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博文

讨论基础研究不等于基础学科--二答饶毅公开回复 精选

已有 9117 次阅读 2008-12-8 22:28 |个人分类:未分类|系统分类:观点评述|关键词:基础研究,基础学科| 基础学科, 基础研究

文前说明:最近我与饶毅教授有着很好的交流,但他总觉得我是在为我一个实验室争地位,为我一个实验室要特殊政策,许多评论者也这么看,饶在来信中多次强调政策不是对我一个实验室的,对谁都一样,我也从来没有否认这一点。因此我在此郑重声明:如果仅为我一个实验室,我就不用费这么大的劲。但我认为这是全国大学教育改革中普遍存在的问题,因此有必要在全国讨论,只有全国问题解决了,我的实验室和类似的实验室的问题也就都解决了,这是关系到我国的基础学科建设问题,不是我的实验室对国家多重要,而是基础学科对国家非常重要。最近,国内的有关报刊记者采访饶毅教授,但从没与我交流过,有一记者要电话采访我,我说我老了反应慢,希望用E-mail提问题我回答,就再也没消息了。Nature亚太地区通讯员说要介绍我与饶毅的辩论,说是电话采访也可以,E-mail采访也可以,我当然还是回答用E-mail,我本来还想写篇博文说说他们的求实精神。谁知给我发来问题后几小时就来催,说必须当天给回答,他们要定稿,当时我看到时我这里(澳大利亚)已快夜里11点了,我都快70岁的人了,我还要命呢,只好回绝他。实际人家稿子已发出来了,只是来做做样子的。而且所有记者的文章都把我当成了反对改革的守旧势力代表,我就奇怪大家都在说我们的科技界太浮躁,功利主义盛行,妨碍了原始创新的产生。可是当我对改革中有可能助长这一现象的措施提出批评,并提出建议时,怎么就成了反对改革的守旧势力呢。多亏我与之讨论的饶毅教授是清醒的,虽然开始时不太高兴,但还是在听我的意见。
 
 
饶在公开答复的第二段中说;“学院绝大多数实验室都做基础研究,都是基础学科,所以谈不上“赶尽杀绝”基础学科。学院资源有限,不可能同等支持所有学科。“冷门”学科,如果确实有前景、有意义,有人、有能力,可以发展。”
 
总体上说这句话没什么不对,但是这里有一个概念值得商榷。按照这句话的逻辑,基础研究就是基础学科,但是根据我的理解,这是两个不同的概念。关于基础研究的概念,在我的博文“自然科学基础研究项目的管理必须适应其探索性和不可预测性”中谈到:“自然科学中的所谓基础研究就是以自然现象形成原因为研究对象的科学研究。其研究成果就是对自然现象形成原因提出解释,也即所谓的理论,其表现形式就是研究论文的发表。这是国家自然科学基金资助的主要对象,也是国家重点基础研究和发展规划项目以及攀登项目的主要资助对象。但是此类基础研究的水平在一定程度上反映一个国家、一个地区、一个大学、一个科研单位的科研水平,也反映了它们潜在的生产力水平。”所以饶毅说的“学院绝大多数实验室都做基础研究,”确实如此,北大生科院的实验室基本都是做的基础研究和应用性基础研究(如国家863项目和转基因专项项目),只有少数实验室在做或部分做应用研究。由此也可看出,基础研究是相对于应用研究而言。应用研究的成果就是具体的新技术、新方法或科研、生产或生活中应用的新产品,这里通常有专利的形成。从逻辑上讲,基础就应对应上层,实际上任何应用研究都是在原已研究清楚的基础理论基础上发展出来的,如在遗传理论的基础上(也可以说是在遗传理论的指导下)发展出了杂交育种的应用研究,随着遗传学理论研究的深入,又发展出了辐射育种、化学诱变育种等应用研究,到了上世纪末,又发展出了基因工程、分子工程等应用研究。正是由于细胞潜在全能型学说的提出和研究的深入才发展出了细胞和组织克隆技术等的应用研究。所有这一切都揭示出,应用研究是基础研究的上层,因此按照逻辑推理,也可将应用研究叫做上层研究。当然在文明史上,早期的应用研究并不是在基础理论研究搞清楚之后,才在其指导下研究开发新技术,有的是先发明了新技术,随后才逐步研究清楚其原理,及基础理论的。但是随着科学技术的发展这种发明已越来越少,现在已几乎成为不可能。而最早的基础研究完全是凭个人的兴趣,因此只有那些家庭经济雄厚的公子哥才可能进行。由于随着科技的发展基础研究对应用研究的重要性越来越明显,关系也越来越密切,对基础研究的支持也越来越得到企业的支持,更主要的是国家的投资。
 
