生物學(xué)特征、趨勢(shì)及資助對(duì)策研究

陳 捷 曲 靜 婁智勇 朱 冰 康 樂(lè),5*

1 中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢(xún)研究院 北京 100190

2 中國(guó)科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院 北京 100101

3 清華大學(xué) 醫(yī)學(xué)院 北京 100084

4 中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所 北京 100101

5 中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所 北京 100101

20 世紀(jì)下半葉以來(lái)，生物學(xué)進(jìn)入迅猛發(fā)展的時(shí)代，與人類(lèi)健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)，在科學(xué)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)領(lǐng)域中的重要性日漸增強(qiáng)。Science雜志創(chuàng)刊 125 周年之際發(fā)布了 125 個(gè)挑戰(zhàn)全球科學(xué)界的重要基礎(chǔ)問(wèn)題，其中涉及生命科學(xué)的問(wèn)題約占 54%（共 68 個(gè)）；2019—2021 年Science評(píng)選的“年度十大科學(xué)突破”中，與生物學(xué)相關(guān)的突破占 17 項(xiàng)。生物學(xué)研究已成為全球科技創(chuàng)新的競(jìng)爭(zhēng)核心與熱點(diǎn)領(lǐng)域。世界科技發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛將生物學(xué)研究列為提高國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力和保障國(guó)家安全的戰(zhàn)略措施。例如，美國(guó)于 2012 年發(fā)布了綱領(lǐng)性文件《國(guó)家生物經(jīng)濟(jì)藍(lán)圖》，前瞻布局并加速投資生物學(xué)研究，以解決醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、能源、農(nóng)業(yè)和環(huán)境等多方面的重大挑戰(zhàn)；2020—2021 年發(fā)布《無(wú)盡前沿法案》《確保美國(guó)科學(xué)技術(shù)全球領(lǐng)先法案》和《美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）未來(lái)法案》等進(jìn)一步提出加大對(duì)生物科學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究投入。英國(guó)、法國(guó)、日本等也陸續(xù)發(fā)布促進(jìn)生命科學(xué)、生物技術(shù)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)和生物安全在內(nèi)的一系列戰(zhàn)略規(guī)劃。

我國(guó)已經(jīng)意識(shí)到生物學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的戰(zhàn)略意義。2018 年《國(guó)務(wù)院關(guān)于全面加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究的若干意見(jiàn)》指出要“強(qiáng)化基礎(chǔ)研究系統(tǒng)部署”，加強(qiáng)基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究，加強(qiáng)量子科學(xué)、腦科學(xué)、合成生物學(xué)、空間科學(xué)、深?？茖W(xué)等重大科學(xué)問(wèn)題的超前部署。然而，目前我國(guó)生物學(xué)研究仍然存在穩(wěn)定資助不足、人才支持不足、重大原創(chuàng)成果缺乏等突出問(wèn)題，亟待分析和解決目前存在的問(wèn)題，完善相關(guān)機(jī)制，以更好地發(fā)揮生物學(xué)對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略需求和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)和支撐作用。

1 生物學(xué)的特征

生物學(xué)是研究生命系統(tǒng)各個(gè)層次的結(jié)構(gòu)、功能、行為、發(fā)育、起源和進(jìn)化，以及生物與周?chē)h(huán)境關(guān)系的科學(xué)；在融合吸收了數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、信息學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科成就的基礎(chǔ)上，生物學(xué)逐漸發(fā)展成一門(mén)精確、定量，深入到從個(gè)體、群體到分子尺度的基礎(chǔ)科學(xué)，是人類(lèi)探索自然規(guī)律和生命現(xiàn)象的最主要手段之一。作為研究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，生物學(xué)研究直接推動(dòng)了農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等方面的發(fā)展，關(guān)系人類(lèi)健康、生存條件和環(huán)境質(zhì)量，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家安全起著重要的保障和支撐作用。

（1）生物學(xué)發(fā)展體現(xiàn)需求牽引和自由探索的共同驅(qū)動(dòng)。生物學(xué)進(jìn)步的動(dòng)力不僅來(lái)源于科學(xué)家與工程師的好奇心，而且來(lái)源于國(guó)家和社會(huì)需求的拉動(dòng)。二戰(zhàn)以來(lái)，在國(guó)家安全、糧食安全和生物安全的強(qiáng)大推動(dòng)下，生物學(xué)在重大需求牽引和自由探索的雙重動(dòng)力下迅速發(fā)展；生物學(xué)基礎(chǔ)研究成果也快速應(yīng)用至新藥創(chuàng)制、動(dòng)植物育種、環(huán)境保護(hù)等生物和技術(shù)產(chǎn)業(yè)。艾滋病研究、癌癥研究、疫苗研究、青蒿素的發(fā)現(xiàn)和雜交水稻等研究體現(xiàn)了國(guó)家和社會(huì)對(duì)生命健康、糧食需求等的重大需求。例如，在戰(zhàn)勝和防治艾滋病的需求帶動(dòng)下，科學(xué)家在自身強(qiáng)烈的求知欲驅(qū)使下，開(kāi)始對(duì)人類(lèi)免疫缺陷病毒（HIV）的基因結(jié)構(gòu)、功能、與宿主作用機(jī)制和相關(guān)藥物、疫苗的研究，最終有針對(duì)性地推動(dòng)了基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題與關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新[1]，而研究成果也直接為人類(lèi)帶來(lái)了福音。

