卻把它當成真實去承受。 尊敬的嘉賓許柱葔院士，尊敬的嘉賓朱作元院士，以及尊敬的諸位嘉賓，尊敬的女士們、來賓們，早上好！非常高興，今天有機會能在這里和大家來討論，21世紀生命科學的發(fā)展趨勢，生命科學在當今社會、經濟、知識創(chuàng)新體系中的作用和地位。我今天講的第一個問題，是生命科學研究的對象，第二個問題是20世紀生命科學的巨大成就，第三個問題是生命科學在當今自然科學中的地位主力軍之一，第五個問題，是21世紀生命科學發(fā)展的趨勢。對于第五個問題，

2、我想舉生命科學發(fā)展的幾個方面，來說明生命科學發(fā)展的現(xiàn)狀和它發(fā)展的趨勢，最后一個簡單的結束語。 第一個問題生命科學研究的對象，生命科學研究的對象，是整個的生物界，及其與環(huán)境的關系，也就是研究生物體生長發(fā)育成熟、消亡、物質代謝、能量代謝、老的活動、遺傳、進化、分布的規(guī)律，以及和外界環(huán)境相互作用的關系。也就是和氣圈、水圈、原始圈的相互的關系。生命科學要從有機體的不同層次，原子、分子、細胞、基因組、個體、群體、生態(tài)系統(tǒng)、生態(tài)圈結構乃生命現(xiàn)象的本質來揭示生命的奧秘。揭示新的原理和探索新的技術，進行多學科的交叉和滲透，并廣泛用生命科學的理論和方法，起檢閱當今人們監(jiān)臨的食物、人口、健康、資源、環(huán)境、能源、信

3、息和材料等問題。世界人口和資源的嚴峻挑戰(zhàn)，迫使人類把利用自然資源的范圍，擴大到我們世代生息的地球之外，空間生命科學應運而生，研究太空特殊生命條件下，特殊生命活動的規(guī)律，是空間生命科學的主要任務。 第二個問題談20世紀生命科學的巨大成就，20世紀生命科學所取得的第一次革命性的進展是，孟德爾遺傳定律的再發(fā)現(xiàn)，摩爾根的基因論，也就是說摩爾根用“國音”用實驗，證明了孟德爾提出來的遺傳因子，是在細胞內染色體上排列有序的基因，而這個基因它是遺傳物質的載體。在20世紀中葉，“波碰學”的創(chuàng)始人“雪地我”他提出，一定有一種生物大分子的晶體，它包含著數(shù)量巨大的遺傳密碼的排列組合。20世紀中葉，在生命科學里頭取得的

4、第二次革命性的進展，一個重大的突破是美國的生物學家沃森和英國的物理學家克里克建立了DNA雙螺旋結構的分子模型，我們知道，沃森是一個生物學家，他的主要貢獻就是確定了兩對堿基特異性的配對，表明了可能的遺傳物質的復制機制，而克里克作為一個物理學家，他極力主張建立分子模型，他從物理的角度，提出原子的角度和距離，能夠最大地控制無形的結構，而且這種規(guī)則模型的結構，能夠大大地減輕變量的數(shù)目，也就是說生物學家和物理學家結合建立了DNA雙螺旋結構的分子模型，這是物理學和生物學完美的結合。而且，有進步通過英國的生物學家和捷克生物學家對第二個進行X衍射證明了它們的分子模型是正確的。 第二雙螺旋結構的分子模型的建立，

5、是20世紀生命科學發(fā)展的里程碑，標志著當代生命科學的誕生，開辟了現(xiàn)在生物科學的新紀元。而且結束的世界上千差萬別的生物種群和個體，在分子結構和遺傳機制上的統(tǒng)一性，并為第二重組為主的首要手段的錦宮城奠定了基礎，對生命科學的發(fā)展，對農業(yè)、工業(yè)和醫(yī)藥的發(fā)展，產生了巨大的極其深遠的影響。由于分子生物學的發(fā)展，由于基因的發(fā)展，由于電子計算機的發(fā)展，使人類有能力，來破譯自身的遺傳密碼，所以啟動了人類基因組的計劃，這是20世紀最有影響的三大計劃之一。人類基因組的計劃是廣義的，不僅包括人類的基因組，也包括有關動物和植物的基因組，譬如說對水稻的基因組，由于基因的同線性使人們通過赫本和模式植物水稻的研究，來了解遺傳