基础学科的概念则是就学科说的。根据新华词典的解释:“学科:①学术的分类。指一定科学领域或一门科学的分支。如自然科学中的化学、物理学;社会科学中的法学、社会学等。 ②“教学科目”的简称,也称“科目”。教学中按逻辑程序组织的一定知识和技能范围的单位。如中小学的数学、物理、语文、音乐等;高等学校心理学系的普通心理学、儿童心理学、教育心理学等”。如果去查汉英词典,其解释是“knowledge;study;subject”,确实与“研究”有共同之处。但从中文解释看,“学科”和“研究”是完全不同的两个概念。另外,从逻辑上讲,既然有基础学科就应有对应的上层学科,后者是在前者基础上产生的,没有前者就没有后者,就像基础研究和应用研究的关系一样,好似一幢建筑,如果地基打不牢,或把地基挖空,上层建筑就会坍塌。就整个文化来说,或就整个教育来说,语言文字是基础学科,从小学到中学,甚至从幼儿园开始就开始学习认字写字,学造句、学习范文、学习写作,这早已是共识,从来没没人试图把它们改革掉,只有在文化大革命中陈伯达说过,中国人还用学中文,大学办中文系真是笑话(大意如此,原话无从查考)。在自然科学中,数理化是基础学科,好像也已是共识,而且现在还越来越一致,近年来数理化基础有所加强(最少生科院是如此)就是证明。但就生物学中的基础学科来说,好像就出了点问题。这可能是因为随着科学的发展,特别是20世纪下半叶以来生物学的发展真有点神速,基础学科和上层学科在急速地发展变化着,有些原来的上层学科变成了基础学科,新的上层学科中又包含了原来基础学科的部分。
 