（2）生物學(xué)的理論體系和技術(shù)結(jié)構(gòu)尚處于完善之中。與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域不同，當(dāng)前生命科學(xué)處于快速發(fā)展的“百花齊放、百家爭(zhēng)鳴”時(shí)代，目前還未形成公認(rèn)的理論體系。一方面，生物學(xué)的研究深度和廣度不斷拓展，發(fā)展前沿變化極快，如在60多年間科學(xué)家對(duì)二甲雙胍靶點(diǎn)、作用機(jī)制的研究不斷深入。另一方面，生物學(xué)與其他學(xué)科的交叉融合、新工具和新技術(shù)的應(yīng)用催生了大量新的學(xué)科分支，如生物信息學(xué)、合成生物學(xué)等。這些新的學(xué)科分支的理論體系和技術(shù)結(jié)構(gòu)都尚處于發(fā)展之中，需要具有雄厚研究實(shí)力和科技底蘊(yùn)的優(yōu)勢(shì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行持續(xù)推動(dòng)。

（3）生命科學(xué)（尤其是醫(yī)學(xué)）研究相較于一般的理工科研究領(lǐng)域研究周期更長(zhǎng)。生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)本質(zhì)上是實(shí)驗(yàn)學(xué)科，受實(shí)驗(yàn)材料生長(zhǎng)周期、生物體自身特點(diǎn)等客觀(guān)因素影響，決定了其研究周期較長(zhǎng)的客觀(guān)事實(shí)，且不以人的意志為轉(zhuǎn)移。例如，孟德?tīng)柕耐愣闺s交試驗(yàn)經(jīng)過(guò) 8 年時(shí)間，前后測(cè)試了 20 000 多株豌豆后，才總結(jié)提出了基因分離定律和基因自由組合定律。新藥研發(fā)周期通常在 15—20 年以上，在前期藥物發(fā)現(xiàn)階段往往離不開(kāi)基礎(chǔ)研究的重大發(fā)現(xiàn)。例如，藥物靶點(diǎn)的選擇與確認(rèn)便是一個(gè)不斷探索和試錯(cuò)的過(guò)程，只有持續(xù)穩(wěn)定的支持才能保證研究工作的順利進(jìn)行。

（4）生物學(xué)的發(fā)展離不開(kāi)多種學(xué)科知識(shí)的交叉融合。物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)、信息科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展，既為生物學(xué)研究提供新的理論基礎(chǔ)，也提供了新的研究工具和技術(shù)方法，推動(dòng)了生物學(xué)研究范式的轉(zhuǎn)移。例如：克勞修斯在熱力學(xué)中提出“熵”的概念，從而為研究生命系統(tǒng)的能量流動(dòng)和穩(wěn)定性提供了新的理論視角；量子化學(xué)奠基人鮑林于 1951 年提出了 α 螺旋和 β 折疊是蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本單元的理論，為生物化學(xué)的創(chuàng)立奠定了理論基礎(chǔ)。冷凍電子顯微鏡、原子力顯微鏡等先進(jìn)儀器的發(fā)明使人類(lèi)得以觀(guān)察到蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化和實(shí)現(xiàn)對(duì)原子的操控，而 X 射線(xiàn)衍射技術(shù)的運(yùn)用幫助科學(xué)家破解了 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)?；阪溎┒私K止法，放射性標(biāo)記、熒光標(biāo)記技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和納米技術(shù)、微流體等小型化技術(shù)的引入實(shí)現(xiàn)了 DNA 測(cè)序快速化、自動(dòng)化和個(gè)性化，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為海量基因數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理提供了可能。

（5）生命倫理問(wèn)題始終貫穿于生物學(xué)的發(fā)展。生命倫理問(wèn)題是生物學(xué)發(fā)展不容回避和忽視的問(wèn)題，不僅是個(gè)人層面的道德行為和價(jià)值觀(guān)念的問(wèn)題，而且事關(guān)整個(gè)社會(huì)的道德取向和價(jià)值規(guī)范。生命科學(xué)和生物技術(shù)革命的高速發(fā)展為科技和社會(huì)帶來(lái)巨大沖擊，人兼有的研究與作用的主體和客體地位同步強(qiáng)化。基因組學(xué)和基因編輯、輔助生殖、腦科學(xué)和人工智能等科技的發(fā)展一方面增強(qiáng)了人類(lèi)認(rèn)識(shí)和改造自然的能力，另一方面也深度觸及倫理、法律、信仰，以及對(duì)人與人、人與自然、人與社會(huì)關(guān)系的基本建構(gòu)和期待，深層影響著社會(huì)秩序。