6、背景非常復雜的玉米、小麥等重要作物的基因調控模式，到2003年，人類基因組，31個堿基的測序，將全部被測定，以及有關動物、植物基因組的序列也將被全部測定。接著人類將進入一個破譯遺傳密碼研究基因功能的后基因組時代，以及蛋白質組學的時代，將大規(guī)模地開展蛋白質等生物大分子的結構與功能，標志著結構生物學將大大地發(fā)展，結構生物學是生命科學研究中最前沿的領域。 在結構生物學中，在蛋白質的研究中，最富于挑戰(zhàn)的領域，是膜蛋白的結構與功能的研究，到目前為止已經有一萬五千多個蛋白質的三圍結構被解析出來，但其中僅僅只有20多個膜蛋白的空間結構，被間隙，但在生物體內，膜蛋白占總蛋白含量的20%40%。而這些膜蛋白，又

7、具有重要的功能，能量的轉換，物質的運送，特別是是信號的轉到等重要功能，因此對這些膜蛋白的結構與功能的研究，毫無疑問地是具有非常重要的意義。這是線粒體“薄蛋白”上的ATP酶，它進行ADP的產生，進行線粒體膜上的能量轉換，由于對它結構或功能的“散明”，“賣藝而”和沃克獲得了諾爾被化學獎，這是葉綠體上的膜蛋白，那么對反映中心，膜蛋白的結構與功能的研究，“丹絲霍菲爾米丘”以及“福伯爾”他們獲得諾貝爾化學獎。而膜蛋白在信號的轉導，在離子的通道，在蛋白質的運送到具有很重要的功能，這些跟神經生物學，跟生長發(fā)育都是緊密相關的。所以結構生物學不僅能揭示生命現(xiàn)象的本質，具有重大的意義，而且對高新技術的開發(fā)，具有巨

8、大的經濟效益。 由于20世紀生命科學的發(fā)展，使生命科學在自然科學中的地位，也越來越顯著，因此第三個問題，我是要講，生命科學在當今自然科學中的地位，也就是說主力軍的地位，也是主力軍之一。19世紀以來，物理學、化學、數(shù)學、基礎科學以及基礎科學的理論和技術成就，提供了人們認識生命活動規(guī)律的許多新技術和新手段，極大地促進了生命科學的發(fā)展，而生命科學的發(fā)展，又推動了整個自然科學的發(fā)展，生命科學是自然科學的重要組成部分，生命科學的發(fā)展深刻地影響到當代自然科學和技術的發(fā)展，生命科學的規(guī)律，可以概括為非生物體系的物質運動的規(guī)律，在生物體復雜系統(tǒng)的綜合表現(xiàn)，生命現(xiàn)象的本質，使物質運動的規(guī)律具有更深刻和更普遍的意

9、義，因此，生命科學的發(fā)展，將導致自然科學進入復雜性研究的新領域，生命科學的進步，也向數(shù)學物理學、化學、以及基礎科學提出了許多新問題，新概念和新的研究領域。由于生命科學的發(fā)展，對整個科學的影響，社會的進步和經濟的建設，都具有重要的影響，在20世紀生命科學得到的空間地發(fā)展，取得了豐碩的成果，特別是后半世紀以來，生命科學的理論成就，給自然科學的發(fā)展和技術的進步作出的重要貢獻。所以，生命科學它成為了當今自然科學體系中的主力軍。我們將從以下面一系列數(shù)據(jù)，來說明它是主力軍之一： 第一，從美國科學期刊引文的綜述來看，生命科學占全部總數(shù)的75.6%，從科學投入來看，生命科學占全部投入總數(shù)的55%；從科學的產出

10、來看，生命科學占全部總數(shù)的55.1%；從科技專利來看，生命科學占科技專利總數(shù)的75.6%，以上的數(shù)據(jù)充分說明科學生命在知識創(chuàng)新中的重要地位，它將成為21世紀科學體系中的主力軍之一。 第四個問題，講21世紀生命科學發(fā)展的趨勢。也就是生命科學在當今社會經濟和知識創(chuàng)新體系中的地位，或者作用。生命科學是以破除迷信，反對唯心論，樹立科學的世界觀，促進精神文明建設密切相關的基礎科學。生命科學對生命的起源和進化，人與自然的關系，人腦以及神經活動的研究中，所得出來的科學結論，將會影響人的世界觀、價值觀和倫理觀。在未來得世紀中，也就是本世紀中，生命科學在促進自然科學、社會經濟的協(xié)調發(fā)展，在推動知識創(chuàng)新以及精神文