为了说明基础学科和上层学科的变化历程,不妨先回顾一下科学发展史。在古代文明中,是把人类社会和自然界放在一起来研究的。东方文明,包括中国的文明史中就没有专门研究自然科学的科学家。把人类社会和自然界人为分割开来,也就是自然科学的诞生,是现代文明,也可以说是西方文明的产物。最早的自然科学只有一门。就是以整个自然界为研究对象的博物学。随后又把自然界分割为有机界(生命的)和无机界(非生命的),也就是生物学和物理学的分家,生物学又分成了动物学和植物学。继之,植物学又逐步分出了分类学、系统学、形态学、解剖学、胚胎学、细胞学、生态学、遗传学、生理学、生物化学、分子生物学和生物物理学等数十个分枝学科。这些学科间的不同就在于研究对象的不同,相应的研究方法也不同。而且学科越分越细,研究对象愈来愈小。其中最早产生的是形态学和分类学,因此它们无论在动物学中还是植物学中都是最基础的学科,而在此基础上发展出来的生理学、遗传学也就成了当时的上层学科,但随后在生理学基础上又发展出了生物化学和生物物理学也就取代它们而成为新的上层学科,它们也变成了基础学科,但当在此基础上又发展出分子生物学之后,生物化学和生物物理学也变成了基础学科。因此也就很容易给人造成一个错觉,研究对象愈小的学科愈先进,愈高级。这是按照西方文化的认识论和方法论必然得出的合乎逻辑的结论。植物形态学包括了形态学、解剖学和胚胎学,当然就被这些人归为古老落后的学科。正如张昀(1998)在他的《生物进化》一书中所说:“传统的(应为西方文化的)认识模式(认识方式)本质上是还原主义的。这种认识模式的指导思想是:复杂性乃是简单性的叠加,复杂过程可视为简单过程的特例。在这个原则指导下,科学研究强调‘分解’或‘还原’,即将复杂过程逐级分解为相对简单的、小的组成单元或因果链上的片段,然后再把这些单元或片段叠加或连接起来。” 这种认识模式可简单地概括为“1+1=2”模式,在哲学上应属于机械唯物论的范畴。按这种认识模式看来,中药是“乱七八槽一锅汤”,是不科学的。这就是前一段国内出现“中医不是科学”怪论的原因。科学是什么,科学就是经过实践证明的理论,理论是对实践在认识上的飞越。按照1+1=2的模式去认识简单的无机界时是有效的,在开始认识有机界时也是有效的。因此在自然科学发展初期起到了促进作用。与东方文明中综合的认识模式比起来有着很大的优势,对每一个事物、每一种现象的认识比较具体可行,而用综合的认识模式去认识一个具体的事物、一种具体的现象时就会感到无从下手。不然就提出一些抽象的概念对一些规律进行总结,如中医中药就是如此,看病治病都是从整体出发,从内外因素、以及身体各部分的相互关系出发对病因作出判断,下药也是对身体各脏腑进行调整,正如有的中医学家所说,中医是根据人体的变化判断病,通过调整身体各部分间的平衡治疗病,同一种病,对不同病人就有不同的治疗方子,一个病人的治疗过程中也要随着人体状况的变化改变药方。而西医则是根据引起某一器官病变的外因判断病,通过铲除病因治疗病,不管什么人只要得了同一种病就只有一种药方,而且自始至终都是这一方子。也就是平时所说的头疼医头,脚疼医脚。这可能就是为什么自然科学发源于西方文明而不是东方文明的根源之一。就是到现在,在自然科学研究中的这种认识论和方法论仍然占着优势。但当认识无机界复杂的物质运动形式时这种认识模式就显得无能为力,当用来认识物质运动的最高形式-生命活动的整体规律时就更显得乏力。要完成这些认识过程就只有两个方法可以采取,一是坚持“1+1=2”的模式,最后只能求救于上帝。二是放弃这一模式,采用辩证唯物主义的认识论和方法论,也可以简单地概括为“1+1≥或≤2”模式。或简称“1+1≠2”模式。其中有的只在解决某一具体问题时采用这一模式,过后又回到了前一模式,如牛顿提出三大定律时和爱因斯坦提出相对论时,都是冲破了这一认识模式,但在别的问题上仍然信仰上帝。有的是彻底采用这后一种模式,但由于时代的限制,这类科学家很少。但是生命科学中实际上是不存在“1+1=2”的模式的,如衣藻(Chlamydomonas)是单细胞的绿藻,与它同属团藻目的实球藻(Pandorina)是由与衣藻结构和形态相似的32个细胞组成的多细胞群体的绿藻,但32个衣藻决构不成一个实球藻个体,一个实球藻细胞也不可能成为衣藻。较高级的多细胞生物就更不是多少个细胞的简单相加,而是首先由结构和功能特异的细胞按一定的程序组成组织,不同的组织按一定的程序组成不同的器官,不同的器官也是按一定的程序组成植物体,而且各部分间还有着各种复杂的联系。我们认识人体结构时都是通过尸体解剖,但尸体不等于活人,即使把活的人体分解成各种器官得到的是尸块,即使再加起来也还是尸体,而成不了活人。植物也一样,不是将根、茎、叶简单地加在一起就是植物体。嫁接是将一株植物的茎与另一株植物体的根连接在一起,但只有这两部分的相关组织真正发生联系(愈合)(如维管组织桥的建立、次生胞间连丝的形成),生理生化过程也统一进行之后,植物体才真正成为一个植物体(崔克明 2007),否则就一部分(接穗)或全部死亡。因此在研究生命科学时如果一直坚持“1+1=2”的认识模式是不可能认识生命活动的本质的。因此可以说分子生物学是以分析为主的科学达到了顶峰。