2 生物學(xué)發(fā)展歷程與趨勢(shì)

近代生物學(xué)的發(fā)展呈現(xiàn)出既走向高度分化又走向系統(tǒng)綜合、既面向微觀(guān)認(rèn)知又面向宏觀(guān)探索、既涵蓋前沿科學(xué)又涵蓋交叉科學(xué)、既關(guān)注疾病治療又關(guān)注健康倫理、既強(qiáng)調(diào)生物資源的開(kāi)發(fā)又強(qiáng)調(diào)資源的保護(hù)與可持續(xù)利用的趨勢(shì)。隨著生物學(xué)研究的逐步深入和研究能力的提升，生物學(xué)的發(fā)展歷程體現(xiàn)出一個(gè)重要特點(diǎn)：人類(lèi)從“認(rèn)識(shí)生命”，逐漸走向了“改造生命”“合成生命”乃至“設(shè)計(jì)生命”。

早期人類(lèi)基于生存需要及宗教活動(dòng)對(duì)自身、周?chē)鷦?dòng)物和植物進(jìn)行觀(guān)察、描述與實(shí)驗(yàn)，在實(shí)踐中開(kāi)始認(rèn)識(shí)生命。18 世紀(jì)前，生物學(xué)總體處于博物學(xué)階段，科學(xué)家通過(guò)野外采集和標(biāo)本整理的方式建立了生物分類(lèi)階元層次。古代中國(guó)勞動(dòng)人民以嘗百草的方式認(rèn)識(shí)植物，古希臘時(shí)期人們開(kāi)始對(duì)生命現(xiàn)象的專(zhuān)題性研究。亞里士多德是對(duì)物種分類(lèi)的第一人，其對(duì) 500 多種動(dòng)植物進(jìn)行了分類(lèi)[2]；《齊民要術(shù)》和《本草綱目》等書(shū)籍也記錄了大量對(duì)動(dòng)植物的分類(lèi)。維薩里、哈維通過(guò)對(duì)人體結(jié)構(gòu)和血液循環(huán)的研究，從解剖學(xué)和生理學(xué)的角度為人類(lèi)認(rèn)識(shí)自身奠定了基礎(chǔ)。18 世紀(jì)，瑞典植物學(xué)家林奈創(chuàng)造性提出“雙名命名法”，以自然分類(lèi)為基礎(chǔ)的動(dòng)植物分類(lèi)系統(tǒng)的建立，這為系統(tǒng)認(rèn)識(shí)生命打下了類(lèi)群基礎(chǔ)。進(jìn)入 19 世紀(jì)，細(xì)胞學(xué)說(shuō)和進(jìn)化論的提出將人類(lèi)對(duì)生命的認(rèn)識(shí)提升到了理論高度，也促使了遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、發(fā)育生物學(xué)等分支學(xué)科快速發(fā)展。20 世紀(jì)至今，DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、遺傳工程學(xué)、分子生物學(xué)的創(chuàng)立、人類(lèi)基因組計(jì)劃和組學(xué)時(shí)代等里程碑式成果的相繼涌現(xiàn)，打開(kāi)了人類(lèi)讀取生命信息的大門(mén)，這標(biāo)志著人類(lèi)在認(rèn)識(shí)生命的過(guò)程中逐漸深入，開(kāi)始向微觀(guān)尺度、定量水平和動(dòng)態(tài)調(diào)控方向發(fā)展。

伴隨著對(duì)生命認(rèn)識(shí)的不斷加深，人類(lèi)也開(kāi)始了對(duì)生命的改造。人類(lèi)先民通過(guò)馴化開(kāi)啟了對(duì)動(dòng)植物性狀的改造，其本質(zhì)是物種基因發(fā)生了改變。從早期無(wú)意識(shí)和有意識(shí)的選育、雜交到通過(guò)基因工程的精準(zhǔn)改造，轉(zhuǎn)基因技術(shù)、分子標(biāo)記、分子設(shè)計(jì)和基因編輯技術(shù)的應(yīng)用不斷豐富和提升改造動(dòng)植物的方式和效率，這不僅直接豐富了人類(lèi)的食物種類(lèi)，獲得了抗病、高產(chǎn)等一系列優(yōu)良性狀，改變了人與自然的關(guān)系，而且馴化的物種在一定程度上也馴化了人類(lèi)自身——改造生命深刻影響了人類(lèi)的歷史文明發(fā)展進(jìn)程[3]。20 世紀(jì) 70 年代后期，對(duì)重大疾病的機(jī)理研究、細(xì)胞工程和基因工程技術(shù)的出現(xiàn)加速了人類(lèi)改造生命進(jìn)程，DNA 重組技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)編輯基因的夢(mèng)想[4]。1991 年美國(guó)向先天性免疫缺陷?。ㄟz傳性腺苷脫氨酶ADA基因）患者體內(nèi)導(dǎo)入重組ADA基因獲得成功；對(duì)異種生物進(jìn)行基因編輯和定向改造并為人類(lèi)提供移植器官①University of Maryland School of Medicine Faculty Scientists and Clinicians perform historic first successful transplant of porcine heart into adult human with end-stage heart disease. (2022-01-10)[2022-01-31]. https://www.medschool.umaryland.edu/news/2022/University-of-Maryland-School-of-Medicine-Faculty-Scientists-and-Clinicians-Perform-Historic-First-Successful-Transplant-of-Porcine-Heart-into-Adult-Human-with-End-Stage-Heart-Disease.html.，標(biāo)志著改造生命（基因）為人類(lèi)攻克頑疾提供可能。

