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略论中医药抗病毒的科学性
热度 9 yindazhong 2009-8-19 17:30
略论中医药抗病毒的科学性 “ 中医治本 ” 为本博客 “3+X 理论 ” 的第一论,可认为是中医补充(拯救)西医露的 “ 第一手 ” 。 这样本文“论中医药抗病毒的科学性”应该算作‘第二论’。这一论猛一看似乎不那么惊心动魄,细思量其实价值连城!轻松一论能顶亿万科研基金,能救千万人性命 ! 其实无论 SARS , 艾滋 , 禽流感还是今年出现的‘猪流感’都属于这‘第二论’问津的范畴。因为艾滋病毒、 SARS 病毒、以至多种流感病毒均属于 RNA 病毒。而 RNA 病毒善变,所以临床上很难对付。西医研发疫苗永远是跟踪追击,劳民伤财,总是处于被动挨打的局面。这是西医永远的痛,也是现代生物医学顾头不顾腚的无奈之处——又一处‘软肋’! 然而今年应对猪流感中国有关部门表面上如临大敌,实际上从容不迫。中国‘外紧内松’,而美国则相反‘内紧外松’,深怕给金融危机雪上加霜,造成巨大动乱。为何如此 ? 中医抗病毒的科学道理已在两年前一举突破,正式文章在‘猪流感’发作之前已及时的问世。下面请看本博客的中医理论 ‘第二论’:“从模糊数学看中医药抗病毒的科学性”。文章 发表在《医学与哲学》 2009 年 2 月,第 30 卷第 2 期, 78-79. 因为本博客的第一论给中医治本的千年难题作了科学解读,在发表第二论时,本博客已被广东省中医药科学院(广东省中医院治未病中心)特邀为客座特聘教授,因此署名有了双重身份。(合作作者卢传坚为广东省中医院副院长) 下面请欣赏: 从模糊数学看中医药抗病毒的科学性_.pdf 从模糊数学看中医药抗病毒的科学性 ——中医药理论研究及发展的新视野 印大中 1,2 卢传坚 2 1. 湖南师范大学生命科学学院 , 长沙 410081, 中国 湖南 2. 广东省中医院,广州 510120, 中国广东 摘要: 由于病毒身体较小,且在不停地变异,有点类似物理学微观世界中电子的“测不准”状态,西医应用疫苗抗击病毒的战役往往被动艰辛,防不胜防。应用模糊数学的理论和概念,本文提出,中医药物中所含的成百上千种“不确定” 、 “干扰态”生物成分正是其拮抗善变病毒的优势所在,所谓以干扰态打破常态,以模糊应对变异,以“不测准”对付“测不准”。此类中医实践以系统生物学思维见长,既“扶正”又“驱邪”,尤以广谱“驱邪”为特色。该理念亦为“鸡尾酒疗艾滋”战略的延伸,只要调控适当,便可显现出中医药治疗病毒性疾病的特殊功效及其科学价值。总之,模糊医学有望成为中 - 西医学理念衔接的“立交桥”。 关键词 病毒,变异,测不准,中医 Scientific Explanation on Anti-virus Potential of Traditional Chinese Medicine Based on Uncertainty Theory YIN Dazhong 1 , LU Chuanjian 2 1. College of Life Sciences, Hunan Normal University, Changsha 410081, Hunan, China 2. Guangdong Provincial Hospital of TCM, Guangzhou 510120, Guangdong, China Abstract : Due to their mutability and variability, infective viruses existed and developed in a manner of uncertainty, which is analogous to the uncertainty of electrons in physics. Human’s battle against viruses is therefore very difficult. With the concept of uncertainty mathematics, this paper suggested for the first time that thousands of unknown chemical components of the traditional Chinese medicine (TCM) may play an inhibitive and disruptive role in conquering viruses. Such using uncertainty of chemicals to direct disturbances against non-predictive mutation of viruses may act as an advanced cocktail treatment on viruses. A rational manipulation of such uncertainty strategy with the advantages of systems biology may prove to be efficient as well as scientific to prohibit virus-based diseases and establish a theoretical bridge connecting the TCM with modern medicine. ____________________________________ 基金项目 : 科技部十一五科技支撑计划项目:亚健康状态中医辨识研究 ( 2006BAI13B02 ) 和国家高技术研究发展 (863) 计划 : 针对亚健康的药物分子设计 (2008AA02Z411) Key words : Virus, Mutation, Uncertainty, Traditional Chinese Medicine 至细则迷,多变则惑,以细微精确见长的现代生物医学在千变万化的生命体活动营造的迷惑中徘徊挣扎。本文提出模糊哲学指导下的中西医学理念大结合,愿能为“后现代生物医学”回归宏观,处变不乱提供有价值的战略思路。 从模糊数学说起 在过去相当长的时间里,精确数学在描述自然界多种事物的运动规律中,获得了显著效果。但是,在客观世界中还普遍存在着大量的模糊现象。随着现代科技所面对的系统日益复杂,模糊性终于伴随着复杂性频频出现在科学家的面前。许多复杂系统,如航天系统、尤其是人文社会、生物医学及其它 “ 软科学 ” 的数学化、定量化趋向不断地把数据处理的模糊性问题推向前台 。 1986 年,司岩在《大科学的模糊观念》一文中讲叙了一个耐人寻味的故事:将以计算机控制的摄像机把某人的生物学参数摄取,并储入信息库中,当需对此人实施辨认时,则按程序进行信息核对,参数对了便显示 “ 是 ” 的报告。然而第二天电子计算机系统却否认了受试人的合法身份,原因是因为一夜间受试者脸部长出了一粒粉刺。试想,即便是一个婴儿,也不会因妈妈脸上长了一颗粉刺而失认。过份地追求精确反而失去了真实!现实世界其实有成千上万这样的事例。 作为一门新兴学科,模糊数学已被初步应用于模糊识别、模糊评判、模糊控制、模糊决策、系统理论、信息检索等诸多领域。在气象、生物、心理等许多方面获得了丰硕的研究成果。 生物的可变性 上文所述的“脸上长了一颗粉刺”是生物体的宏观变化,实际上生物体时时刻刻都在整体,器官,细胞和分子水平发生着改变。 生物细胞中的遗传物质在复制时也很容易出错,也就是会发生变异。