11、明的建設中，都將會起到越來越大的作用。我下面講一下，在21世紀中生命科學發(fā)展的幾個特點，或趨勢。 第一個特點，分子生物學是生命科學的主導力量，分子生物學將進一步推動生命科學各分支學科的研究，向分子水平深入發(fā)展，因而產生了分子遺傳學，分子細胞生物學，分子神經生物學，分子生理學，分子分類學，分子生態(tài)學等，也就是在分子水平上，對細胞的活動，生長發(fā)育，消亡、物質和能量代謝、遺傳、老的活動進化和分布等重要生命活動進行探索。 第二，生命科學仍將是向對基本最復雜的微觀和宏觀兩級發(fā)展，但最終必須要把宏觀和微觀整合起來，把在原子、分子、細胞、個體、群體、生態(tài)系統(tǒng)等生命不同層次，作為一個有機系統(tǒng)來進行深入的研究。

12、 第三，生命科學的模式發(fā)生了巨大的變化，今天的生物學是以單一的個體實驗室的研究模式為主，隨著大科學的實施，出現(xiàn)了大規(guī)模的跨單位、跨地區(qū)、跨國的聯(lián)合研究和大型研究中心的集約性研究，這些新研究模式，將成為推動生命科學快速發(fā)展的主要動力，多個實驗室之間的合作研究方式，已經成為當代生命科學的潮流。 第四，生命學家對生命的思考和認識有了新的角度，由于基因組真題性研究方法的出現(xiàn)以及復雜系統(tǒng)理論，和對線性科學技術的發(fā)展，使生物學家思想和方法都在發(fā)生改變，從局部觀發(fā)展到整體觀，從線性思維發(fā)展到復雜性的思維，從注重分析發(fā)展到分析與綜合相結合。 第五，生命科學的發(fā)展，越來越依賴于大型平行技術的發(fā)展，最突出的例子，

13、就是第二序列的測定，通過機器人，通過自動儀器來分離DNA，切割DNA，自動測序研究基因的表達，甚至蛋白質的相互作用。發(fā)展機器人技術和利用來控制儀器和數(shù)據(jù)分析計算機的程序，這是需要科學家的高超智慧。 第六，過學科的交叉是當代科學發(fā)展的一個趨勢，也就是說在21世紀人們將要在綜合性的一些跨學科的領域中繼續(xù)找新的機會，在19世紀有一批物理學家，化學家的加盟，導致了分子分離學的誕生，當今物理學、化學、數(shù)學、力學、基礎科學和生命科學的交叉，滲透和有機結合，并將孕育著有一特科學的大爆炸，據(jù)預測21世紀生命科學將發(fā)展成為新一輪的第二科學革命的中心，并將跨越物理世界和生命世界不可逾越的鴻溝，使之統(tǒng)一起來。 第七

14、，生命科學基礎研究與應用研究的結合越來越緊密，研究成果向產業(yè)化轉化的速度也越來越快，在分子生物學研究的初期，可以說大部分研究是在象牙塔里進行的，到了基因工程時期，基礎研究就開始與應用研究或產業(yè)研究相結合，到了后基因組時期，許多在過去被視為基礎研究的工種，一開始就與應用研究緊密聯(lián)系在一起，例如一些商業(yè)公式把對序列測定以及蛋白組學中的蛋白質分析所得到的數(shù)據(jù)，直接編為具有很高利潤的商業(yè)數(shù)據(jù)庫，基因或者是蛋白質的信息，已經成為各大生物工程師追求的重要目標。 第五方面，我舉生物學里頭的幾個例子，來簡單地敘述一下，生命科學當代研究的狀況以及它的發(fā)展趨勢，由于我本身知識面比較狹窄，里面有很多遺漏的地方，我想

15、今后不論在任何的場所都會向不同的專家去請教，因為神經生物學和光合作用，它基本上概括了動物植物和生物，神經生物學是代表了動物比較特有的，而光合作用是代表了植物比較特有的，所以我想舉這幾方面的例子，來簡單地說明一下。 神經生物學是當代科學的前沿，神經生物學它不僅要揭示大量地秘密，預防大量地疾病，而且神經生物學更是我們向往的人能面向世界，創(chuàng)造更好地物質文明和精明文明，主要就是我們有智慧的大腦。神經生物元就預防大腦有關的神經疾病，我們知道從本質上來講，人的大腦是最高級最復雜也是最可靠，也是最靈敏的信息處理系統(tǒng)。人的大腦有一萬個神經元而每個神經元又可以接受兩千多個神經元的攝入，但是它的體積只有1.5千克

