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第三次生命科学革命:中国,准备好了吗? 精选

已有 40327 次阅读 2009-6-20 15:18 |个人分类:未分类|系统分类:科研笔记| 校长, MIT, 生物科学

           ——评MIT校长的演讲
 
施一公  饶 毅
 
57岁的苏珊•郝克菲德(Susan Hockfield)于2004年就任麻省理工学院(MIT)的第16任校长。她在1973年获得美国罗切斯特大学(University of Rochester)的生物学学士,1979年获得美国乔治城大学(Georgetown University)医学院的神经学博士。她在耶鲁大学度过了19个春秋的学术生涯,曾经先后担任其研究生院院长及学校教务长。值得一提的是,郝克菲德是MIT历史上第一位来自生命科学领域的校长,这也反映了MIT过去半个世纪学科演变的趋势¬——其生命科学从50年前的完全空白到今天的在全美乃至全世界举足轻重。
 
2009年5月13日,郝克菲德在美国科学进步协会以“下一轮创新革命”.为题做了演讲,简短但深刻地阐述了刚刚拉开帷幕的第三次生命科学的革命,即工程和物质科学与生命科学强有力地交叉、融合而带来的革命。
 
分子生物学的创立和发展被认为是生命科学的第一次革命,主要发生在20世纪70年代和80年代;它又直接催生了第二次革命,即基因组学的创立和发展。奠定这两次生命科学革命的基础是被认为二十世纪最伟大的生命科学研究的两项成果,一是1953年沃森(James Watson)和克里克(Francis Crick)根据弗兰克林(Rosalind Franklin)和维尔金斯(Maurice Wilkins)的DNA衍射图谱推断出DNA双螺旋的正确结构,二是50年代末60年代初佩鲁茨(Max Perutz)和肯德鲁(John Kendrew)对血红蛋白和肌红蛋白三维空间分子结构的解析。DNA双螺旋的发现标志着现代生物学的开始,而血红蛋白分子结构的解析则标志着分子生物学的开端,因此佩鲁茨被Nature等杂志尊称为“分子生物学之父”。
 
这两次生命科学的革命,均来源于生命科学与其他学科的交叉。物理学家进入生物领域对分子生物学的创立和发展至关重要。他们不仅带来了强大的计算工具和理论,而且发展、改进了各种分析仪器,比如电镜、高速离心机等等,使得在分子水平理解DNA、RNA、蛋白质成为可能;而没有数学家、计算机科学家的积极参与,基因组学难以创立。
 
如果说在过去两次革命中工程与物质科学主要是为生命科学提供技术支持与服务,那么今天,在世界许多地方,工程、物质科学与生命科学正在多方面融合、相辅相成,这就是已经拉开序幕的第三次生命科学的革命!郝克菲德用三个例子来描述这场革命:科学家们正在试图利用纳米技术把抗癌药物直接递送到目标肿瘤细胞;可以被称为科学家也可以是工程师的人们在用无害病毒制造无污染的电池;环境学家与生物学家联手试图通过研究海洋中的微生物群落来监控环境和气候变化。
 
当工程技术、物质科学与生命科学日趋紧密结合的时候,想象空间是巨大的,没有人可以预测第三次生命科学的革命会对我们每个人带来什么样的影响,也没有人可以预测这场革命对于社会、经济将带来什么样的变革!但是,生命科学的前两次革命带来的影响可以作为一个参考:它们不仅直接加深了我们对于生命现象的理解,而且给社会生活,特别是西方发达国家的各个方面带来福祉,既有针对个体的抗癌疗法,也有适用于很多人的降血脂药物;生物技术的繁荣使其成为美国经济中的重要组成部分,比如,与健康产业相关的生物技术公司每年为美国带来的利润从1992年的80亿美元上升到2006年的600亿美元!
 