高等生物有一套检查修补机制,可以把出错的概率降低,然而诸多 RNA 病毒仅为单链的 RNA 结构,没有像双链 DNA 那样拥有另一条可以用来校对检修的复制版本。艾滋病毒、肝炎病毒、 SARS 病毒、以至多种流感病毒均属于 RNA 病毒。因为它们的善变,所以临床上很难对付 。 流感病毒基因每隔几年便可能会发生一些个碱基位点的突变 。例如近五年来,科学工作者已经研究鉴定出了十多种基因型的 H5N1 禽流感病毒,主要包括 H5N1 的 A , B , C , D , E , G , V , W , X , Y , Z 和 Z+ 基因型等。面对如此状况,人们每年都该重打一次新的疫苗,以防御流感病毒可能的入侵。 近百年来,现代医学对抗微生物的战役尽管历经艰辛,却也频频告捷,急性传染病对人类造成的死亡威胁已大大降低。然而大自然中的微生物群体从来就不甘束手被擒,它们不断地改变身体“形状”,躲避人类的反击。细菌的变异令人类使用抗生素的功效每况愈下;病毒的快速变异更是让现代医学的免疫研究被动应对,捉襟见肘 。 例如,因为艾滋病毒通过反转录酶等(图 1 )将其 RNA 转录成 DNA 而整合入宿主细胞。现代医学针对艾滋病毒的药物则有:反转录酶抑制剂、蛋白酶抑制剂、 HIV 整合酶和 Tat 酶抑制剂,以及针对核衣壳蛋白的锌指结构和糖蛋白 gp120 的药物等。这些药物在应用初期往往有显效,但 HIV 很快便表现出抗药性,就是由于病毒相应基因发生了突变,使得种种针对性单一的药物效果越来越差。何大一教授开拓设计的“三合一”制剂以采用针对多靶点的同时干预疗法,所谓 “鸡尾酒疗法”而著称,显示出了中西医学理念结合的潜力与优势,但 HIV 病毒还是发生了新的变异,又逐渐重新逍遥法外。 图 1. 艾滋病毒(人类免疫缺陷病毒, HIV )及其内部结构 上述情形在现代医学拮抗那些身体结构与 HIV 类似的感冒病毒和 SARS 病毒时也大同小异。令人啼笑皆非的是,现代主流医学在小小的病毒性感冒面前居然无所作为,让大家“一周以后自愈”……。因为现代医学一般认为:病毒性感冒“治与不治一个样”,治也几乎白费力气!据有关资料统计,目前已知的人类感冒病毒已多达百种,相关的免疫抗战似乎永远只能是被动挨打之后的“跟踪追击”。 值得注意的是,中医药在防治流感,战胜 SARS ,医治艾滋等病毒性疾病时,有些时候却似乎能“草草”了事,化险为夷 。但对于解释为什么“一把小草”就能出现广谱的疗效还缺少站在哲学高度的医学理论的指导。 中医药“模糊疗法”的科学性 现在我们应用模糊数学的理论和相关概念,来看看中医药在某些状况下是如何通过不那么精确的方法来实现科学治病的目的的。 中医药物不说复方,就是单味药也含成百上千种“不确定”的,并且可能在炮制过程中不断变化着的生物成分。所谓良药苦口,从这些苦得让人打颤的药液,我们可以自然而然地想象,病毒在我们体内也同样会遭遇“四面楚歌”,“险象环生”的“药难”。 事实上,与正常人体内的“血液营养”相比,这些稀奇古怪的药物成分堪称病毒生长繁殖的“复合干扰素”,或可比作“喷砂枪弹药流”。所谓以变制变,以乱治变。病毒纵然千变万化,仍是生物大分子,仍服从生化反应的诸多必然规律。千奇百怪的 中医药成分对 DNA 、 RNA 在复制衍生过程中的转录翻译 、 表达代谢和生化平衡,尤其是对其体内各种生物酶类的“工作环境”,造成了极大地干扰。这些突如其来的生理生化状态改变,对于整个人体也许只是一时的“添乱之变”,但对于偶而外来的,或者那些乘虚发作的捣乱分子,应该是灭顶之灾(这些微生物本来就属寄人篱下,在苟且偷生)。此时此刻“倒霉(酶)的病毒”即使不能全军覆没,也差不多十去八九,成不了什么气候了(一如人体的正常状态,病毒无能力攻入人体的细胞组织)。如此“药难”,越早越有成效,越怪越出精彩。因此有些及时应用了中成药的病毒性感冒往往只有两三天的病程,便迅速得以康复 。 上述以模糊应对变异,以干扰态打破常态,以“不测准”反制“测不准”,似喷砂枪打苍蝇,电网拍掳飞蚊,只要辨证施治,对药物调整合理,便可显现出中医药治疗病毒性疾病的奇效 。病毒再变也翻不出中医药有针对性的模糊疗法的“如来手心”。事实上,人体本身的免疫体系在抵抗疾病过程中分泌的细胞因子也往往应用了同样的干扰战术——表达分泌多种干扰素,以扰乱病毒增殖的途径和过程,问题只是人体表达干扰素的反馈过程需要时间,因此不如人工用药迅即。 如此针对病毒的“测不准变异”的模糊疗法的有效性及科学性决非空穴来风。有关实验室已经做了大量地研究,发现在细胞培养体系加入的种种病毒以至病菌可被多种中草药或中成药混合成分高效杀死 。这早已不是什么难题或新闻,例如目前获得公认的具有广谱杀菌抑毒作用的中成药有:大蒜、柴胡、鱼腥草、双黄连、清开灵等等。 许多生活经验告诉我们,其实要 抑制千变万化的感冒病毒的生长往往并 不一定需要去寻什么“灵丹妙药”,调控环境的 酸碱度(如,醋疗法)、调控身体的温度(如,热水浴疗法)、合理补充抗氧化物质的“阴阳”平衡疗法等就是一些切实有效的措施。当然大量中成药中富含的多糖、黄酮和皂苷类的药物还能够从“扶正”的角度提高机体的免疫力,进而从“治本”的层次改善我们身体的抗病能力。 如果说“科学主义”的僵化思维只习惯于承认“可道之道”,如今对“中医药治病毒有特效”的哲学解释无疑将有助于把中医药从“非常道”中解放出来,这里有模糊数学的功劳,也有“易学”思想的 精髓,“易”者“变”也!生命万物时时在变,科学岂能一成不变?病毒在变,西医药跟在后面追之不及,中医药却早已在前面设好了天罗地网,只是我们缺少火眼金睛! 如果说《 相对论》让我们意会出了“时空之变”;《大陆漂移说》令我们感悟到了“大地之变”;《模糊医学》则提醒了我们应该如何应对“生物之变”。关注模糊医学将为人类成功地应对充满变数的生物世界提供科学思维的睿智,本文提出的“不测准”理论或将建立起一个整合还原论和系统论的医学大框架 ,在拮抗微生物的医学领域建立起一座衔接中西医学理论的“立交桥”。 参考文献 1. 陈可冀,主编.中国传统医学发展的理性思考 . 北京:人民卫生出版社,1997:16-21. 2. Yin D Z, Chen K J. The essential mechanisms of aging: irreparable damage accumulation of biochemical side-reactions . Exp . Gerontol . , 2005, 40(6): 455-465. 3. 蒋永光,陈波,胡波,刘娟.从抗HBV到抗SARS——试论中药抗病毒的研究思路 .医学与哲学,2004,25(2): 50-51. 4. 沈丕安.中医抗病毒感染的治法与体会 . 世界临床药物,2007,28(11): 646-650. 5. 彭胜权.中医药治疗病毒性感染性疾病的优势和特色 .广州中医药大学学报,2004,21(5): 336-339. 6. 罗云坚,罗翌,李际强.中医药治疗病毒性传染病的研究现状与思考 .广州中医药大学学报,2004,21(5): 336-339. 7. 邓玉群. 柴胡解毒汤在体外细胞培养中抗HBV活性的研究 .现代医药卫生,2006,22(1O): 1535. 8. 程献.治疗SARS药物的研发思路与进展 .中国药师,2004,7(3): 168. 9. 王伟,张燕萍,王书臣,等.中医药治疗流行性感冒研究进展 .中国中医药信息杂志,2005,12(8): 102-104. 10. 骆燕宁,孙彩霞.针灸配合刺络放血、走罐治疗西南非流感186例 .中国针灸,2001,2l(2): 105-106. 11. 李大喜.鱼腥草水蒸气蒸馏物的抗病毒作用及其对HSV一1、流感病毒和HIV作用的成分 .中成药,1996,18(11): 49. 12. 贺玉琢,高英杰,富杭育.正柴胡饮抗病毒作用的实验研究 .中国实验方剂学杂志,1996,2(1): l2-l5. 13. 曾祥英,劳邦盛,董熙昌,等.阔叶十大功劳根中生物碱组分体外抗流感病毒试验研究 .中药材,2003,26(1): 29-3O. 14. 杨志强.板蓝根提取物抗病毒机制的研究 .世界健康文摘(医学月刊),2007,4(9): 94-95.