中心法則的提出、遺傳密碼的破譯和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析方法的進(jìn)步，為人類(lèi)合成生命組成物質(zhì)和合成生命提供了可能。20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)始，科學(xué)家嘗試核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的人工合成，并取得一系列成果。1965 年我國(guó)科學(xué)家在世界上率先完成了結(jié)晶牛胰島素的人工合成；1977 年坂倉(cāng)等人首先合成了生長(zhǎng)激素釋放抑制因子的基因。此后，胰島素、干擾素等的基因相繼被合成并成功表達(dá)。2010 年科學(xué)家合成了約 100 萬(wàn)堿基對(duì)的支原體基因組，并將其轉(zhuǎn)入另一種支原體細(xì)胞中后獲得了具有正常生長(zhǎng)和分裂功能人工合成細(xì)胞 JCVI-syn1.0[5]。干細(xì)胞與器官再造、胚胎發(fā)育研究方面取得了巨大進(jìn)展——2021 年以色列科學(xué)家通過(guò)創(chuàng)建人造機(jī)器子宮，首次培養(yǎng)了發(fā)育正常的小鼠胚胎[6]。擁有合成生命的能力是否意味著人類(lèi)開(kāi)始扮演“造物主”，也引發(fā)了廣泛的關(guān)注和討論。

合成生物學(xué)、人工智能、計(jì)算生物學(xué)、生物信息學(xué)和生物工程學(xué)的發(fā)展，促使科學(xué)家開(kāi)始嘗試設(shè)計(jì)生命，以打破自然與非自然的界限，促使人類(lèi)進(jìn)入數(shù)字生命時(shí)代[7]。通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和編寫(xiě) DNA 序列，人類(lèi)得以設(shè)計(jì)自然界中不存在的生物元件和系統(tǒng)，重新設(shè)計(jì)已有的天然生物系統(tǒng)，進(jìn)一步對(duì)復(fù)雜生物系統(tǒng)進(jìn)行人工模擬。2016 年科學(xué)家重新設(shè)計(jì)堿基，并合成了 53.1 萬(wàn)堿基對(duì)的支原體細(xì)胞 JCVI-syn3.0，該細(xì)胞可進(jìn)行 DNA 復(fù)制、蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜制造[8]。此后，科學(xué)家相繼合成了非天然核苷酸、非天然氨基酸[9]，創(chuàng)建出首條人造單染色體真核細(xì)胞[10]。可以說(shuō)，設(shè)計(jì)與合成生命建立在認(rèn)識(shí)生命的基礎(chǔ)上，是人類(lèi)更深層次對(duì)生命本源的探索。

當(dāng)前，生物學(xué)研究仍主要聚焦在認(rèn)識(shí)生命和改造生命階段，無(wú)論從遺傳信息的傳遞、太陽(yáng)能到生物能的轉(zhuǎn)化，還是生物多樣性與統(tǒng)一性的并存、生物意識(shí)與神經(jīng)認(rèn)知的奧秘揭示，都充分展現(xiàn)了人類(lèi)在認(rèn)識(shí)生命的過(guò)程和改造生命元件方面的豐碩成果。未來(lái)，在理論突破和技術(shù)整合的驅(qū)動(dòng)下，生物學(xué)將步入合成生命與設(shè)計(jì)生命的階段，生物大分子人工模擬、植物生產(chǎn)疫苗等新成果的應(yīng)用將有助于改善人類(lèi)面臨的健康、環(huán)境和能源等問(wèn)題。由此，通過(guò)重新認(rèn)識(shí)和改造生命，嘗試合成和設(shè)計(jì)生命；生物學(xué)使人類(lèi)與自然界、人類(lèi)社會(huì)與科學(xué)研究緊密相連，最終實(shí)現(xiàn)提升人類(lèi)能力的目標(biāo)。

3 生物領(lǐng)域研究資助的國(guó)際實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)

生物科技領(lǐng)域已經(jīng)成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的重要焦點(diǎn)，國(guó)際上日益重視對(duì)生物學(xué)研究的資助，具體來(lái)看主要有 3 個(gè)方面特點(diǎn)。

3.1 成立生物學(xué)專(zhuān)門(mén)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行指向性的高強(qiáng)度支持