虽然分子生物学的研究远远没有结束,就是21世纪也不会完全结束,但对它的研究热已在逐步降温,而以综合为特征的研究,也就是以“1+1≠2”的认识模式认识生命活动规律的分枝学科已逐步升温,形成新的研究热点。这包括了在植物学中的植物发育生物学(个体发育)、植物系统发育生物学(植物进化生物学,包括植物分类学)、植物生态学、环境植物学等(Cui & Hu 2002),这些就是新的上层学科,也可以称之为新兴学科,它们是在原有各个基础学科的基础上发展起来的。饶毅在公开答复中为了证明他重视基础学科而举了引进 “保护生物学”人才的例子,但从上述分析可以看出,保护生物学属于环境生物学的范畴,是近年才在上述基础学科的基础上发展起来的的一个新兴学科,应属于上层学科,而不属于基础学科,动物学中也一样。只是由于“保护生物学”形成不久,研究难度较大,研究的人还少,文章的引用率较低,但并不是引用率低的学科都是基础学科。这些新发展起来的学科取代分子生物学而成为新的上层学科,从而分子生物学也就成了基础学科之一,分子生物学在诸多基础学科中是最晚形成的,也是作为上层学科时间最短的一门学科。在众多的基础学科中,一些在发展过程中间产生的学科,如植物生理学,随着研究的深入,无论从研究手段看,还是从研究内容看,大部分都已分别发展为生物化学或分子生物学的范畴,表面上看起来,已很难找到植物生理学所特有的内容,好像已走向消亡,而由它发展出的生物化学和分子生物学将其取而代之,这与它所采用的研究手段和研究内容都具有中间过渡性有关。而最早产生的形态学和分类学(特别是经典的形态分类),以及较后产生但具有较大独立性的遗传学和细胞学则是基础中的基础,没有这些基础,几乎是什么研究也很难取得重大成果,甚至会得出错误的结论。
 
为了说明基础学科在现代科学发展中的重要性,将以作者熟悉的植物形态学为例来说明,动物解剖学、组织学、胚胎学以及遗传学和细胞学等基础学科的问题我想也差不多。正是在前述这种科学发展的历程中诞生了专门描述植物的外部形态和内部结构(器官、组织和细胞水平上)的植物形态学,使用的方法最早是单靠肉眼观察、进而用放大镜、显微镜和电子显微镜观察,为了能在显微镜、电子显微镜下观察,就发展出了一套与之相配套的制片方法:石蜡切片、塑料薄切片和超薄切片。为了记录观察结果,最早使用手工根据观察到的形状绘制成图,并产生了各种工具,如显微绘图仪,进而是显微照相仪和光镜及电镜专用照相机。这里必须指出,这些方法是为形态学研究服务的,如果只学习制片方法,不学习形态学基础知识,一是切片做不好,二是即使做出切片来不认识各种结构,也不知怎么描述,甚至描述错了,还有的自作聪明,乱起名字,别人也不知你讲的是什么。另外即使做好切片,不会记录图像也枉然,所谓记录图像就是绘图或照相,不能把照相看得太简单,只有懂得照相的基本原理才能制作出清晰漂亮的照片,将欲表达的内容表达清楚。由于研究材料的软硬、着色性质等与制片有关的性质千差万别,使得这些方法至今不可能完全机械化、自动化,始终带有手工劳动的特点,不能像生化和分子生物学实验那样只要严格按说明书的说明做就能做出漂亮的实验结果。与动物相比,由于植物体,特别是高等植物的植物体本身是不能主动移动的,其细胞、组织和器官结构,甚至其代谢途径都会随着环境的变化而发生一定程度的变化,这就使得对它们的辨认产生了难度,只有长期研究积累了丰富的经验后才能较准确地辨认,因此使研究方法带有手工劳动的性质,这也是为什么许多学生不愿意干这行的重要原因。
 
只有熟悉形态学,才能准确地辨认各种细胞、各种组织和器官的结构,试验处理后发生了什么变化才能一眼看出,才能有新的发现。否则就会视而不见,只能人云亦云,痛失良机。另外,还必须有整体观念,当看一张切片时脑子里要时刻有所做切片的植物整体形象,要想到所观察的切片是从这一整体中的哪一部位、哪一方向切下的,从而从一片片的平面形状再构成一个整体应是什么样子。所以经常要切三个切面:横向、径向和弦向,用三个切面的图像重构立体结构。这方面急需对植物学有兴趣的做图像处理的数学家与对数学有兴趣的植物形态学家合作开发用于将一张张横切面图合成一立体图,或将少数几张三切面的图像合成一立体图像,这将对未来的植物发育生物学的研究具有重要意义。即使有了合适的软件,切片也还是要一张张切,一张张观察,要搞清楚细微结构,电镜观察用的超微切片也要把一个器官一张不拉的切完整切好,这没有点切片的真功夫,没有手工绣花那样的细心和耐心是做不到的。
 