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西医离‘绝对真理’仅一步之远
热度 2 yindazhong 2009-8-16 18:14
西医离绝对真理仅一步之远 ( 转录自本博客写在武夷山老师关于中医问题的讨论的讨论,略改 ) 以现代生物医学为基础的西医, 以分析还原为方法论, 以物质 第一 为世界观, 从宏观(整体研究)到器官, 再从器官到微观, 借显微技术看到细胞, 终而走进分子世界里面。 可怜这分子世界的天地太大, 现代生物医学因不识庐山而踌躇满志,迷失茫然。 有趣的是该处离绝对真理仅一步之远, 迈出了这一步, 便可回归自然, 回到宏观。 中西医学便可颠峰向遇,握手言欢? 这一步的准确描述暂时还是稍加保密, 请各位参与竞猜与竞选。 并非是因为说破不灵,道破不验; 似乎是要考虑鸡蛋一站,天下大乱。(注:哥伦布的鸡蛋) 芝麻开门吧 芝麻开门吧 ... 现代老年学和老年医学研究已经率先突破, 解读生命奥秘的大门已经打开。 涉浅水者享鱼虾,入深水者博蛟龙。 浩瀚的西医知识正在被用来解读中医, 举一反三,我们看到一连串的骨牌效应。 在前面的几张骨牌里, 我们可以看到本博客粗略勾绘的中医的曙光 3+X 理论!, http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=241682 。 例如 仰望 中医治本 的生命科学道理 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=248574 等等等等。 同志们,本博客潜水去也。回见! (近期本人将可能离博一段时间,因 3 天后,前往瑞典卡罗林斯卡及英国剑桥参加SENS4。注:去见儿子及参会,不是别的,哈)
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仰望“中医治本”的生命科学道理
热度 5 yindazhong 2009-8-10 17:12
不久前将本人的博客从“博客中国”转来“科学网”,终于有了一种‘到家了’的感觉。开篇之时曾声明要将本人关于中医的“3+X理论”交与大家指教,不敢食言。近来因参加了国内两场生物学大会,桂林生物物理与上海生物化学大会,进一步‘罔顾左右’,以不至于在科学上“乱言其它”;又因咬定青山一个月,苦写衰老解密后续篇,不曾得空。今文章终成(见后篇),长吁一口,腾出手来,与大家一起探讨“中医治本”的生命科学道理。 “中医治本”为本博客“3+X理论”的第一论,可认为是中医补充(拯救)西医露的“第一手”。为何这么讲,先看看现代医学的瓶颈,又谓‘软肋’何在 (请看官留意:中医绝不可能取代西医而一统天下,最多只能独当一面。中医目前最有可能突破的地方,只能是西医‘身上’最‘软’的那些部位)。 现代生物医学自从抗生素的成功应用以来,尚存的最大的问题是“高个子盖了个短被子——两头无奈'"。所谓‘前头无奈’就是:亚健康,灰色态,检不出,治不了。所谓‘后头无奈’就是:老年病,全退行,多基因,理不清。 目前广泛应用的中医‘治未病’的种种‘招数’,似乎恰好解决了西医‘前头无奈’的难题。 下面请看官欣赏本博客2007年发表在《中国中西医结合杂志》第七期的首篇文章 2007,27(7);581-583 :“以现代科学解读中医治本”。 以现代科学解读中医治本 印大中 摘要 “上医治未病”是中医对待疾病和健康问题的一个突出的思维优势。本文以现代生物医学研究的最新进展为基础,用能量代谢和衰老生化的专业知识开拓性的将“中医治本”与生命在应激过程中出现的“亚健康”生理生化过程贯通思考,为传统中医体系中诸多“防重于治”的医疗措施和理论提出了现代科学的解释。 关键词 中医;治本;衰老;亚健康 引言 常常看到或听说中医的一大强项是所谓“上医治未病”、“治亚健康”、“治同根病”、“治亚病态”、“中医治本”或者用通俗的白话就是“治疗健康到疾病的初始态”。从此出发,中医提出可以实现“救其萌芽”,“治病断根”的神奇功效。然而可惜美中不足的是中医的宏观理论思维无法给出“萌芽”为何,“根”“本”是啥的准确内涵 。 中医所说的“根”“本”到底是啥?本文从现代生命科学关于衰老生化过程的理论和研究成果出发,针对中医诸多治病措施与现代生物医学研究的联系,解读中医治本,探讨中医到底能否“治未病”、“治同根病”、“治亚健康”,甚至“治病断根”。 关于亚健康的生理生化过程 “模糊医学理论”对于“亚健康”和“同根病”实际上有很深刻地认识和解释 : “若以自然辩证法和认识论看,亚健康态的积累乃宇宙间生物物种在与自然进行物质和能量交换过程中的必然”。这些自然物质“相克相生、运动演进,生命存在,随而有之。”该理论以“杂质炎毒自由基等在血液血管、肌体器官中的历史积累、沉积附着、瘀塞”为核心生物代谢过程,进而解释“痛者不通,通者不痛”,并提出以中医药作及时的“活血化瘀”为重要的治疗思路 。 参考这个思路,我们接下来从分子水平看看“沉积附着瘀塞”的生物垃圾到底从哪里来?是啥物质?能否去除? 从哪里来?一言以蔽之:从能量代谢中来,主要为能量代谢的副产物,即主要为脂肪、蛋白质和糖类的代谢副产物。用专业生化语言就是自由基氧化过程的副产物和非酶糖基化过程的副产物(生物系统的急性和亚急性自发生化副反应已基本囊括)。这些生化副反应是食物老化的罪魁祸首,同样也是诸多老年退行性疾病产生的病根 。 是啥物质?简单的举例:老年斑,老年色素,增厚的基底膜,渐生的白内障,硬化的血管壁和纤维化的器官组织都属体内“与时俱进”的无法清除的生物垃圾。关于这些生化垃圾的生物化学形成目前已基本研究清楚,这就是与脂褐素形成相关的衰老生化过程 。 能否去除?这些生化垃圾的早期产物往往可以被生物体有效地代谢清除,然而,因为这一类生化副产物的衍进产物会在生物大分子上交联,打结,造成不可修复的生物结构,难以彻底去除,因此逐渐随龄增生,这就是笔者与陈可冀院士在 2005 年提出的衰老学说的核心生化过程 ,狭义的讲叫羰基毒化衰老学说;广义的讲:衰老就是生化副反应的失修性累积 。 关于亚健康与中医的“根”和“本”的关系 为了更好的理解生化副反应损伤与中医之“病根”的相互联系,我们先来讨论“亚健康”和“疲劳”之间的联系。 从表面上看,“亚健康”和“疲劳”很类似。“疲劳”生化主要包括:乳酸积累, ATP 消耗,生物垃圾堆积,组织损伤等。但前两个生化变化与能量代谢过程的急性消耗联系紧密,与造成老年退行性疾病的垃圾积累和组织损伤关系不大。“亚健康”则与后两者的积累联系更密切,所谓积劳成疾。“积劳”就是“亚健康”和“疲劳”的积累,或者用生化语言就是生化副反应代谢垃圾的积累。值得庆幸的是,生化副反应造成的组织损伤和毒性垃圾在产生的早期是可以被机体积极地修复清除的,我们机体的休息与睡眠成功地执行并基本完成了这个伟大的使命(例如休息与睡眠对中枢神经系统疲劳和应激的修复) ,所谓常人不睡则病,睡则病轻,睡眠乃“日复一日的返老还童”。 然而值得深思的是,中医的许多医疗措施恰好启动和加速了这个修复和恢复过程,加速了清除生物垃圾(主要为毒性羰基垃圾)的生化代谢过程 。 例如拔火罐:在身体略感不适,或小受风寒之时,身体往往有一种说不清,道不明的发紧发冷,局部或全身疲惫,所谓“感觉到要生病,自己心里明白”的状态。此时若去做西医检验,大多是劳民伤财,一切指标基本正常。