二戰(zhàn)后，西方國(guó)家開(kāi)始重視提高人民的健康水平，戰(zhàn)勝疾病和延長(zhǎng)國(guó)民壽命成為美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家優(yōu)先考慮的問(wèn)題，西方開(kāi)始普遍加強(qiáng)對(duì)生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的支持。除對(duì)高校的生物學(xué)基礎(chǔ)研究進(jìn)行穩(wěn)定支持以外，還建立了專(zhuān)門(mén)的生物學(xué)研究機(jī)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)支持。

美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）是國(guó)際上規(guī)模最大、最具影響力的生物醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)。其下設(shè) 27 個(gè)研究所/中心，分別致力于人類(lèi)各種生理活動(dòng)和癌癥、糖尿病、關(guān)節(jié)炎、罕見(jiàn)病等疾病的研究；其中 24 個(gè)研究所/中心直接接受美國(guó)國(guó)會(huì)撥款。美國(guó)國(guó)會(huì)每年撥付給 NIH 的經(jīng)費(fèi)通常占美國(guó)政府科研總投入的 60% 左右，這使得 NIH 可以作為國(guó)際上最大的生物醫(yī)學(xué)基金資助機(jī)構(gòu)，對(duì)美國(guó)境內(nèi)的各個(gè)大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)的研究項(xiàng)目進(jìn)行資助，包括其下屬研究所/中心的研究工作，以及各種海外研究項(xiàng)目。例如，NIH 下屬的美國(guó)國(guó)家癌癥研究所（NCI）自 1960 年以來(lái)接受聯(lián)邦政府的穩(wěn)定資助，專(zhuān)門(mén)從事癌癥研究；同時(shí)發(fā)布公開(kāi)項(xiàng)目，資助高校等單位開(kāi)展癌癥研究，以推動(dòng)美國(guó)國(guó)家癌癥研究計(jì)劃的執(zhí)行。半個(gè)世紀(jì)來(lái)，美國(guó)聯(lián)邦政府對(duì) NCI 高強(qiáng)度的持續(xù)資助，整合 NCI 內(nèi)部、世界各地眾多研究型大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)及醫(yī)院的科研人員共同參與癌癥研究工作。NCI 通過(guò)構(gòu)建癌癥研究網(wǎng)絡(luò)不僅加強(qiáng)了癌癥的基礎(chǔ)研究，而且推動(dòng)基礎(chǔ)研究成果向臨床應(yīng)用的快速轉(zhuǎn)化。持續(xù)穩(wěn)定的資助也使美國(guó)在癌癥基礎(chǔ)研究、預(yù)防、診斷和治療方面取得了一系列重要成就，其中最為突出的成就是 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)美國(guó)癌癥的發(fā)病及死亡率呈現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢(shì)（年均下降 0.7 個(gè)百分點(diǎn)）。

日本文部科學(xué)省通過(guò)“世界頂級(jí)研究基地計(jì)劃”（WPI）建立 WPI 基地，對(duì)遴選大學(xué)及國(guó)立科研機(jī)構(gòu)中的高水平團(tuán)隊(duì)進(jìn)行長(zhǎng)達(dá) 10 年的穩(wěn)定支持。在 13 個(gè) WPI 基地中，有 8 個(gè)與生物學(xué)相關(guān)，分別致力于實(shí)體細(xì)胞綜合系統(tǒng)、免疫學(xué)前沿、睡眠醫(yī)學(xué)科學(xué)、地球生命、轉(zhuǎn)化生物分子、人類(lèi)生物學(xué)前沿、神經(jīng)生物學(xué)、納米生命科學(xué)研究②World Premier International Research Center Initiative. [2022-02-02]. https://www.jsps.go.jp/english/e-toplevel/data/19_pamphlet/wpi_v17_forWEB.pdf.，并在生命微觀(guān)認(rèn)知、宏觀(guān)生態(tài)和前沿技術(shù)方面取得了眾多成果。

3.2 企業(yè)、非盈利機(jī)構(gòu)和慈善基金會(huì)等積極參與生物學(xué)基礎(chǔ)研究資助

美歐國(guó)家政府通過(guò)組織面向全國(guó)或全球合作的重大科技計(jì)劃對(duì)生物學(xué)研究進(jìn)行資助，并且形成了多元化的投入機(jī)制。近年來(lái)，美國(guó)聯(lián)邦政府針對(duì)重大疾病治療，設(shè)立“腦科學(xué)計(jì)劃”“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”“抗癌登月計(jì)劃”等大型國(guó)家科學(xué)計(jì)劃。歐盟針對(duì)健康、糧食安全等重大議題，在“歐洲地平線(xiàn)”計(jì)劃中對(duì)癌癥、農(nóng)業(yè)和生物前沿技術(shù)等進(jìn)行研究資助。在大型生物學(xué)科學(xué)計(jì)劃中，除聯(lián)邦機(jī)構(gòu)之外，企業(yè)、非盈利機(jī)構(gòu)和慈善基金會(huì)等也積極參與并進(jìn)行資助。以“腦科學(xué)計(jì)劃”為例，除 NIH、美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）、美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）等聯(lián)邦部門(mén)和機(jī)構(gòu)之外，以谷歌公司、葛蘭素史克公司為代表的企業(yè)，以及艾倫腦科學(xué)研究所、卡夫利基金會(huì)和西蒙基金會(huì)等也紛紛投資。其中，谷歌公司與艾倫腦科學(xué)研究所合作開(kāi)發(fā)相關(guān)數(shù)據(jù)共享和存儲(chǔ)的平臺(tái)；卡夫利基金會(huì)與多所大學(xué)共建神經(jīng)科學(xué)研究所，同時(shí)資助了“神經(jīng)學(xué)數(shù)據(jù)無(wú)邊界”的數(shù)據(jù)共享項(xiàng)目③BRAIN Initiative. Neurodata without borders pilot programs. (2013-04-25)[2022-02-10]. http://www.braininitiative.org/funding-opportunity/neurodata-without-borders-pilot-programs.。