从上述分析就可看出,不仅现代植物科学的各分支学科间的交叉渗透会越来越多,与其他学科的交叉也越来越多,而且原来各个学科间的界限将越来越不清楚。研究的课题将以生命运动中尚未认识的问题作为研究对象。因此以植物的个体发育作为研究对象的植物发育生物学、以植物的系统发育为研究对象的植物系统发育生物学、以植物间的相互关系及植物与其它生物和非生物环境间的相互关系为研究对象的植物生态学,以及植物与环境,特别是与人类社会的关系为研究对象的环境植物学已成为植物科学研究的热门领域。这些学科就是新的上层学科。
 
植物发育生物学是从分子生物学、生物化学、细胞生物学、解剖学和形态学等不同水平上利用多种实验手段研究植物体的外部形态和内部结构的发生、发育和形态建成的机理及其过程的调控、影响其过程的内外因素等的科学。这是在植物形态解剖学,植物生理学,植物生物化学,遗传学,分子生物学,生物物理学等众多学科基础上发展起来的一门边缘学科。是农、林、牧和药材生产管理的基础,发育生物学已是生物学中继分子生物学后的另一个热点。将利用生物学中多种技术与实验手段,研究各种植物体、器官、组织和细胞的分化和建成的形态、生理和分子机理。总之,这既是一古老的又是日新月异不断发展的一门新型学科。并非只有用分子生物学手段研究发育问题才是发育生物学,实际上分子生物学实验技术只能是诸多实验技术之一,只用它是不可能解决任何发育生物学问题的。因为解决任何发育生物学问题的前期工作必须用形态解剖学和细胞生物学方法,当然最后的解决还必须用分子生物学方法结合形态学方法,如原位杂交、免疫定位等。但如果仅用分子生物学方法,就是克隆出某个或某些基因,也很难搞清所克隆的基因在发育中的功能。这就是为什么现在许多欲搞发育生物学的分子生物学家都在寻找搞形态解剖学的合作伙伴。从现在的发展趋势看,研究发育生物学问题有两条路线,一是从形态解剖学入手,先搞清形态发生问题,然后再逐步深入到分子生物学,搞清形态发生的基因调控。另一条则是从分子生物学入手,先把基因的结构搞清,然后研究它的功能,逐步追踪到该基因在形态发生过程中何时何处表达,以及在形态发生中起什么作用。这两条路线各有利弊,应互相取长补短,而不应互相排斥。
 
一个形态解剖学家研究发育生物学,就必须逐步了解,进而熟悉生理学、生物化学和分子生物学的基础知识和实验方法,以及与自己的研究领域有关的最新进展(不一定都要亲手去做这些实验,就像指挥员不用亲手拼杀一样),如果做到了这些,那么他与分子生物学或生物化学出身的人相比,其优势就在于整体观念强,容易发现结构上的细微变化,统领全局的能力强,是科研中的帅才,而不仅仅是给别人当配角。许多重要的影响时间长的理论都是这类人提出的,如细胞的潜在全能性学说的提出者Haberlandt的代表作就是《植物生理解剖学(Physiological Plant Anatomy)》(Haberlandt 1990)、提出细胞编程死亡概念的文章也是以形态学研究为基础(Kerr et al 1972)。就是最早提出遗传三大定律的孟德尔也是观察的形态变化(孟德尔, 1957)。达尔文进化论的提出也是凭他对生物形态的观察(Darwin 1996),细胞学说的提出更是基于对诸多生物解剖结构的观察。这里应当指出,就我们以植物形态学出身的人来说,最大的障碍是害怕生物化学或/和分子生物学,甚至不敢触及基因表达的原位杂交和蛋白质的荧光标记,但必须走出才有出路,走出的办法就是首先与生物化学家和分子生物学家搞合作研究。不走出去已很难发较高水平的文章。我们实验室从上世纪80年代末开始与搞植物生理学和生物化学的研究者协作,后又与搞植物分子生物学的研究者协作,才使我们的研究道路越走越宽,发表文章的档次不断提高,但这些文章又都是以植物形态学为基础的(Cui et al,1989,1995;崔克明等,1999;Cao et al, 2003; Du et al, 2006; Hou et al, 2007; Li et al,2004; Li et al, 2007; Mwange et al,2003a,b, 2005; Pang et al, 2008; Wang et al, 2002a,b, 2003,2007,2008a; Xu et al, 2004,Pang et al, 2008),申请到的项目也由仅为自然科学基金面上项目和高等学校博士点专项科研基金,发展到了863项目、973项目和自然科学基金重点项目。就生物化学和分子生物学出身的人来说,最大的障碍是把形态学看得太容易,把形态学与切片技术划等号,就是对切片技术也看得太容易。
 