然而此时即使去找个非专业水平的中医人士,拔几个火罐,拔出一排红圈,甚至有些黑色的瘀血斑块,便被认为“内毒拔出来了”,在感觉神清气爽后,第二天又可为工作奔波拼搏了。 当然,有些人遇到类似的状态,或是在其它形式的疲劳辛苦过后,更愿意去澡堂泡个热澡,干蒸湿蒸,出点小汗,一两个小时休息出浴以后,又会感觉精力充沛,精神抖擞。 除了这些还有刮痧,针灸,洗脚,按摩,当然也涉及当年致华盛顿于死命的放血疗法,这都隐含了重要的治“本”科学——刺激身体,积极清除代谢垃圾。当然此类治本之术往往防病有效,治“已病”,往往效果有限。 为什么如此这般“折腾”一番便会有防病、抗病、抗疲劳、治亚病态的作用?是否仅仅是因为“加速了血液循环”的理疗在起作用?下面我们从现代生物医学的角度加以探讨。 现代生命科学研究已经清楚地证实,最危险、又最大量的在体内不断地被制造出来的代谢垃圾,或称“毒素”主要为一大类不饱和的羰基类毒素 。 之所以“最危险”是因为这些“毒素”既来得不知不觉、无法避免,又会自发造成进一步生化反应,袭扰我们的生物分子。在我们赖以生存的能量代谢过程中,不管是氧自由基应激还是糖代谢应激都会导致这类“羰基类毒素”的增高 。 之所以“最大量”是因为在应激和亚健康状态下,在身体的任何组织器官中(如血液、尿液、汗液等体液中)都可大批量地检测出这类“毒素”。在自由基氧化损伤领域用来检测应激程度的最常用的方法便是测定所谓硫代巴比妥酸反应物( TBARS )的含量。 TBARS 简称丙二醛,又可笼统地称之为脂质过氧化物含量。确实,机体测得的 TBARS 数值中约 85% 来自丙二醛的贡献,但其它羰基类毒性产物的贡献也包含在内。无论我们的身体遭遇什么应激,大多最终转变和体现为氧应激,进而表现为体内 TBARS 浓度的增高。劳作、疲劳、紧张、高强度运动、通宵不眠等等都会造成体内 TBARS 浓度的急剧增高 。应该指出,几乎所有与疾病相关的身体状态改变(或病变)都会造成丙二醛在体内的含量增高,最常见的例子就是炎症。道理很简单,炎症就是身体自发地制造氧应激,制造过氧化氢 H 2 O 2 以清除病原体,然而该过程也伤害了人体自身的细胞和组织。因此我们体内 TBARS 的量基本代表了身体的应激状况,换言之,“亚健康”的状况。 从这个角度来讲,我们的身体清除 TBARS 或羰基类毒素就是在清除“亚健康”,在“治应激病”,“治同根病”。 生物体防御“亚健康”和“应激病”的第一道防御就是众所周知的抗氧化体系,包括抗氧化剂和抗氧化酶的环环相扣的作用。第二道防御,“抗羰基毒化”,包含了衰老过程生化本质的主要内容 ,第三道防御为修复更新,属于生物组织最终的取弃抉择。下面我们将简洁介绍第二道防御的关键过程,所谓“核心防御过程”,以透视“同根病”的生化基础。 现已查明,我们的身体清除 TBARS 可以部分依靠抗氧化体系,但机体清除 TBARS (如丙二醛和 4- 羟基壬烯醛)的生化过程大量地借助了身体内含巯基的生物分子,这里的关键分子为谷胱甘肽,一种既有还原性,又能高效清除羰基类毒素的三肽。每当体内的 TBARS 升高时,体内的还原型谷胱甘肽的浓度就下降 。说明了谷胱甘肽的消耗,作者认为,这个消耗实际也就是健康态的消耗! 谷胱甘肽是身体抵抗应激的第一道防御和第二道防御的通用分子,既抗氧化,又抗羰基毒化。有必要指出,生物体在补充抗氧化剂的同时,也拯救了体内消耗了的还原型谷胱甘肽,这是诸多抗氧化剂在治疗亚健康以及应激相关的老年退行性疾病的非常重要的药理过程,也是一个被大部分生物医学工作者忽视了的重要过程! 谷胱甘肽是清除羰基类毒性生物垃圾的“关节点”,它可与羰基毒素共轭结合甚至同归于尽。机体内大力协助谷胱甘肽清除羰基毒素的酶称之为谷胱甘肽转移酶。谷胱甘肽转移酶在体内随处可见,在肝脏中占了肝脏蛋白质总量的 3-5% 。 有必要指明:清除了体内不断产生和积累的羰基类毒性生物垃圾,也就清除了老年退行性疾病物质积累的生物基础,同样也清除了衰老物质积累的生物基础。笔者认为这就是应激,老年退行性疾病和衰老过程共同的生物化学过程,所谓百病之“根”。有兴趣的学者可系统地参阅笔者关于老年色素生化和羰基毒化衰老学说的相关文献 。 关于“中医治本”的科学内涵 接下来我们将从细胞生物学的现象和研究成果出发,透过现象看本质,探讨“中医治本”的科学内涵! 最新的研究表明,若对一定的生物体系(如细胞培养)施以温和的应激,我们便可检测出羰基类毒性产物的升高,此时谷胱甘肽防御系统将增加表达,以抵抗羰基应激,维持体内的平衡态 。 所谓“温和的应激”可以是 温和的受热环境( 42 ℃ , 30 分钟,相当于热水浴或高烧温度),轻微氧应激( 50 μ M H 2 O 2 ,20 分钟,相当于炎症反应或巨噬细胞作用状态),或轻度 UVA 照射( 3mw/cm 2 , 5 分钟,相当于温和的晒太阳状态)。研究表明, 这些“温和的应激” 没有对细胞造成明显的毒性伤害,也没有造成细胞抗氧化酶类的上调。然而,在这些细胞中都出现了短时间的 4- 羟基壬烯醛(羰基类毒素 的重要代表 ) 增多,这表明暴露在上述所有这些典型的应激条件下,都会引发 羰基类毒素 的形成。在应激 2 小时后, 4- 羟基壬烯醛 恢复到正常的水平,细胞显示出显著的(约 20 倍) 谷胱甘肽转移酶 hGST5.8 的上调(人体内类似的酶有十多种)和转运 羰基垃圾的 RLIP76 蛋白的诱导表达。这些实验结果均意味着机体对“亚健康”的反馈防御的调动和行动。 更有意思的是,经过 “温和的应激” 预处理后的细胞,获得了对追加的(更为强烈的)过氧化氢 、 UVA 和 羰基类毒性产物 等引起的损伤的抵抗能力 !这里观察到的 谷胱甘肽转移酶表达的上调等反馈就是 机体之紧急动员,出动“联合部队”抵抗羰基应激,其功效类似免疫系统的反馈保护机制。联系刮痧拔火罐等中医传统医疗措施,则可解释:由于局部损伤引发了“全身应激反应”,坏事转化成了好事,火罐之火,点燃了我们身体抗羰基应激的防御机制,健康之躯终于在“浴火”中再生。其它相关 研究 (如超表达 谷胱甘肽转移酶等)均从不同的角度证实了这个现象。 具体实验数据这里不去细说。 这些研究揭示:中医治疗所使用的轻微损伤刺激,如上文提到的“ 拔火罐”“刮痧”,以及多种(损伤更轻微的)健身运动,包括太极拳,热水浴,洗脚,按摩绝不是简单的所谓加速血液循环,活动活动筋骨那么简单,这里蕴含着很深刻的健身道理和生理生化原理。这个原理便是所谓“治未病”、“治同根病”、“治亚健康”的基本原理。在治疗疾病的基础上,持续抗氧化和抗羰基毒化,进而较彻底地清除引起机体组织缓慢中毒的生物垃圾,使得病原受抑,病机淡去,也许就是“治病断根”的生物医学机理 。中医的适时养生,四季养生,植物养生,食物养生也许就是该过程经验性的身体力行。总之,防止种种应激造成的羰基毒化似乎就是中医所着眼应对的疾病和老化的“萌芽”和“根”“本”,注重相关领域的研究和探索也许将会造就 21 世纪中医“治未病”的辉煌时代。 我们在本文用最新的衰老生化理论解读“中医治本”的生化内涵。因为该衰老生化过程植根于生命的共同基本过程之中(能量代谢过程),建立于生物毒性代谢产物的蓄积机理和及时清理机理的坚实基础之上(老年色素生化形成机理),“中医治本”,“上医治未病”机制的生化诠释也值此顺理成章,基本水落石出。 参考文献 1. 陈可冀,主编.中国传统医学发展的理性思考.北京:人民卫生出版社, 1997 : 1 - 164. 2. 王维工, 主编. 气的乐章 .北京:中国人民大学出版社, 2006 : 1 - 111. 3. Yin DZ, Chen KJ. The essential mechanisms of aging: irreparable damage accumulation of biochemical side-reactions. Exp Gerontol 2005;40(6):455-465. 