發(fā)達(dá)國(guó)家的企業(yè)、非盈利機(jī)構(gòu)等重視對(duì)基礎(chǔ)研究的投入，普遍秉持基礎(chǔ)研究是技術(shù)與產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力源泉的觀(guān)念。美國(guó)企業(yè)對(duì)基礎(chǔ)研究投入比例保持在 20% 左右；韓國(guó)企業(yè)對(duì)基礎(chǔ)研究投入甚至超過(guò)政府，約為 55%。一般而言，企業(yè)主要參與對(duì)“巴斯德象限”的基礎(chǔ)研究投入：這一方面有效彌補(bǔ)了政府引導(dǎo)中存在的不足，另一方面促進(jìn)了純基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。以默克制藥公司為例，其 1933 年建立了第一個(gè)科研實(shí)驗(yàn)室；1940—1950 年該實(shí)驗(yàn)室科研人員 5 次獲得諾貝爾獎(jiǎng)；1975 年開(kāi)始圍繞藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和疾病病理機(jī)制在分子水平進(jìn)行藥物研發(fā)，自此加快了藥物發(fā)現(xiàn)速度，這對(duì)重大疾病治療產(chǎn)生了重要意義。谷歌公司重視計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、生物信息學(xué)等交叉研究的投入，開(kāi)發(fā)的 AlphaFold 算法在原子水平上基于氨基酸序列精確地預(yù)測(cè)了蛋白質(zhì)的三維（3D）結(jié)構(gòu)[11]。這不僅解決了困擾人類(lèi) 50 年之久的“蛋白質(zhì)折疊問(wèn)題”，而且提供了蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)解析全新手段，Nature雜志評(píng)價(jià)這一成果“可能改變一切”。

3.3 重視對(duì)生物安全領(lǐng)域的布局與資助

當(dāng)前國(guó)際生物安全形勢(shì)處于動(dòng)蕩和變革的重要轉(zhuǎn)折期。新發(fā)突發(fā)傳染病、公共衛(wèi)生安全、生物資源安全、外來(lái)生物入侵、生物武器攻擊、生物技術(shù)繆用、生物監(jiān)測(cè)預(yù)警和生命倫理研究等受到了各國(guó)的高度關(guān)注。

英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)和俄羅斯等發(fā)達(dá)國(guó)家先后出臺(tái)生物安全戰(zhàn)略，部署和支持相關(guān)領(lǐng)域研究，以防止生物災(zāi)害對(duì)國(guó)家安全產(chǎn)生重大威脅。以美國(guó)為例，2001 年炭疽郵件事件后，先后發(fā)布了《國(guó)家生物防御戰(zhàn)略》《應(yīng)對(duì)生物威脅國(guó)家戰(zhàn)略》和《生物監(jiān)測(cè)國(guó)家戰(zhàn)略》等。在這些戰(zhàn)略政策的推動(dòng)下，2003 年美國(guó)發(fā)布“生物監(jiān)測(cè)計(jì)劃”“生物盾計(jì)劃”等推動(dòng)生物實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、傳染性病原體或毒素、重大傳染病預(yù)防、生物技術(shù)繆用、生物反恐等相關(guān)研究。美國(guó)國(guó)防部（DOD）、美國(guó)能源部（DOE）、美國(guó)衛(wèi)生和公眾服務(wù)部（HHS）、美國(guó)農(nóng)業(yè)部（USDA）、NIH、美國(guó)陸軍等多個(gè)部門(mén)和機(jī)構(gòu)對(duì)生物監(jiān)測(cè)、致病性病原體研究、微生物安全、新型傳染病等進(jìn)行支持。例如，NIH 針對(duì)新冠肺炎疫情進(jìn)行了“發(fā)展新型疫苗”研究資助；美國(guó)陸軍傳染病研究所對(duì)威脅美軍和公眾健康的細(xì)菌、毒素和生物武器進(jìn)行持續(xù)資助；2021 年，DARPA 在生物領(lǐng)域新部署了“生理效能提升”“消除作戰(zhàn)人員的生化防御負(fù)擔(dān)”等項(xiàng)目，從而對(duì)戰(zhàn)傷救治、保護(hù)士兵生命安全與傳染病防控進(jìn)行資助[12]。