上世纪50年代之后,真正高水平的单纯以形态学研究为内容的文章已不多。最有名的就是Gunning实验室在上世纪70年代发现的传递细胞(Pate et al, 1970;Pate, Gunning, 1972)。再就是2007在《Journal of Plant Research》上发的一篇关于古银杏树上一种瘤状结构的文章(Barlow & Kurczynska,2007)。但许多发育生物学领域高水平的研究都离不开形态解剖这个基础(Bonke, 2003; Greenwood et al, 2005; Casson et al, 2005; Ito, 2004)。
 
在植物中现已将拟南芥、水稻、杨树和葡萄的基因测序差不多完成。但这只是把它们具有的基因数及每种基因的碱基序列搞清楚了。这也只相当于把这四本书(一种植物比作一本书)的字的写法、结构搞清了。但绝大多数字的读音和意思还不清楚,更不知这些字如何组成句子,又如何组成段落、章节等。也可以说还不懂这种语言的语法。现在只有很少的基因既搞清了结构也搞清了功能,还有些基因是只搞清了它与植物某一发育过程有关,但并不清楚它在这一发育过程中到底起什么作用以及如何起作用。如根据突变体克隆到一些与花芽分化有关的基因,与棉纤维伸长有关的基因,与性别决定有关的基因、与植物细胞PCD有关的基因等等。这些基因在发育的什么阶段起作用,在那些细胞的分化中起作用,起什么作用,以及是否对器官的建成起作用……这些都需要搞清基因的表达时间、位置及敲除后对结构的影响等,这些都需要通过形态学观察来确定。近年发展出一些与植物发育生物学有关的分子生物学研究的新技术,如原位RT-PCR(Endo et al, 2008; Wieczorek et al, 2008),RNA表达的原位杂交(Hou et al, 2006),蛋白质的免疫荧光标记(Hou et al, 2006),与形成层活动有关的分子生物学研究中使用的弦向冰冻切片取材结合微量分析技术(Hertzberg et al, 2001),更是以形态学为基础的。再如与发育密切相关的细胞质遗传的研究更离不开细胞超微结构的观察(Ji et al, 2004; Hu et al, 2005; Liu et al, 2004a,b; Sodmergen, 2002)。
 
植物系统发育生物学是研究植物的起源及其进化的科学。这里引用张昀(1998)在《生物进化》一书的内容简介中的一段话:“进化论是生物学中最大的统一理论”。生命科学各个层次的研究以及各分枝学科体系的建立无不以生物进化的理论为其指导思想,它又同时吸收与综合生物学各学科的研究成果。另一方面,现代的进化论已不仅仅是一种思想理论,对生物进化的研究已成为一个专门的学科领域,即研究生物进化的历史过程、进化原因、进化机制、进化速率、进化趋向、物种的形成和灭绝、系统发生以及适应的起源等内容的进化生物学。”
 