4. Yin DZ. Biochemical basis of lipofuscin, ceroid, and age pigment-like fluorophores. Free Radic Biol Med 1996;21(6):871-888. 5. Yin DZ. Studies on age pigments evolving into a new theory of biological aging. Gerontology 1995;41(suppl 2):159-172. 6. 何志恒 , 印大中 . 睡眠研究的科学前沿 . 生命科学研究 2002;6(4) : 184-187. 7. Awasthi YZ, Yong Y. et al. Regulation of 4-hydroxylnonenal-mediated signaling by glutathione s-transferases. Free Radic Biol Med 2004;37(5):607-619. 8. Esterbauer H, Schaur RJ. et al. Chemistry and biochemistry of 4-hydroxynonenal, malonaldehyde and related aldehydes. Free Radic Biol Med 1991; 11 :81-128. 9. Janero DR. Malondialdehyde and thiobarbituric acid-reactivity as diagnostic indices of lipid peroxidation and peroxidative tissue injury. Free Radic Biol Med 1990;9 :515-540. 10. Baynes JW . The role of AGE in aging: causation or correlation. Exp Gerontol 2001;36 :1527-1537. 以现代科学解读中医治本 .pdf
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衰老,千古之谜告破!
热度 1 yindazhong 2009-7-9 10:21
衰老,千古之谜告破! 日前(20090705-0709)第19届世界老年学和老年医学大会在巴黎胜利落下了纬幕。大会规模宏伟空前,收到600多个专题,4000多场学术报告申请。其中最引人注目的是美国著名衰老研究科学家 Hayflick 教授主持的专题衰老不再是生物学的不解之谜, AGEING IS NO LONGER AN UNSOLVED BIOLOGICAL PROBLEM!专题在报告栏中的编号为: SA6044 。 现将其中的四篇文摘原文给出,向有关专家和同仁传个快讯! SA6 044 AGEING IS NO LONGER AN UNSOLVED BIOLOGICAL PROBLEM (SUPPORTED BY THE ELLISON MEDICAL FOUNDATION AND CO-SPONSORED BY THE GERONTOLOGICAL SOCIETY OF AMERICA) SA6 044-1 THE CAUSES OF BIOLOGICAL AGEING ARE KNOWN L. HAYFLICK - University of California, San Francisco (The Sea Ranch, CA, United States of America) The finitude of life is divided into aging, longevity determination, age associated diseases and death. The efficacy of repair and turnover systems is favored over molecular dysfunction until reproductive maturation when the balance slowly shifts in favor of accumulating dysfunctional molecules caused by increasing entropy (dispersal of energy) and resulting in the aging phenotype. The molecules that compose repair and turnover systems also suffer the same fate as do their substrate molecules. It is these maintenance systems that are the determinants of longevity. The genome indirectly governs the anabolic determinants of longevity. This is fundamentally different from the stochastic, catabolic processes of aging. Age changes simply increase vulnerability to age-associated diseases. SA6 044-2 UNDERSTANDING THE BIOLOGICAL REASONS FOR AGEING R. HOLLIDAY - The Australian Academy of Science (Canberra, Australia) A broad biological approach makes it possible to understand why ageing exists and also why different mammalian species have very different maximum lifespans. It has become apparent that the best strategy for animals survival is to develop to an adult and reproduce, but not to invest resources in maintaining the soma indefinitely. There is a trade-off between the investment of resources in reproduction, and the survival time of the soma. At a stroke, this solves the problem of different rates of ageing in different species, because those that develop and reproduce fast have short lifepans, and those that develop and reproduce slowly have long lifespans. This difference is due to the resources invested