粗略划分的话，生命科学研究大体上有三个视角，内在机制、外在环境、历史过程。内在机制主要依靠生物化学、结构生物学、分子生物学、细胞生物学、组织学、生理学等等，一般基于模式生物进行研究；外在环境包括非生物环境和生物环境，主要依靠生态学等学科；历史过程在长时间尺度方面可以关心到地球生命起源的大约38亿年前甚至更早期和更大范围（金星、火星、其它星系），在短时间尺度方面关心所有跨世代（generation）的遗传物质和表型变化。生态与进化学科在英文中经常同时出现，很多欧美的相关科研机构的名称里都是以“Ecology and Evolution”作为名称，原因大概是由于这两个学科的研究都是直接面向自然界，而不只是基于标准化的模式生物。当然，不同的研究视角和领域之间也有交叉。

      生态学家和进化生物学家都会关心生物多样性，但是如果回顾一下生命科学发展中的一些重大事件，或许不难发现其实生物多样性是整个生命科学得以蓬勃发展的重要基础。

示例1.    逆转录病毒、RNA病毒、与中心法则

       经过长期的争论和积累证据，分子遗传学家在20世纪50-70年代建立了中心法则（central dogma），也就是说遗传物质是DNA，以DNA为模板指导mRNA的合成称为转录、发生信息单向传递，而在将mRNA中的信息翻译为蛋白质序列的过程中也是信息单向传递。

      但是随着人们对逆转录病毒进行研究，发现以RNA为模板也可以指导DNA的合成，也就是逆转录，例如HIV（人类免疫缺陷病毒、艾滋病毒）就是一种以单链RNA为遗传物质的逆转录病毒；而随着对RNA病毒进行研究，发现以RNA为模板也可以指导RNA的合成。这两方面的研究都促成了中心法则的修订，并且基于逆转录现象的原理人们还发明了反转录PCR（reverse transcription PCR）等研究方法，该方法现在是几乎每一个分子生物学实验室都会用到的常规方法。

示例2.    Mimivirus与病毒概念

      Mimivirus是一种双链DNA病毒，全名Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV)，寄主是棘阿米巴属（Acanthamoeba）的原生生物，最早发现于1992年，当时以为是一种革兰氏阳性菌，后来作为病毒正式报道于2003年[1]。该病毒的出现在两个方面挑战了人们之前对于病毒的认识，一是外观大小，其直径已经与立克次氏体等小型细菌相当，与之前认为病毒远小于细胞生命的认识不符；二是基因组远大于当时所有已知的其他病毒，并且其中含有编码DNA修复酶的基因（人们做PCR时用的Taq酶是来自古菌的DNA修复酶），以及编码氨酰tRNA合成酶的基因，和编码翻译起始、延伸、释放相关的酶的基因，这些基因在当时已知的其他病毒的基因组中都不存在、而只在细胞生物的基因组中存在。

      此后，Mamavirus、 Megavirus、Pandoravirus、Pithovirus等具有类似特点的巨型病毒相继被报道，并且寄主不再局限于阿米巴，而是在鞭毛虫（Cafeteria roenbergensis）中也有发现。这些研究提示人们，之前病毒学研究只较多关注感染细菌、植物、动物的病毒，对于感染原生生物的病毒认识非常有限，而该领域的研究可能带给人们更多认知上的突破。（很显然，如果对于原生生物的分类学研究基础薄弱的话，必然会限制相关病毒的进化研究。）

示例3.    水母与绿色荧光蛋白

      绿色荧光蛋白在今天的分子生物学研究中普遍作为报告基因使用，而这方面的研究最早追溯到下村脩Osamu Shimomura对于维多利亚多管发光水母Aequorea victoria的生物荧光研究[2]（2008年诺贝尔化学奖的三个获奖人之一）。

示例4.    草地沫蝉的弹跳力

      草地沫蝉Philaenus spumarius，属于半翅目尖胸沫蝉科Aphrophoridae。这种昆虫没有蝴蝶、蜜蜂、蜻蜓等明星昆虫的光环，也没有特别关键的系统发育地位，也没造成过什么特别重大的农林灾害。但是就这种看似不起眼的昆虫，被发现具有惊人的弹跳能力，超过跳蚤（图1）[3]。

图1. 草地沫蝉在1毫秒内完成起跳，起跳角度58±2.6°, 平均速度2.8±0.1m/s (峰值4m/s), 加速度2,800~4,000m/s²（标尺2mm）

示例5.    鞘翅瓢蜡蝉若虫的后足转节

      鞘翅瓢蜡蝉Issus coleoptratus属于半翅目瓢蜡蝉科Issidae，像草地沫蝉一样，貌不惊人，虽然分布地域并不算窄，但是长期不为大众所关注。不过在2013年，人们发现鞘翅瓢蜡蝉若虫的后足转节具有类似咬合齿轮的构造（可能有利于两后足弹跳动作的同步），这在生命世界中是罕见的（图2）[4]。

图2.    鞘翅瓢蜡蝉若虫的后足转节

其他示例

      分子生物学研究不可能在所有常见或关键物种中同步开展，而是一般以具有生命周期短、容易存活、繁殖率高、表型变异比较丰富的物种为模式。但是这些研究一般更多地揭示所有细胞生物、或所有植物、或所有动物一般共有的生命运作微观机制，对于完整的生命现象的认识较为局限。上述例子可以很好地表明，生物多样性（物种多样性所承载的遗传多样性）是生命科学研究的巨大宝库，一个局部方面的突破可能惠及整个生命科学领域的研究。类似的例子其实还有其他一些，例如当人们要去研究孤雌生殖与两性生殖的生活史转换，某些蚜虫是更理想的模式；当人们要去认识社会性现象，蜜蜂、蚂蚁、白蚁等真社会性昆虫（同时也是智能水平较高的昆虫）就是最好的模式，在这些方面果蝇能起到的作用就要弱一些；如果没有捻翅目雄成虫和介壳虫雄成虫，人们很难想象中胸的翅也可以弱化为平衡棒；如果不是来自化石类群的信息，人们很难想象前胸也有发育出翅的潜能；如果没有畸痣蟌科，人们很难想象昆虫可以在飞行中将蜘蛛从网上揪下、带走取食；......。

       所有的生物多样性共同决定了生命科学能够达到的知识范围上限，生物多样性的损失不只是生态学和进化生物学研究的损失，也是分子生物学未来研究的损失；生物多样性带来的益处也不只是生态学和进化生物学的财富，也是分子生物学未来研究的财富。分类学是持续扩展人们对于生物多样性认识的主力学科，是分子系统学研究的出发点和落脚点，是进化生物学研究的必要基础，也是大量生态学物种数据分析的基础（很多生态学研究中的物种鉴定程度都较低）。感谢分类学，感谢分类学家，为未来的生命科学研究带来更大空间。

参考文献

1. La Scola B, Audic S, Robert C, Jungang L, de Lamballerie X, Drancourt M, Birtles R, Claverie JM, Raoult D. 2003. A giant virus in amoebae. Science 299: 2033.

2. Shimomura O, Johnson FH, Saiga Y. 1962. Extraction, purification and properties of aequorin, a bioluminescent protein from the luminous hydromedusan, Aequorea. Journal of Cellular and Comparative Physiology 59: 223–239.

3. Burrows M. 2003. Biomechanics: Froghopper insects leap to new heights. Nature 424: 509.

4. Burrows M, Sutton G. 2013. Interacting gears synchronize propulsive leg movements in a jumping insect. Science 341: 1254–1256.