16、，但是它的耗能是十瓦，人的平均壽命七八十歲，可以使用七八十年。更重要的當代的超級計算機，它在圖象識別和語音識別抽象概念的處理，快速地認知等等這些方面，是遠遠不及大腦的。因此，揭示大腦信息系統(tǒng)處理的原理，將可能把信息技術和自動化技術，推向高度智能化的境界，因此神經生物學肯定是20世紀很重要的前沿，這本天書在20世紀又打下基礎，在21世紀肯定有重大的突破。 我這里講“畫一生物學”在我們臺上的兩位院士，都是這方面的專家，一個是植物方面的專家，一個是動物方面的專家，我在這里完全是班門弄斧，待會朱院士還要做精彩的巖樣，所以我在這里，僅講一下，植物細胞的全能性，也就是說植物任何一個體細胞，任何一個新細胞，

17、它都有全套的遺傳信息，也就是說離體以后，它在一定的條件下，都可以發(fā)育成一個完整的植株，通過細胞和組織培養(yǎng)。這項技術，已經非常成熟用在農業(yè)和園藝上，得到了顯著的經濟效益和社會效益。克隆動物的活動，在理論上對動物細胞的全位性有了新的認識，我想朱院士也要談，而且我這方面也不懂。我現(xiàn)在要講的一個例子，就是通過植物細胞的大量培養(yǎng)，通過基因工程相結合，對開發(fā)我國自然資源已經顯示了重要的前景，也就是說我們國家自然資源豐富，植物資源要進行開發(fā)，必須要走生物高新技術的道路，形成生物高新技術的產業(yè)。 我舉一個“芝草”，“芝草”是我們現(xiàn)在一味中藥，這個“芝草”是在新疆海拔三千公尺以上，而我們永遠不會用它的根系，過去

18、中藥是廣泛地采集，通過“芝草”跟細胞的培養(yǎng)，形成了細胞株系，而且通過外界條件的控制，“芝草磷”的含量比天然的“芝草”還要高，而“芝草磷”是當代很有希望的一個抗癌藥，可能現(xiàn)在臨床實驗比“紫砂成”還要強，而它的成本低，通過細胞大量培養(yǎng)，還可以進行工業(yè)發(fā)酵，獲得的產品可以作為針劑，當然作為天然食品的添加劑，或者作為唇膏，那這是太廉價的運用了，因為它這個可能是一個很有前景的抗癌藥。所以我舉這個例子，就是指植物細胞的全能性不僅是一個重要的理論研究問題，而且它和經濟的發(fā)展緊密相關，而且細胞通過大量培養(yǎng)與基因工程相結合，能夠開辟植物高新技術的產業(yè)，將會有巨大的經濟效益和社會效益. 它的基因組很小，只有五條染

19、色體，現(xiàn)在已經完成了“一覽建材”的測序，而且利用“一覽建材”的突變株，已經發(fā)現(xiàn)有80個位點能控制開花的時間，有的抑制開花，有的促進開花，也就是說發(fā)育生物學，特別是花器官的發(fā)育生物學取得了很大的進展，而在我們國家也啟動了973的項目，不管從理論和時間上的意義都是非常大的。 我這里講一下光合作用，我們知道光合作用是植物特有的功能，也就是說正是光合植物它通過體內的色素吸收太陽光能，把無機物變成有機物變成氧氣的過程，可以說光合作用是地球上最大規(guī)模的光能轉化過程，它合成的有機物是微生物食物的來源，它放出的氧氣是地球上氧氣的主要來源，當今文明所需要的古生物原料不管是石油、天然氣，都是古代光合作用的產物，所

20、以光合作用它是一個重要的理論問題，而且以當今人類面臨的糧食、能源、資源、環(huán)境、信息、材料都密切相關，光合作用在植物細胞中是在葉綠體中進行的。而光合作用的核心問題是光合作用高效吸能、傳能和轉能的機理，我們知道太陽光照在葉片上，實際上光和膜吸收太陽光能，傳遞太陽光能，都是在具有一定分子排列或空間構象的普光色素反映中心色素蛋白和有關電子載體中進行的，它涉及到一系列的分子、原子、離子的傳遞和轉換，一系列的物理化學過程。 這樣一個高效性能傳能的功能，它要求一個什么樣的分子結構？而這些分子結構，要求什么樣的分子和原子排部才能滿足這樣一個功能？時間的尺度是10的負7次方秒到10個負15次方秒，也就是說在光和