in the maintenance of the adult soma. There is much evidence that the efficiency of maintenance correlates with maximum longevity. Thus, ageing can be defined as the eventual failure of maintenance. It has also become evident that there are many maintenance mechanisms, and these depend on very many genes, and the investment of considerable metabolic resources. A broad interpretation of the different degenerative changes during ageing should be adopted, with the general conclusion that ageing is multi-causal. SA6 044-3 AGEING IS SOLVED BUT ITS SOLUTION ALSO HIGHLIGHTS ITS COMPLEXITY - GEARING UP FOR THE CHALLENGES AHEAD T. KIRKWOOD - Institute for Ageing and Health, Campus for Ageing and Vitality, University of Newcastle (Newcastle upon Tyne, United Kingdom) After a long period when ageing was dismissed as just too complicated for serious scientific study, we now have a very good idea about the underlying reasons for why ageing occurs and how it is caused. Ageing occurs through the gradual, lifelong accumulation of damage that results from the limited capacity for maintenance and repair, which in turn has been strongly shaped through natural selection (the disposable soma). Nevertheless, the fact that the enigma of ageing is now solved does not mean that the detailed understanding that will be needed to make practical use of its solution is near at hand. The intrinsic complexity of the mechanisms indicated by the solution requires the adoption of systems-biology approaches to the analysis of: (i) how the networks of cellular maintenance are vulnerable to damage, (ii) how these networks are regulated, (iii) how damage plays into the pathogenesis of degenerative diseases, and (iv) where interventions might most successfully be targeted. These challenges will require radical changes in the ways that ageing has been investigated to date. Reference: Kirkwood TBL. A systematic look at an old problem. Nature 2008; 45:644-647. SA6 044-4 MAKING SENSE (AND MAKING USE) OF PATTERNS OF MAMMALIAN LONGEVITY S. AUSTAD - University of Texas, Health Science Center (San Antonio, United States of America) The new understanding of aging that emerged near the end of the 20th century, combined with advances in understanding evolutionary relationships among species, offers an explanatory framework for certain patterns of aging and longevity among mammals. For instance, large species typically live longer and decay more slowly than small species, although there are numerous exceptions to this pattern. If one corrects for body size and focuses on evolutionary history of mammals, it can be seen that exceptionally slow aging and long healthspan has evolved many times. This repeated evolution of slow aging, such as seen in bats, marsupials, and multiple times in rodents allows us to ask new questions about the evolution of long life, such as whether there are many, few, or even one mechanism by which aging processes can be combated. Focused investigation of the molecular processes embodied by multiple species that have achieved exceptionally long life will yield insight into processes relevant to retarding aging in all species. This talk will discuss several candidate processes that have emerged from initial comparative studies.
