生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

高任瑋

摘 要：生命科學(xué)，又稱為生物學(xué)，是基于分子遺傳學(xué)的理論研究生命體活動(dòng)規(guī)律和作用機(jī)制、探索生物與生物之間、生物與環(huán)境之間相互作用關(guān)系的科學(xué)。社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步促進(jìn)了生命科學(xué)領(lǐng)域在諸多方面不斷取得重大突破?；仡櫄v史，生命科學(xué)無(wú)處不在，與日常生活息息相關(guān)；著眼當(dāng)下，生命科學(xué)相關(guān)高新技術(shù)應(yīng)接不暇；放眼未來(lái)，生命科學(xué)發(fā)展前景一片光明。

關(guān)鍵詞：生命科學(xué)；發(fā)展現(xiàn)狀；研究熱點(diǎn)

中圖分類號(hào)：Q-1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）13-0246-01

1 生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展歷程

從18世紀(jì)開(kāi)始，生命科學(xué)領(lǐng)域逐漸萌芽并興起，植物學(xué)和動(dòng)物學(xué)的誕生標(biāo)志著生命科學(xué)領(lǐng)域形成了自己專門(mén)的學(xué)科。之后隨著生命科學(xué)領(lǐng)域的不斷進(jìn)步發(fā)展，又逐漸建立了生態(tài)學(xué)、生物地理學(xué)以及動(dòng)物行為學(xué)。到19世紀(jì)末，伴隨著自然發(fā)生說(shuō)不斷沒(méi)落的同時(shí)，疾病生源說(shuō)逐漸開(kāi)始興起，但人類社會(huì)還是未能參透遺傳現(xiàn)象的內(nèi)在機(jī)制，直至20世紀(jì)初，對(duì)孟德?tīng)柾愣箤?shí)驗(yàn)現(xiàn)象的重新認(rèn)識(shí)為揭示遺傳機(jī)理奠定了基礎(chǔ)，并且推動(dòng)了托馬斯·亨特·摩爾根遺傳學(xué)的迅速發(fā)展。到了20世紀(jì)30年代，結(jié)合了群體遺傳學(xué)的知識(shí)框架和自然選擇學(xué)說(shuō)的理論體系，“新達(dá)爾文主義”逐漸形成并廣泛傳播。20世紀(jì)50年代，沃森和克里克對(duì)遺傳物質(zhì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的揭示在生命科學(xué)領(lǐng)域取得了重大的突破性進(jìn)展，奠定了生命科學(xué)領(lǐng)域從分子水平探究生命活動(dòng)規(guī)律的里程碑。

之后，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)迅速進(jìn)步的大力促進(jìn)下，生命科學(xué)領(lǐng)域也迎來(lái)了蓬勃發(fā)展的良好局面，在過(guò)去的幾十年中取得了諸多重大成就，各項(xiàng)前沿技術(shù)不斷創(chuàng)新，各種全新發(fā)現(xiàn)不斷突破。此外，生命科學(xué)還與其他眾多學(xué)科相互滲透、相互交叉，開(kāi)辟了諸多前沿研究領(lǐng)域，如生物化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、生物工程制藥以及生物信息學(xué)等?，F(xiàn)在，生命科學(xué)方向的前沿?zé)狳c(diǎn)技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到越來(lái)越多的領(lǐng)域當(dāng)中，成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)構(gòu)成中的重要組成部分，逐漸在人們的日常生活中被推廣應(yīng)用，不斷幫助人類社會(huì)解決難題，提高生活質(zhì)量，如試管嬰兒、器官移植等技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用有效解決了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域關(guān)于不孕不育及器官衰竭等問(wèn)題的困擾；轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用更是高效解決了農(nóng)作物產(chǎn)量的全球性問(wèn)題。