4 我國(guó)生物領(lǐng)域資助現(xiàn)狀及突出問(wèn)題

進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國(guó)生物學(xué)研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，人才隊(duì)伍不斷壯大，研究水平和國(guó)際學(xué)術(shù)地位不斷提升。2017 年我國(guó)生物學(xué) SCI 論文數(shù)位列全球第 2 位（59 066 篇），僅次于美國(guó)（84 459 篇）。在生命科學(xué)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域取得了一批具有國(guó)際影響的研究成果，如：袁隆平獲得了沃爾夫農(nóng)業(yè)獎(jiǎng)；屠呦呦獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)等國(guó)際重要獎(jiǎng)項(xiàng)。我國(guó)生物學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)出許多具有重要國(guó)際影響力的科研成果和科學(xué)家。但是，我們也面臨著原創(chuàng)性成果少、對(duì)解決國(guó)家重大問(wèn)題的支撐能力不足、領(lǐng)域布局不完善和發(fā)展不平衡，以及頂尖人才和團(tuán)隊(duì)不足等問(wèn)題。主要表現(xiàn)為 3 個(gè)方面。

（1）生物學(xué)領(lǐng)域投入不足且布局不均衡。新中國(guó)成立初期，我國(guó)主要效仿蘇聯(lián)建立起新中國(guó)工業(yè)化體系和高等教育模式；在財(cái)政經(jīng)濟(jì)緊張的情況下，主要對(duì)軍事、工業(yè)等事關(guān)國(guó)家安全的領(lǐng)域，以及數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科進(jìn)行財(cái)政投入，對(duì)生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域投入較少。這種投入體系沿襲了較長(zhǎng)一段時(shí)間，導(dǎo)致目前我國(guó)生物學(xué)尤其是生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域在科學(xué)界的占比依然較小，生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域部分重要領(lǐng)域方向缺少布局或支持力度不夠。例如：我國(guó)免疫學(xué)獲得的資助體量偏小，尤其是專(zhuān)項(xiàng)、重大項(xiàng)目布局不夠；生物學(xué)底層通用技術(shù)、生物資源庫(kù)、醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)等基礎(chǔ)設(shè)施的投入也不足。相比之下，發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視生命醫(yī)學(xué)研究。例如，美國(guó)每年畢業(yè)的博士生中生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域占到了半數(shù)以上，并且建立了 NIH 來(lái)統(tǒng)領(lǐng)全國(guó)的生命醫(yī)學(xué)研究和資助。

（2）生物學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究缺乏長(zhǎng)期穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)支持。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)對(duì)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究的支持強(qiáng)度較低，缺乏對(duì)自由探索和國(guó)家重大需求導(dǎo)向下的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)研究的統(tǒng)籌，沒(méi)有形成對(duì)生物學(xué)研究尤其是生命醫(yī)學(xué)研究的持續(xù)穩(wěn)定支持格局。一方面，我國(guó)生物學(xué)研究資助項(xiàng)目大多周期過(guò)短，延續(xù)性不足，且多數(shù)屬于競(jìng)爭(zhēng)性經(jīng)費(fèi)，存在科研人員跟著項(xiàng)目指南走的現(xiàn)象。另一方面，我國(guó)沒(méi)有形成對(duì)生物學(xué)領(lǐng)域國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的穩(wěn)定持續(xù)支持，不利于培養(yǎng)和穩(wěn)定核心人才團(tuán)隊(duì)，財(cái)政資金支持分散，無(wú)法形成集聚效應(yīng)，難以充分發(fā)揮國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的作用。

（3）缺少針對(duì)高水平生物學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)研究支持項(xiàng)目?？茖W(xué)研究是人類(lèi)智慧活動(dòng)的結(jié)晶，科研成果的取得離不開(kāi)對(duì)人才的培養(yǎng)和支持。一方面，我國(guó)現(xiàn)有資助和評(píng)價(jià)機(jī)制不利于形成潛心致研的學(xué)術(shù)氛圍——以論文和“人才帽子”為導(dǎo)向的科研評(píng)價(jià)與激勵(lì)體系使科研人員往往追隨已有研究熱點(diǎn)，難以專(zhuān)心投入對(duì)重大科學(xué)問(wèn)題的研究。另一方面，我國(guó)目前的人才計(jì)劃在人事制度、資助方式上有較多限制，如：對(duì)青年人才的年齡多有限定；對(duì)本土人才和海歸人才在經(jīng)費(fèi)支持、職稱(chēng)評(píng)定等方面待遇懸殊；對(duì)科研事業(yè)剛剛起步的科研人員激勵(lì)不足等。

