科学不怕挑战

21世纪生命科学的挑战

作者：袁菲娅

来源：《中外企业家·下半月》2015年第2期

袁菲娅

（内蒙古包头市第九中学高三十四班，内蒙古包头014010）

摘要：作为一门以生命现象和生命活动规律为主要研究对象的学科，生命科学在上世纪

下半叶取得了重大突破。笔者结合上世纪生命科学取得的成就，就21世纪生命科学面临的挑

战进行了梳理、总结。

关键词：21世纪；生命科学；挑战

中图分类号：Q-42文献标志码：A文章编号：1000-8772-（2015）06-0243-01

收稿日期：2015-02-14作者简介：袁菲娅（1996-），女，内蒙古包头人，高中，现就读

内蒙古包头市第九中学。

生命科学是生物学和自然科学发展的产物。19世纪进化论和细胞学说的发展，为分子生物

技术的发展奠定了坚实的基础。生物技术的进步，促进了生物改造工程的发展，也为生命科学

的发展提供了良好的条件。进入21世纪后，生命科学依旧保持了强劲的发展势头。认清生命

科学所面临的挑战，明确生命科学今后发展的方向，也成为业界关注的焦点。那么，21世纪生

命科学面临的挑战有哪些呢？笔者对此做出了总结。

一、后基因时代的顽固性疾病治疗

人类基因组草图自从出现之后，就被誉为破解人类生命奥秘的“天书”。这本“天书”的

23个“章节”全由构成编码蛋白质的DNA三联体组成，每条染色体上的未知基因都等着人类

去探寻和解读。经历了20世纪的分子生物学时代和结构基因组时代后，以人类基因组草图绘

制完成为划分点，生命科学正式进入了功能基因组时代，即后基因组时代。但是，后基因组时

代，不仅仅是对生命科学简单的时间划分，它更多地承载着人类对生命科学美好愿望，人们期

待在后基因组时代，人类可以通过对人类基因组图谱的弄明白疾病的发生机制，并借助基因药

物对顽固性疾病如癌症、艾滋病等进行个性化治疗。但是，这一愿望至今未能实现。早在上世

纪下半业，以诺贝尔生理学奖获得者杜尔贝克为代表的美国科学家就开始了“向癌症宣战”的

计划，计划在五年之内治愈癌症，但是，花费了数十亿美元后，这一计划仍以失败而告终。虽

然人们清楚知道癌症及其他疾病的发生都与细胞基因组有关，但是，在DNA测序和基因鉴定条

件高度发展的今天，基因科学研究仍旧集中在遗传、发育、进化方面，基因科学研究水平仍旧

停留在基因组中的单核苷酸多态性、基因多样性研究阶段，人类完全治愈糖尿病、癌症、哮喘

等顽固性疾病的希望仍旧是十分渺茫。

二、宏观生物学的进一步发展

生命科学是自然科学的重要组成部分，进入21世纪后，生命科学在发展方面呈现出多学

科交叉和渗透的趋势，生命科学的发展必将给当代自然科学如生态学、生物学的发展带来深远

影响。上世纪，在生命科学对生命现象本质进行深刻诠释之时，人们已经猜想到生命科学的发

展之于生物学发展的意义，生命科学必将进一步朝自然科学研究领域渗透并取得新的突破。事

实正是如此，在新世纪，光合作用原理研究在高科技、工农业生产中得到了广泛应用，依据光

合作用原初反应能量传递和转化原理，科学家们对多种光合膜叶绿叶素蛋白复合物的结构进行

了科学研究，使得光合系统成为第一个以物理和化学概念进行解释的生物系统。我们坚信，生

命科学的发展，一定能为生物技术的发展提供更强大的动力，这也将进一步带动基因工程、生

物芯片、生物电子器件技术、胚胎干细胞、蛋白质工程、生物信息技术等关联技术的发展。由

此类推，在社会生活方面，人类能源材料、农业食品、人口卫生、资源信息、生态环境也将发

生相应的变化。城市生态学、经济学也必将随着社会发展获得进一步的发展，生态工程和生态

技术在社会生活中的应用面将更加广泛。在这样的大环境下，人类环境污染、能源短缺、食物

供应不足等问题也将局部得到改善。不过，我们也应该看到，在人类生存大环境已经遭到严重

破坏的今天，生物圈时刻面临着崩溃的危险。宏观生物学固然可以化害为利、维护和改善局部

自然环境，但是，在现有条件下，宏观生物学的作用是有限的，人类还无法模拟出一个可供人

类长期生存的生态环境。

三、脑科学研究将朝其他方向进一步辐射

脑和思维研究是生命科学面临的又一重大任务。人脑皮层中有100亿个神经元，神经元的

非线性变换是个体思维和脑部活动产生的前提。一个神经元的树突可以与多达10万个神经元

产生关联。结合生命科学知识，人们提出了以下问题：处于有序和无序世界中的人脑是如何产

生新信息的？神经系统依靠什么规律进行自发集体计算的？人脑是怎样解读图像环境的？怎么

通过脑模型构造来控制人类行为？智能神经的基础是什么……可以说，脑研究将是生命科学今

后研究的主题。进入21世纪后，信息技术的发展，促进了脑科学与信息科学技术的紧密结合，

也催生了以脑为中心的科技革命。以信息加工、再创造、信息模式生成和联想记忆为主的脑理

论在计算机研制上也得到了应用，如生物芯片在第六代计算机构建中就起到了关键作用。反过

来，脑科学和信息技术的结合也推动了医学计算机的应用和发展，大量新技术如医学成像技术、

遗传工程技术、微电子技术、人工器官、纳米技术、生物传感技术、分子设计与模拟技术等都

被应用到临床医学上和医学保健上来。但是，住的注意的是，每一项高科技在社会领域尤其是

医疗领域的应用都会引起一系列的伦理、心理和法律问题，人们在应用克隆技术、安乐死、器

官移植甚至变性手术的同时，也对这些技术所引起的伦理、道德问题产生了忧虑。如何在利用

技术服务人类的同时，提高技术应用的人道性、合理性、合理性，是人们对生命科学技术真切

的希冀。

参考文献：

[1]李秀华,任衍钢.色谱技术与生命科学的发展[J].生物学通报,2010(1):60-62.

（责任编辑：孙伟明）