21、膜上，它能量的傳遞效率可以從94%到98%，而能量的轉換效率在反映中心幾乎是100%，而且光合作用在常溫常壓下，用可見光推動使水裂解放出氧氣來，這是當今科學技術還遠遠達不到的。闡明光具有高效性，傳能轉能的機理，不僅能夠揭示光合作用的奧秘，而且能夠推動生命科學物理學，化學等前沿學科領域的發(fā)展，而且能為提高農作物的光能利用效率，提高基因工程，蛋白質工程，以及開辟太陽能利用的新途徑，研究新一代的生物芯片和電子器件提供理論依據(jù)和途徑。 在光合細菌反映中心結構與功能研究，是取得了重大的突破。也就是說，能夠把只是把光合細菌從光合膜上分離提取，而且對它的基因的定位和序列分析，這是生物學家的貢獻。那么光化學家

22、他們用超快的手段，來闡明吸能傳能的途徑或輸理，而經濟學家拿的這塊膜蛋白，而且成功進行了X光衍射，也就是說在原子水平上，闡明了它的結構。這是光合細菌，結構與功能的研究，使當代物理學、化學、生命科學有機結合的一個優(yōu)秀范例。在國際上有人預測，光合作用性能吸能傳能機理的闡明，而進行吸能傳能這些膜蛋白，空間結構的間隙，光合膜系統(tǒng)可能成為第一個在原子水平上，有物理和化學的概念，解釋清楚的一個生物系統(tǒng)。也就是剛才講的，就是到了21世紀有可能跨越物理世界和生命世界不可逾越的鴻溝。 光能利用的一個主要問題，主要是光能利用效率的問題，我們知道在農業(yè)上，保持農業(yè)的持續(xù)發(fā)展也是我們整個國民經濟持續(xù)發(fā)展最基本最長期的任

23、務。而隨著人口的增長，隨著工業(yè)的發(fā)展，耕作的減少，提高單位面積產量是我們最佳的選擇。而植物耕作的90%95%，是來自于光合作用，光合作用是作物產量形成的物質基礎，也就是說要大幅度提高作物的光能利用效率，才能得到大幅度的提高作物的產量。但是當太陽光照在葉面上，有47%的太陽光是在光合作用利用之外，光合作用不能吸收，而53%的太陽光，通過吸能的不完善，通過傳能的消耗，通過轉能效率的不同，又通過“光復習”或“按復習”的消耗，實際上光能利用效率的也僅僅只有5%，而當代高產的水稻小麥品種，它們的光能利用效率只有1%到1.5%。因此，提高光能利用效率，哪怕是0.3%0.1%對產量都會做出極其重大的貢獻。

24、以水稻為例子，在六十年代，第一次的突破就是高稈變矮稈，大幅度提高了產量，第二次突破應該是我們中國科學家的貢獻，就是雜交水稻產量又有了大幅度的提高，但是八十年代到九十年代，一直在這個直線上徘徊。21世紀要進一步提高作物的產量，我們認為除了利用雜交優(yōu)勢，不管是抗疫性的優(yōu)勢等等，單是大幅度作物的光能利用效率是重要的途徑之一，也就是說研究光合作用高效的生理基礎和它的分子機理，這是一項基礎性戰(zhàn)略性和前瞻性的研究，對光合作用的轉能機理和提高農作物的光能利用效率，在我們國家的973和自然科學基因都有覆蓋。在講光合作用和環(huán)境，我們知道隨著工業(yè)的發(fā)展，大氣中的二氧化碳，不斷地增加，據(jù)預測在21世紀中，大氣中的二

25、氧化碳，將要達到，也就是說現(xiàn)在是350個PPM，到21世紀中葉要達到700個PPM，當然二氧化碳倍增以后，溫室效應等等我們撇開不談，二氧化碳倍增以后對植物的生理生態(tài)會產生什么樣的影響，特別是是二氧化碳是光合作用的原材料，它對光合作用產生什么樣的影響。這是眾說紛紜，美國哈佛大學教授“巴拉斯”在1998年的一篇文章，他認為大氣二氧化碳倍增以后，發(fā)達國家依靠他們的科技和資源的優(yōu)勢，在全球變化的情況下，農作物還會大幅度的增產，但是對我們發(fā)展中國家，由于我們的科技比較薄弱，經濟也有限制，沒有能力發(fā)展和購買新作物的品種以及其他的生產資料，因此，我們的產量將要減少。對這個結構的分析，不能單純從政治角度，而是