5 政策建議

5.1 國(guó)家層面調(diào)整優(yōu)化科技資助體系

從國(guó)家頂層設(shè)計(jì)各類(lèi)科學(xué)研究機(jī)構(gòu)的定位，科研項(xiàng)目要根據(jù)基礎(chǔ)、應(yīng)用基礎(chǔ)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究設(shè)立不同的資助類(lèi)型。建議國(guó)家對(duì)中國(guó)科學(xué)院和部委直屬的研究院所、產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)的科技活動(dòng)進(jìn)行明確的定位和分工，不宜長(zhǎng)期混亂不清，以避免有限的科技資源重復(fù)支持和重復(fù)布局，造成同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)家應(yīng)根據(jù)科技活動(dòng)的類(lèi)型制定嚴(yán)格的預(yù)算額度，如設(shè)置基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)的經(jīng)費(fèi)比例。避免設(shè)立包袱式或口袋式項(xiàng)目，對(duì)設(shè)立的研究項(xiàng)目進(jìn)行基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究等分類(lèi)，根據(jù)不同項(xiàng)目類(lèi)型分別進(jìn)行目標(biāo)驗(yàn)收。

5.2 完善我國(guó)生物學(xué)領(lǐng)域資助體系

結(jié)合生物學(xué)研究特點(diǎn)與發(fā)展規(guī)律，參考國(guó)際資助經(jīng)驗(yàn)，完善我國(guó)生物學(xué)領(lǐng)域資助體系。

（1）盡快完善生物學(xué)領(lǐng)域頂層設(shè)計(jì)體系，建立需求牽引和自由探索共同驅(qū)動(dòng)的資助機(jī)制。當(dāng)前，生物學(xué)領(lǐng)域新發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)，領(lǐng)域發(fā)展前沿變化極快，與其他學(xué)科領(lǐng)域交叉融合頻繁，充分體現(xiàn)了生物學(xué)研究“多點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、多點(diǎn)突破”的特點(diǎn)。因此，建議在布局生物學(xué)研究時(shí)對(duì)重點(diǎn)領(lǐng)域做概略性布局而非點(diǎn)對(duì)點(diǎn)布局，充分納入生物學(xué)戰(zhàn)略科學(xué)家顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)，結(jié)合我國(guó)重大戰(zhàn)略需求、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迫切問(wèn)題，以及生物學(xué)發(fā)展的前沿方向和關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，凝練研究需求，確定優(yōu)先支持領(lǐng)域，建立“自上而下”重大需求牽引與“自下而上”自由探索相結(jié)合的選題機(jī)制。

（2）完善生物學(xué)領(lǐng)域資助布局，加大我國(guó)在生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的投入比例。建議將免疫與健康、人工智能與生物計(jì)算、共性底層技術(shù)、生物多樣性等目前沒(méi)有在重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中的基礎(chǔ)研究專(zhuān)項(xiàng)、科技創(chuàng)新 2030—重大項(xiàng)目的基礎(chǔ)研究專(zhuān)項(xiàng)等資助內(nèi)的重要方向，作為生物學(xué)領(lǐng)域獨(dú)立研究方向加以布局支持；對(duì)微生物暗物質(zhì)、核酸生物學(xué)等已有支持但經(jīng)費(fèi)有限的重要方向，未來(lái)給予更大力度的持續(xù)穩(wěn)定支持；增加對(duì)生物數(shù)據(jù)大科學(xué)研究平臺(tái)等基礎(chǔ)設(shè)施的資助。在黨中央做出“面向人民生命健康”這一重要新判斷、新思路的時(shí)代背景下，在與國(guó)際先進(jìn)國(guó)家的對(duì)比下，建議加大我國(guó)在生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的投入比例。

（3）建立針對(duì)生物學(xué)高水平研究團(tuán)隊(duì)的擇優(yōu)穩(wěn)定支持體系。生物學(xué)研究工作周期相較于其他理工科研究領(lǐng)域往往周期更長(zhǎng)。例如，新藥研發(fā)通常都要?dú)v經(jīng) 15—20 年以上的周期，因此需要穩(wěn)定支持的機(jī)制才能保證其發(fā)展。同時(shí)，由于生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域當(dāng)前處于“百家爭(zhēng)鳴”的快速發(fā)展階段，對(duì)高水平人才團(tuán)隊(duì)的依賴(lài)性很高。從全球來(lái)看，優(yōu)秀研究團(tuán)隊(duì)和研究群體往往能夠連續(xù)、或在多個(gè)不同交叉領(lǐng)域產(chǎn)出重大突破。因此，建議我國(guó)重視發(fā)揮好生物學(xué)領(lǐng)域國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的作用，通過(guò)指向性競(jìng)爭(zhēng)的方式選擇高水平生物學(xué)科研團(tuán)隊(duì)給予滾動(dòng)資助，使其聚焦關(guān)乎我國(guó)中長(zhǎng)期發(fā)展面臨的戰(zhàn)略性問(wèn)題和關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題并持續(xù)攻關(guān)，形成具有國(guó)際影響力的生物學(xué)研究高地。同時(shí)，引導(dǎo)企業(yè)、新型研究機(jī)構(gòu)等社會(huì)資本投入生物學(xué)研究。