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生命科学在中国的困境:断了的产业链
饶毅 2009-6-20 11:28
饶毅 施一公 国际上,生命科学突飞猛进,改善人类健康,带动多学科发展。 国际上,生物技术产业自七十年代以来已成相当规模,推动经济发展。 在中国,生命科学的发展遇到了几个较明显的问题。部分存在于科学研究,更大的问题体现在应用的落后。 科学研究缺乏开创性 目前中国科学界的突出问题是对于发表论文的追求超过了对于研究内容本身的关注,论文的数量及其所发表刊物的SCI影响因子几乎成为衡量学术水平的唯一标准。这个问题不仅局限于生命科学界,但因为生命科学论文的SCI指数和引用数相对比较高,导致这个症状较明显。这种趋势的后果就是科研人员倾向于追随国际研究热点,而不太敢于尝试具有一定风险的但可能影响巨大的开创性研究。要改变这种情况,需要鼓励内行评价代替外行审核,这样才能重内容而轻形式;需要延长研究人员的有效研究生涯,减少他们不必要的公关应酬时间;需要多方努力改进科研环境,鼓励创新性、前瞻性研究,力争今后几十年内中国出现一大批在世界范围内有重要影响力的科研成果。 在学科交叉急剧增加的时代,物理、数学、化学、信息、以及材料、工程学对生命科学的重要性凸显,中国的生命科学与其他学科的交叉相对来说较少,为学科交叉所做的准备不足。目前学生培养的基础还比较局限,研究人员合作不够充分,学科交叉还有很大潜力待挖掘。 科学实验产品严重依赖进口,国内生物产业受抑制 生命科学能够推动经济发展的一个重要方面在于它能带动一个产业专门发明、研制、生产为科学研究服务的方法、仪器、及试剂,如此不仅为世界科学做贡献,也带动相关产业的繁荣,促进所在国家的经济。在科学方法和技术方面,中国不仅进步小,而且可能在退步。过去,中国生命科学研究因为经费少,不得不依赖国产品牌,在一定程度上可以鼓励研制、改进仪器和试剂。近年经费显著增多以后,大量购买进口仪器、试剂,不仅生产能力下降,维修能力也下降。在一定程度上,中国的科学发展,不是刺激中国经济而是刺激外国经济:我们大量购买的贵重仪器和常规试剂基本全部由国外生产,国外某些品牌在中国市场呈垄断之势,后果是进一步抑制了本国相关领域的生产制造业。 另一方面,这种直接的拿来主义也抑制了本国的技术开发。一个比较突出的例子是我国当年热衷基因组研究,购买了大量昂贵的国外仪器、试剂,我们却只在做技术员性质为主的测序工作。国外的基因组研究带动了深层测序、个体基因组测序等技术上的飞跃,促进了计算机科学和数学与生命科学的交叉,以及相关实验仪器的发明制造,而中国却始终局限于高价购买国外现有仪器,从事缺乏科技含量的实验操作,不仅没有赶上国际水平,相对距离反而越来越远。 我们在今后的工作中,需要特别支持有开创性的技术发明和发展的工作,让相应的人才不为一时发表论文而丧失做出重要发明的机会,让重要的发明得到比一般论文更大而长久的支持和鼓励。同时应该鼓励生命科学与化学、化工、材料、计算机、精密仪器制造等领域的交叉合作,促进生物产业的发展。 生命科学成果应用严重不足 生命科学在医药、农业、林业等各个领域都有广泛应用。而生物技术以及生物制药更是现代产业中重要的支柱之一。美国从七十年代起,生物技术产业蓬勃发展,Genentech、Amgen等一批高科技企业迅速成长。生物制药是国际上最受投资人青睐的产业之一,一些产品比如来自辉瑞制药公司的一个降血脂的药物年销售额就达一百二十多亿美元, 超过我国很多城市的市政收入。 与国际上生物产业蓬勃发展的局面形成鲜明对照的是:中国生命科学拥有自主专利产权的应用很少,生物产业发展缓慢,没有对国民经济起到应有的促进作用,没有为人民健康带来真正的福祉。 没有很好的应用,就缺乏对国家经济的推动。打着高科技口号的企业、产品很多,但它们基本没有真正的有科技含量的研发部门。最糟糕的是,当今社会过度容忍所谓的营养保健品,相当一批企业投其所好大力推出没有经过任何科学验证的营养保健品。诸如脑白金、脑黄金、核酸产品这些没有任何科学研究依据的所谓生物保健品居然畅销全国。对于国家来说,依靠这样的保健产品获得利税,充其量是增加一种直接从民众口袋里获取税收的机制,因为这些企业并没有真正为社会创造财富。对一般人来说,营养保健品也许是无关紧要、无伤大雅的东西,但是对于我国生物产业而言,营养保健品则不愧为一剂毒药,因为企业见无效、极低成本的东西借助铺天盖地的广告、夸大其词的促销、和所谓专家推荐可以大行其道,牟取暴利,就宁可把资金花在广告上,也不愿投资做踏踏实实的研发,做出有科技含量的真产品。生物技术产业在中国落后世界多年后仍不能得到充分发展,不能不说与此有一定关系。 没有很好的应用,就缺乏对人民健康应该有的回馈。中国生命科学尚未满足技术上可以解决的社会需求。例如,诊断遗传导致的疾病有很大的实际意义。而且国外的研究已经发现相当多遗传病的基因,也确定了外国人群发病的DNA变异。如果能确定中国人群发病的DNA变异,就可以大规模诊断这些病,如果产前诊断得法,就可能有效地降低发病率及提前制定防病措施。但是,在国外已建立诊断标准多年后,我国仍然缺少确定常见遗传病的分子诊断标准。这个问题,原因是多方面的,除上所述之外,还包括科学家致力于发现新基因而对人民健康有益的应用研究没有充分认识,可能还与政府有关部门缺少相应的政策引导有一定关系。 没有很好的应用,还造成了人才培养供过于求。虽然少数学校如北大生物系过去30年本科生数量几乎没有改变,但全国范围内生命科学的学生数量急剧增加。学生毕业后不可能都做教授和研究员。只有生物技术产业需要人,只有其他应用领域需要人,培养的学生才会学以致用,为社会服务。但是,因为国内工作市场需求不多,其中特别是生物产业领域需求低,导致我国培养的生命科学人才就业困难,学非所用,而名校毕业生则只能以出国为主。 没有医药和生物技术等应用领域的起飞,我国的生命科学发展就会受到很大的影响,对社会、对人民的价值就不能充分体现。 注:2009年6月19日《文汇报》以直面生命科学在中国的困境为题发表。
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生命科学:突击队→敢死队→赶死队
大毛忽洞 2009-6-3 16:28
生命科学:突击队敢死队赶死队 科学探索本来是慢慢悠悠的事情。 如果每年能得到 1 千万,就组织一支突击队; 如果每年能得到 1 亿,就组织一支敢死队; 如果每年能得到 10 亿,就组织一支赶死队; 如果每年能得到 100 亿,就 这,这,这, 这是搞科学探索吗?