26、我們要進行研究，我們國家在抵抗全球變化帶來的負面影響，決定科學政策提供依據(jù)。 我再講一講生物多樣性，生物多樣性的概念是有三個層次，一個是遺傳的多樣性，一個是物種多樣性，還有一個是生態(tài)系統(tǒng)的多樣化，一個總的多樣性，就是多種多樣性的結合。人類賴以生存的基礎，它的直接價值，比如說植物，包括栽培植物、家養(yǎng)動物、藥物，包括抗癌藥物，有用的中藥成分，我們國家是非常豐富的。還有工業(yè)原料，當然還有間接的價值。一個基因或者是一個物種可以影響一個國家有關的經濟發(fā)展，一個優(yōu)良的生態(tài)群落的建立，可以改善一個地區(qū)的環(huán)境，譬如說野生稻雄性（13：01）基因，就為我們國家發(fā)明雜交水稻提供了基因資源。生物多樣性的價值，從內求

27、估計，每年它的價值全球是33萬億美元，但是生物多樣性的保育是非常緊迫，市場增加有過幾次大絕滅，這是自然地質的原因，而人為的活動，使地球又進入了一次大絕滅時期。生物大量的人為絕滅，因此我們之后只能在滅絕動物的博物館，陳列館去了解地球上曾經有過的動物或植物，我想這個就是人類的悲哀了。所以生物多樣性，引起了各國的重視，這是一個政府行為，也就是生物多樣性的公約，要保護生物多樣性，要持續(xù)利用生物多樣性，而且遺傳資源應該公平共享，我想有些政策問題，我們國家的生物多樣性，也受到了重視，不管是從基因萬匯，不管是從973的項目都有覆蓋。 我前面僅僅從幾個例子來簡單地談一下，生命科學發(fā)展的現(xiàn)狀和它的一些展望?？傊?/p>

28、21世紀生命科學的突破，生命活動的基本過程，及其進化和分布以及與環(huán)境相互作用的揭示，將會為生命科學的開發(fā)和利用，將為生命技術的騰飛，提供巨大的原動力。展望新世紀，生命科學將會在更加突飛猛進的發(fā)展，生命活動的基本過程或規(guī)律，將會在更廣闊的空間尺度和時間尺度上被揭示和闡明，隨著人類以及有關動植物基因組全序列的測定，人類將進入破譯遺傳密碼，研究基因功能的后基因組時代，將大規(guī)模地系統(tǒng)地開展蛋白質等生物大分子的結構功能，這對于揭示生命現(xiàn)象的本質和規(guī)律，是具有重大意義的。如正在發(fā)展的基因工程、蛋白質工程、生物信息技術、生物芯片和生物電子器件技術，胚細胞等關鍵技術，將會使生物技術產業(yè)成為21世紀最主要的產業(yè)

29、，當然它會具有巨大的經濟效益，同時也將深刻地改變，農業(yè)食品能源材料，人口衛(wèi)生資源信息，環(huán)境生態(tài)的狀況。 面對國際上，圍繞著生命科學前沿和生物技術以及自然資源的激烈競爭，對我國來說是機遇和挑戰(zhàn)并存。我國如何迎接生命科學的挑戰(zhàn)不是時機，是我們中國所有的科學家應該高度重視的問題，我要感謝吳賈勇教授，馬柯坪教授，王殊榮教授，彥和春教授，仲康教授，星宇博士，跟我這個報告提供的有關資料。聽眾： 就像你在報告中介紹的那樣，21世紀生命科學將會有更大的發(fā)展，你也介紹了各國在這方面在投入上，包括在運用方面上生命科學有越來越重要的價值，我這里第一個問題，中國目前在這種生命科學中的研究投入上，有什么樣的舉措，包括中