2 生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 組學(xué)時(shí)代

隨著知識(shí)水平和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和提升，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注現(xiàn)象背后的原因，為了更好地了解事物的本質(zhì)，生命科學(xué)的發(fā)展迎來(lái)了組學(xué)時(shí)代，進(jìn)一步在分子水平來(lái)探究問(wèn)題的作用機(jī)理，更詳細(xì)、透徹地了解問(wèn)題的源頭。例如在藥物學(xué)研究中，我們?cè)絹?lái)越關(guān)注藥物的靶向性，即在不影響機(jī)體其他功能，并且在藥物對(duì)人體損害最小的前提下，進(jìn)行藥物治療，因此，載體與靶細(xì)胞的相關(guān)研究便顯得格外重要。而蛋白質(zhì)組學(xué)是通過(guò)分別比對(duì)分析正常個(gè)體和病患個(gè)體的完整蛋白質(zhì)組，從而找到致病的蛋白質(zhì)分子，這些蛋白質(zhì)分子就可以幫助我們研制新藥物的分子靶點(diǎn)和早期診斷疾病，是藥物研究方面邁向組學(xué)時(shí)代的一大重要標(biāo)志。此外，越來(lái)越被大家所熟知的基因工程，也是生命科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)入組學(xué)時(shí)代的一個(gè)典型例子。作為一項(xiàng)前沿的熱點(diǎn)科學(xué)技術(shù)，基因工程能夠在分子水平實(shí)現(xiàn)對(duì)基因的有效編輯，即通過(guò)體外重組的方法將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，從而使目的基因能夠在受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行正常的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及翻譯過(guò)程。基因工程很好地運(yùn)用了基因組學(xué)的知識(shí)，并且與當(dāng)下新興的前沿技術(shù)：基因作圖、基因測(cè)序和基因組功能分析等滲透融合，依靠強(qiáng)大的基因組信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)分析來(lái)解決生物、醫(yī)藥和工業(yè)領(lǐng)域的重大難題。目前，基因工程已經(jīng)在單基因疾病及多基因疾病的致病基因定位、克隆等基因疾病治療方面有了廣泛的運(yùn)用和推廣。

2.2 多學(xué)科融合趨勢(shì)

生命科學(xué)領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)與物理科學(xué)領(lǐng)域的尖端技術(shù)融合交叉，促進(jìn)了全新的科學(xué)技術(shù)和科研領(lǐng)域的誕生。例如量子能技術(shù)，這是一項(xiàng)在融合了量子力學(xué)、藥理學(xué)和生命信息學(xué)的基礎(chǔ)之上，利用電子在微觀狀態(tài)下的特性對(duì)機(jī)體進(jìn)行全面、系統(tǒng)地防范與治療的尖端科學(xué)技術(shù)；而光遺傳學(xué)則是在利用光感細(xì)胞對(duì)光的敏感性的基礎(chǔ)之上，再通過(guò)運(yùn)用遺傳工程實(shí)現(xiàn)對(duì)特異性的神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行操作的一門(mén)學(xué)科，這項(xiàng)技術(shù)的問(wèn)世不僅可以有效鑒定腦部區(qū)域各神經(jīng)細(xì)胞的不同功能，還可以發(fā)展出一系列與腦部神經(jīng)有關(guān)的新療法；此外，方興未艾的人工智能還可以依靠仿生學(xué)的知識(shí)體系，根據(jù)人腦的結(jié)構(gòu)和功能，仿造出與其類似的機(jī)器；還有當(dāng)下新興的前沿交叉學(xué)科——化學(xué)生物學(xué)，其核心是將化學(xué)學(xué)科與生命科學(xué)學(xué)科有機(jī)融合，運(yùn)用化學(xué)學(xué)科的理論方法與研究工具來(lái)探索生命科學(xué)領(lǐng)域的未解之謎，對(duì)生命體生理或病理過(guò)程的分析研究主要是通過(guò)天然或人工合成的小分子探針來(lái)實(shí)現(xiàn)的，幫助人們更高效的發(fā)現(xiàn)并揭示生命現(xiàn)象和生命過(guò)程的規(guī)律，雖然化學(xué)生物學(xué)學(xué)科的發(fā)展歷程僅有短短的幾十年，但截止到目前，在這兩個(gè)學(xué)科交叉的界面已經(jīng)取得了眾多的杰出成就和重大突破。