这门学科在植物方面包括了系统植物学和植物分类学,因为各种生物的分类都是以进化论作为指导思想,研究各个分类单位间的区别和关系。最早就是以植物的外部形态作为分类标准,逐步发展到辅以解剖学、胚胎学、化学成分、生物化学和分子生物学等多种手段的综合利用。但这并不等于说形态学指标就不重要了,甚至认为没用了。因为不管采用什么方法仍是以形态分类为基础。但是就一个种或一个属的分类地位及其在系统演化中的作用究竟如何,还要将对它不同层次上的研究综合起来分析才能得出较切合实际的认识。从而认识植物在与环境(包括生物和非生物两个方面)的相互作用中由简单到复杂的进化历程及其生理生化和分子机理。近年已越来越多的使用形态解剖特征的比较,甚至是发育过程的比较来研究进化生物学。上世纪90年代后期以来路安民实验室从系统发育的角度对一些植物类群的花发育过程进行了一系列比较研究(Feng et al, 1995; Feng & Lu, 1998; Liu, Lu, 1999; Liu et al, 2001; Chen et al, 2001; Ge et al, 2002, 2003, 2007; Yang et al, 2002a,b; Ren et al, 2004; Zheng et al, 2004; Li et al, 2003, 2005; Chang et al, 2005),近来国际上的相应研究也在增加(Narita & Takahashi , 2008; Zhou & Fu,2008),对植物系统发育生物学的发展做出了重要贡献。另外,比较木材解剖学历来就是研究植物系统发育的一个重要方面(Carlquist, 1988),IAWA Journal是发表此方面研究最多的杂志(Esteban et al, 2007; Palhares et al, 2007; Sudo,2007; Stepanova et al 2007)。而发育胚胎学在此方面的研究中更是不可或缺的重要方向(Spillane et al 2007; Bies-Etheve et al, 2008; Schallau et al, 2008; Das et al, 2008; Bush et al, 2008)。经典的形态分类研究不仅在该领域有着不可替代的作用,就是对植物学其他领域的研究同样具有重要意义,无论对于发育生物学,还是生态学,还是环境生物学,都要首先搞清楚研究对象的分类地位,否则你的研究结果是无人相信,也毫无意义。这里还是主要请分类学家用经典的形态分类的方法作出鉴定。对于对国家自然资源的调查了解更是以形态分类为主,所以自然科学基金中有一笔是专门资助此类研究的。足见此基础学科的重要性。
 
植物生态学是研究植物与植物、植物与其它生物,以及植物与非生物环境(如温度、光、水等因素,纬度和海拔高度等也可分解为这些因素)之间关系的科学。这也是一门多学科交叉的科学,不仅与植物学各分支学科交叉,而且与数理化各学科相交叉。就植物本身来说,也可从不同层次去研究,所以又分为个体生态学、种群生态学、群落生态学,以及研究生物与环境间通过能量流动和物质循环而相互作用的生态系生态学。其中许多研究都离不开形态解剖学基础。
 
就植物个体来说,又可从外部形态、内部结构(解剖学)、细胞生物学和分子生物学等不同层次去研究。因此可以说在未来的生态学研究中也不仅将应用过去在生物学研究中所用过的各种实验方法,还将用到生物学研究中没有用到过的或将要新出现的一切新的、或非生物学所用的一些手段。利用植物形态解剖学特征研究植物生态学是早就存在的一个领域(王勋陵,王静, 1989),不过近年又有了新的进展(费松林等 1999;方精云等 2000),而且还大有发展的势头(Syroset al, 2006; Malik, 2008; Han et al, 2008; Baer et al, 2008)。
 
研究植物与人类生存环境间的关系。这里除了植物学内各学科及生物学各学科的交叉外,还将与社会学、历史学和人类学等社会科学交叉。包括人类的活动对生物多样性的影响以及生物多样性的变化对人类社会的影响等。当然也包括了生态学的内容,即植物与植物间的关系,植物与其它生物间的关系,植物与人类间的关系。饶毅在公开答复中所举的保护生物学就属于此一领域,研究的是濒危物种及其保护,当然是一重要领域,给予支持绝对没错。这个学科是一个非常复杂的系统科学。在这一领域的研究中植物形态学也占有着重要地位,每年都有大量的这方面的论文发表。这些文章既有与我们生活密切相关的(Madzhugina et al, 2008; Mommer et al, 2006; Preece & West,2006; Roggy et al, 2005),也有与我们的生存环境密切相关的(AbdElRahman, Krzywinski, 2008; El-Mowelhi et al, 2006;Kuo et al, 2005; Meier & Leuschner, 2008; Ramirez et al 2008; Tolsma et al, 2007; Xie et al, 2007)。是很值得有关领域学者进入的领域,更是国家应该支持的领域。
 