30、國目前在世界上同世界先進過程，有多大的差距，在這個研究領域，我們到底處于一個什么樣的位置，希望你簡略地回答一下。第二個問題，目前世界上很多國家，在對生命科學基因研究方面，包括克隆羊、克隆豬、克隆牛，聽說最近還有一個國家正在做克隆人的準備，從技術來看現(xiàn)在沒有什么障礙，所以說一些國家出現(xiàn)了相應的一些這種法規(guī)、政策，包括法律，我們國家在這方面有什么，尤其是政府方面有這方面的法規(guī)和政策規(guī)定，請您詳細地介紹一下。演講者： 謝謝！你提的第二個問題，我想是一會“朱左元”院士要報告的，而且他也會很好地做回答。就第一個問題，從美國的資料來看，生命科學受到極大的重視，不管從投入，包括它的產出，包括它文章的引用率，

31、包括它的專利，顯然都非常說明生命科學的重要性，但是在我們國家，雖然我們講21世紀是生命科學的世紀，是信息科學的世紀，但是我覺得，沒有受到應有的重視，非常遺憾，今天劉院長沒來，我正好要向他反映這個問題，我希望在這個問題上，我們能跟國際接軌，也就是說在國際上許多發(fā)達國家生命科學受到極大的重視，我們國家也開始重視，但是在經費的分配方面，我確切數(shù)據(jù)不知道，但是從我本身的領域來看，我覺得還沒有受到重視，所以我想你提個問題，非常好，我們生物學家要富裕，我們常常一個項目，實際上跟國際競爭是什么，我們真是廉價的競爭，像膜蛋白一個功能的研究，在美國設置可以拿500萬美元來開展研究，可是在我們國家，有十幾萬就已經

32、了不起了，簡直不是一個數(shù)量級。所以我想，生命科學在江主席的報告里面也談到，21世紀信息科學生命科學將會是主導的科學，原話不是這樣講的，意思是這樣。我覺得在經費的問題上，我希望我們的政府，包括科技部，包括基金委員會，包括我們的科學院，包括教育部都應該根據(jù)21世紀生命科學的發(fā)展，經費向生命科學傾斜，我覺得我跟你的希望可能是相同的。 第二點 我們國家的生命科學跟國際上相比，老實說我們跟國際上的差距，還是比較大的。從總體水平還估計，應該說我們的生命科學，在某些方面有我們的基礎，有我們的特點。在21世紀，在國際競爭上我們會有一定的競爭能力。譬如在微觀生物學這方面，我們很早就人工合成了胰島素DRA，人工合

33、成胰島素使世界上刮目相看，很遺憾的就是由于種種原因，我們國家的科學家與諾貝爾獎擦肩而過。在當前，國際上競爭最激烈的人類基因組，我們起步比較晚，而我們國家水稻基因組起步得比較早，我們人列基因組起步得比較晚，但是在整個全序列的測定，我們占1%的份額，現(xiàn)在有好的進步，更重要的在人類基因組的功能基因，我們結合中國的特點中華民族基因，有關中國特有的一些基因，因此取得了重要的成果，在國際上也有重要的顯示度。在我們的酶學、生物膜，以及我們的發(fā)育生物學，當然包括發(fā)育生物學，不管動植物，像過去從整體生物學，一直發(fā)展到當今的分子生物學，都還是有很好基礎，我想后邊朱先生應該會講。也就是說，我們有一定的特色，在某些方

34、面有一定的基礎，而宏觀生物學我們也很有特色，因為我們國家從水平覆蓋來講，從熱帶、亞熱帶、溫帶、寒溫帶以及寒帶，我們都有覆蓋的動物和植物，而且世界的第三極珠穆朗瑪峰，由于海拔的提高，生理條件的變化，所以生物的分布也是非常奇特，我們宏觀生物學地圖遼闊，而且“山志”已經盡快地完成，地理分布也非常的有基礎，所以我們在國際上這方面還是有特色，假使我們今后能夠注意宏觀微觀相結合，運用我們地域的優(yōu)勢，也有我們中國的特色，我想在21世紀我們國家的生命科學，還是很有希望的，至少我自己是充滿信心的。 細胞的大量培養(yǎng)，細胞工程、基因工程會對環(huán)境帶來什么樣的影響？甚至對人文道德又會產生什么樣的影響？我想對于植物學來講