2.3 堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路

在全球工業(yè)化和現(xiàn)代化建設(shè)腳步日益增快的今天，過(guò)度的工業(yè)發(fā)展和資源利用帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，目前，治理環(huán)境污染已經(jīng)上升為世界各國(guó)的重大熱點(diǎn)議題，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路也已經(jīng)引起了全球的廣泛關(guān)注。在積極與化學(xué)、物理等學(xué)科的交叉融合基礎(chǔ)之上，生命科學(xué)領(lǐng)域現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了新興的科學(xué)技術(shù)能夠高效治理環(huán)境污染，主要通過(guò)生物吸收、生物代謝等生物作用發(fā)揮效應(yīng)，加速污染物在環(huán)境中的分解，實(shí)現(xiàn)凈化環(huán)境及降低污染物毒性的目標(biāo)，以及利用生物作用改變污染物的化學(xué)形態(tài)，將污染物進(jìn)行固定或者解毒，降低其在環(huán)境中的移動(dòng)性和生物可利用性，進(jìn)而達(dá)到有效治理環(huán)境污染的目的。此外，現(xiàn)代社會(huì)交流往來(lái)的不斷便利所導(dǎo)致的日益頻發(fā)的生物入侵事件和生物污染事件也在不斷警醒著我們：人類社會(huì)生存和發(fā)展是建立在生物多樣性上的，它不僅提供了人類生存不可或缺的生物資源，也給人類的存活與進(jìn)步提供了所需要的環(huán)境，所以，我們倡導(dǎo)保護(hù)環(huán)境，保留各式物種基因，建立基因庫(kù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。此外，由于全球人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng)也加劇了糧食短缺問(wèn)題的日益嚴(yán)重，因此，科學(xué)家們通過(guò)轉(zhuǎn)基因的方式使農(nóng)作物具有更利于人類社會(huì)發(fā)展的特性，如抗倒伏、抗蟲(chóng)、更有營(yíng)養(yǎng)的多倍體植株等，通過(guò)合理開(kāi)發(fā)利用生命科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)向著可持續(xù)發(fā)展的道路不斷邁進(jìn)。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)過(guò)去幾十年的蓬勃發(fā)展，生命科學(xué)領(lǐng)域主要在以下四個(gè)應(yīng)用方向取得了突出的成就和突破性進(jìn)展：（1）癌癥治療，癌癥從開(kāi)始的不治之癥到現(xiàn)在可采用放療、化療、服用藥物等方式進(jìn)行抑制，科學(xué)家們一直都在努力尋找更好的抑癌方式，如通過(guò)暫停癌細(xì)胞不斷分裂中的某一過(guò)程，從而阻止癌細(xì)胞擴(kuò)散，甚至殺死癌細(xì)胞。隨著生命科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和不斷突破，我們相信在不久的將來(lái)生命科學(xué)領(lǐng)域能夠根治癌癥。（2）基因工程，現(xiàn)在各國(guó)都在開(kāi)展基因工程，建立世界基因庫(kù)，通過(guò)測(cè)序了解DNA片段主要控制的性狀，從而在預(yù)防疾病、改良基因、保存物種等方面更上一層樓。（3）干細(xì)胞再生技術(shù)，目前，通過(guò)干細(xì)胞再造骨髓的技術(shù)在科研水平已經(jīng)較為成熟，相信該項(xiàng)技術(shù)將在全球范圍內(nèi)被廣泛推廣應(yīng)用。（4）仿生學(xué)，可以通過(guò)研究大自然中的生物特點(diǎn)來(lái)制造軍事裝備、人造器官和更多便民產(chǎn)品，近年最熱門(mén)領(lǐng)域之一的人工智能也用到了該項(xiàng)技術(shù)。但生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展之路依然任重而道遠(yuǎn)，需要更多的仁人志士在這一領(lǐng)域廣泛探索，做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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