环境污染与植物修复是环境植物学的一个重要组成部分,此方面的研究也是近年国内外的一个研究大热点(Arduini et al, 2006; Brock et al, 2006; Li et al, 2005c; Manciulea & Ramsey, 2006; Madzhugina et al, 2008; Schaider et al, 2006; Semmartin et al, 2008; Sridhar et al, 2005; Su et al, 2007; Tewari et al, 2008; Wang et al 2008b; Wang et al, 2004),是需要搞形态学的与搞生物化学与分子生物学的人进行协作研究的一个领域,这也是大有前途的一个领域,不仅有重要理论意义,而且有着巨大的商业前景。这里面需要做的形态学工作非常多,如植物吸收转化有毒气体(甲醛、甲苯、二甲苯、二氧化硫、一氧化氮和二氧化氮等)的关键酶(如甲醛脱氢酶、二氧化硫氧化酶等)在什么器官、什么组织、什么细胞和什么细胞器起作用以及如何起作用,转运重金属的特异蛋白(如金属硫蛋白、络合蛋白等)在哪里合成、那里起作用,以及重金属在哪里积累,又如何区隔化等。这些在研究植物修复机理和在实践中的应用上都是必不可少的。就是在通过转基因技术提高植物修复能力的研究(Van Aken, 2008)中植物形态学者也可以大有作为。
 
综上所述,新发展起来的新兴学科,也可是说是上层学科不仅是由基础学科发展而来,而且它的进一步发展也离不开基础学科的支持。在以前的发展过程中每一个基础学科都有自己的研究领域,用本学科特有的实验手段研究特定的内容,如植物形态学就是用切片、染色、观察的方法研究特定植物或在一定实验条件下的形态结构变化。正如前述,由于植物体不能像动物体那样可自由移动以逃避不良环境,无论外部形态还是内部结构都会随着环境条件的变化而发生一定的变化以适应变化的环境,从而造就了植物形态结构的多样性比动物丰富多彩得多。即使这样,经过一百来年众多植物形态学家的艰苦劳动,再有新的重大发现已很难,几乎已成为不可能。植物分类学也一样,但是就资源资料的积累来说确是必要的,对了解国家的资源,认识资源,保护和开发资源都具有重要意义。这也就是为什么授予《中国植物志》《中国主要经济植物染色体图谱》等图书编辑者国家自然科学奖的原因。但就参加这一工作的研究者来说既不可能发什么高影响因子的文章,即使发表了,它本身的引用率也不会高。更不可能发对学科有着重要影响的文章,但他们却在这项重要的基础性工作中做出了自己的贡献。如果按饶毅领导的改革模式,这类研究是没有自己的发展空间的。当然作为从事此方面工作的人来说不应该只要求领导照顾,而应该走出自己发展的道路,不能固守自己熟悉的研究手段和研究内容,要向其他基础学科学习和借鉴,走进新发展起来的综合性的新兴学科。十几年来我们实验室就是在与搞生理生化和分子生物学的国内外同行的协作中走上了植物发育生物学的研究之路,而且在其中充分发挥了自己植物形态学的特长,还带动了国内不少实验室走上了这一条道路。当然,作为基础课是永远不会被取消的,学生如果没有此方面的基础,他们学的知识就会成为空中楼阁,真正成为“墙上芦苇,头重脚轻根底浅,山中竹笋,嘴尖皮厚腹中空。”文革前北大强调三基(基础理论、基础知识和基本技能)教育的历史经验也证明了是正确的,我自己就受益于这一教育理念。如果教基础课的人不从事有关的科研,他们的课是教不好的,最多成为一个教书匠,而且会成为应试教育的工具,因为不清楚书本上的知识从何而来,而容易将书本上的知识当成教条来教,是会误人子弟的。因此作为大学,或大学的学院应该组织基础课老师参加有关的研究课题,或支持他们自己开展一些有关课题的研究,教基础课的老师如果自己没有课题,也应积极主动地联系参加有关的科学研究,这就是我在前一篇博文中为什对大学学院实行PI制表示怀疑的原因之一。

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