35、，對于植物細胞基因工程來講，可能目前植物世界還沒涉及到人倫的問題，在動物里頭我想朱先生待會會報告。但是植物細胞工程和基因工程，它對環(huán)境的影響，我想應該從下面來看，植物細胞培養(yǎng)它是一個溫和條件，不要強酸、強堿，因此它對環(huán)境不會造成極大的污染，因為你要把這個細胞培養(yǎng)活，必須是比較溫和的條件，至于擴大發(fā)酵，加大它的發(fā)酵率的話，還可以綜合利用，至于它的酸堿度可能跟外界的水建、土建不同，但是作為后處理這個還是可以解決的。我剛才僅僅只是植草，因為植物細胞大量培養(yǎng)，對于整個國家植物資源的開發(fā)和利用，必須要走高新技術的道路，譬如說我們說的雪蓮，雪蓮是生長在海拔大概5、6千公尺左右，我們假使說要把它全部采擇是不

36、可能的，而且采擇的量也有限，但是我們中國科學家發(fā)展這個雪蓮里頭，分解的香料在法國的博覽會拿到了金牌，那怎么辦呢？那就只好把雪蓮的細胞組織培養(yǎng)，通過細胞系讓它大量地合成有關的香精、香料的成分，最后再來提取。所以，植物細胞大量培養(yǎng)，除了剛才講的在農業(yè)、在園藝，在無土栽培這方面已經成為成熟的技術，那是毫無意義的，但是作為細胞大量培養(yǎng)，開發(fā)有用的藥物成分，它必須要走高新技術的道路，但是我不能說一點對環(huán)境沒有污染，但是它是比較溫和的條件，即使對環(huán)境有污染，我想我們的環(huán)境科學，還是有可能來控制的。今天下午徐曉白院士，就要做歡迎的污染和可持續(xù)發(fā)展。也就是說環(huán)境污染不克服，可持續(xù)發(fā)展是不可能的。 演講者： 非

37、常高興，大家能提這么多問題，可見對我報告的，大家還是清楚了，所以從這點非常高興，按照由于時間的關系，對所有的問題，我不可能一一回答，我想其中一個問題，就是光合作用是這么一個基礎的研究，它有沒有在生產中運用，它有沒有可能把科研成果轉化為生產力，也就是談到我們當代基礎研究，跟應用研究跟開發(fā)研究不是說越來越緊密，周期越來越短，就這個領域你怎么看，我簡單回答一下。 光合作用高效轉能的機理，我想可能是很緊密地跟應用聯(lián)結在一起，比如說我們國家的“十五”規(guī)劃，在能源的部分，就提到開辟太陽能利用，也是今后能源的重要組成部分，在這個規(guī)劃里頭提到，利用太陽制氫，氫能是無污染的，便于儲存，又便于運輸，他們要研究太陽

38、能制氫氣，所以它叫模擬光合作用不遠處反應，就是說系統(tǒng)二，被光激發(fā)以后，形成強烈的釋放出氧化劑，放出水裂解產生氫，要模擬光合作用水光解的機理，因為這個機理，它是在常溫常壓下，可見光推動的，所以它能利用。第二方面能源規(guī)劃里頭，它提到要用光和細菌，或者是藻類，作為生物反應器，直接來產生氫氣，這個在實驗室目前完全可以達到，在我們實驗室都進行過，現(xiàn)在的問題就是，要達到工業(yè)化的生產，要保持有機體的穩(wěn)定性，它的高產這還有待研究，但是肯定要走這方面的道路。 還有就是模擬高效的轉能機理，研究太陽能電池，也就是說在二十幾年前，我們在研究光合作用時就發(fā)現(xiàn)，葉綠素被激發(fā)以后，它要形成“三鮮態(tài)”的葉綠素，可是在幾年前，

39、在化學的人工模擬里頭，從來看不到“三鮮態(tài)”的葉綠素，那么近幾年來，他們在人工體系里頭能模擬出光合作用葉綠素的“三鮮態(tài)”，在模擬光合作用方面已經又跨進了一步，所以光合作用在光能傳遞轉換這樣一個機理，過去我們把它看成是非常非常的單純的一個機理，因為要研究這樣一個過程，它必須要有當代的分秒批標的超快技術，而且它不可能拿一個有機的整體，它必須要在膜蛋白的水平上，而且這個膜蛋白，分離提成還要告訴它，有哪些種類的葉綠素，有哪些種類的胡蘿卜素等等。這個領域必須是物理化學結合的。 在農業(yè)方面，我們過去認為農業(yè)要聯(lián)系光合作用太難了，在國際上“戴文絲”它是英國皇家學會會員，是澳大利亞的一個權威。他提出，光合作用的單葉葉片跟產量沒有關系，由于他是這么一個大權威，他提出這樣一個觀點，在國際上統(tǒng)治了100多年，所以使很多