很遗憾的是,我国由于特殊的历史原因,与这两次革命失之交臂。尽管在改革开放之后,国家对于科学技术的重视逐年增加,但时至今日,我国的生命科学研究基本处于跟随国外潮流的阶段,缺乏创新性、革命性;与西方发达国家相比,我国的生物产业尚未真正起步,而没有科技含量的生物保健品的肆虐又让国人基本没有认识真正的生物制药的意义;我国的许多生物技术公司从事的是国外大公司的外包服务。
 
那么在互联网使整个地球变小的今天,面对着第三次生命科学革命的到来,中国如何应对是一个重要的问题。
 
郝克菲德提出了四点倡议,应该对于我国科技、教育界及其它相关政府部门具有很好的参考意义:
 
首先,鼓励年轻人进入交叉学科。在本科教育中鼓励学生接受包括生物学、计算机科学、数学、和工程在内的宽口径、多学科教育,使他们可以理解彼此的语言,增加今后广泛交流合作的机会。也许我国高等教育的课程改革已经迫在眉睫,打破一刀切的课程设置和教育模式时机已经成熟。
 
其次,建立新型的融合多学科的研究中心。郝克菲德例举了MIT新建的生物工程系。其他学校也有,如斯坦福的BIO-X,旧金山加州大学的QB3。
 
其实,以上两点在美国的一流大学早在本世纪初已经开始运作。事实上,笔者曾经任职的普林斯顿大学早在2002年就建立了Lewis-Sigler综合基因组学研究所,其研究者包括了来自分子生物学系、化学系、物理系、数学系、化工系、计算机系的教授,其本科教育主要针对一二年级的本科生,使他们早早接触多学科交叉教育,并利用这些知识在高年级以后进行独立课题的研究。在我国的高校是否也可以考虑建立类似的机构呢?当然,实体机构的建立固然重要,更重要的是支撑这些机构的软机制,后者更值得我们的政策制定者三思。
 
第三,经费支持倾斜,有意识地鼓励学科的交叉合作:现在美国的一些经费已经明确标明“支持交叉学科研究”。在我国,做到这点似乎不难,大家也应该比较容易达成共识,难的是如何让这些经费真正支持有创新性的跨学科研究,而不是变相支持那些拼凑起来的低水平组合、一旦有经费以后并不进行实质合作。
 
第四,建立政府部门间的联合,支持多学科交叉。在美国,NIH(美国国立健康中心)、能源部、国防部是主要的科学研究支持中心,他们资助的学科方向各有侧重。而在中国,科学研究的主要经费来源于科技部、自然科学基金委、卫生部、教育部等,而不依学科划分,所以也许鼓励交叉学科研究在政府层面上更易行。
 
事在人为。郝克菲德的演讲面对的是处于世界科学技术中心的美国,那里聚集了一大批世界上优秀的科学技术人才,又有一大批雄心勃勃、专心一意的年轻科学家作为中坚力量,挑起生命科学的第三次革命顺理成章,郝克菲德自然不用担心人才的因素。而在中国,高水平人才储备的不足却是我们的最大弱点之一。也许,对中国而言,比郝克菲德的四点倡议更重要的一点是如何更快、更好地建设我们的人才队伍。
 
历史经验证明,美国成为今日的世界头号强国重要原因之一在于二战之后它高度重视基础科学研究,大力发展科学技术。基础科学的发展带动了技术的变革,进一步改变了整个社会、经济、与个人生活。中国,得益于三十年来的改革开放政策,在世界舞台上发挥着越来越重要的作用。中国已经成为科技大国,但远非科技强国。中国要在瞬息万变的当今世界立于不败之地,必须大力发展科学技术。第三次生命科学革命的浪潮不仅仅影响生命科学,而且会带动科学技术的全面变革,进而全面影响社会生活的各个方面。中国已经错过了前两次生命科学的革命,面对刚刚拉开序幕的第三次,我们应该、也必须迅速应对,迎头赶上!
 
注:该文章原文发表于2009年6月15日的《文汇报》。
 
 


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