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生命科学与骗术
mikletonsen 2009-5-19 09:58
生命科学与骗术 王小波   我的前半生和科学有缘,有时学习科学,有时做科学工作,但从未想到有一天自己会充当科学的辩护士,在各种江湖骗子面前维护它的名声——这使我感到莫大的荣幸。身为一个中国人,由于有独特的历史背景,很难理解科学是什么。我在匹兹堡大学的老师许悼云教授曾说,中国人先把科学当作洪水猛兽,后把它当作呼风唤雨的巫术,直到现在,多数学习科学的人还把它看成宗教来顶礼膜拜,而他自己终于体会到,科学是个不断学习的过程。但是,这种体会过于深奥,对大多数中国人不适用。在大多数中国人看来,科学有移山倒海的威力,是某种叫做“科学家”的人发明出的、我们所不懂的古怪门道。基于这种理解,中国人很容易相信一切古怪门道都是科学,其中就包括了可以呼风唤雨的气功和让药片穿过塑料瓶的特异功能。我当然要说,这些都不是科学。要把这些说明白并不容易——对不懂科学的人说明什么是科学,就像要对三岁孩子说明什么是性一样,难于启齿。   物理学家维纳曾说,在理论上人可以通过一根电线来传输。既然如此,你怎么能肯定地说药片不可能穿过药瓶?爱因斯坦说,假如一个车厢以极高的速度运动,其中的时间就会变慢。既然如此,三国时的徐庶为什么就不能还在人间?答案是:维纳、爱因斯坦说话,不该让外行人听见。我还听说有位山里人进城,看到城里的电灯,就买个灯泡回家,把它用皮绳吊起来,然后指着它破口大骂:“妈的,你为什么不亮!”很显然,城里人点电灯,也不该让山里人看到。现在的情况是:人家听也听到了,看也看到了,我们负有解释之责。我的解释是这样的:科学对于公众来说,确实犯下了过于深奥的罪孽。虽然如此,科学仍然是理性的产物。它是世界上最老实、最本分的东西,而气功呼风唤雨,药片穿瓶子,就不那么老实。   大贤罗素曾说,近代以来,科学建立了权威。这种权威和以往一切权威都不同,它是一种理性的权威,或者说,它不是一种真正的权威。科学所说的一切,你都不必问它是从谁嘴里说出来的,那人可不可信,因为你可以用纸笔或者实验来验证。虽然不是每个人都有验证数学定理的修养,更不见得拥有实验室,但也不出大格——数学修养可以学出来,实验设备也可以置办。数学家证明了什么,总要把自己的证明写给人看;物理学家做出了什么,也要写出实验条件和过程。总而言之,科学家声称自己发明、发现了什么,都要主动接受别人的审查。   我们知道,司法上有无罪推定一说,要认定一个人有罪,先假设他是无罪的,用证据来否定这个假设。科学上认定一个人的发现,也是从他没发现开始,用证据来说明他确实发现了。敏感的读者会发现,对于个人来说,这后一种认定,是个有罪推定。举例来说,我王某人在此声称自己最终证明了哥德巴赫猜想(我当然不是认真说的!),就等于把自己置于骗子的地位。直到我拿出了证明,才能脱罪。鉴于此事的严重性,我劝读者不要轻易尝试。   假如特异功能如某些作家所言,是什么生命科学大发现的话,在特异功能者拿出足以脱罪的证明之前,把他们称为骗子,显然不是冒犯,因为科学的严肃性就在于此。现在有几位先生努力去证明特异功能有鬼,当然有功于世道,但把游戏玩颠倒了——按照前述科学的规则,我们必须首先推定:特异功能本身就是鬼,那些人就是骗子;直到他们有相反的证据。如果有什么要证明的,也该让他们来证明。   现在来说说科学的证明是什么。它是如此的清楚、明白、可信,绝不以权威压人,也绝不装神弄鬼。按罗素的说法,这种证明会使读者感到,假如我不信他所说的就未免太笨。按维纳所说的条件(他说的条件现在做不到),假如我不相信人可以通过电线传输,那我未免太笨;按爱因斯坦所说的条件(他说的条件现在也做不到),假如我不相信时间会变慢,也未免太笨。这些条件太过深奥,远不是特异功能的术者可以理解的。虽然那些人可能看过些科普读物,但连科普都没看懂。在大家都能理解的条件之下,不但药片不能穿过塑料瓶,而且任何刚性的物体都不可能穿过比自身小的洞而且毫发无损,术者说药片穿过了分子间的缝隙,显然是不要脸了。那些术者的证明,假如有谁想要接受,就未免太笨。如果有人持相反的看法,必然和“骗”字有关,或行骗、或受骗。假如我没有勇气讲这些话,也就不配做科学的弟子。因为我们已经被逼到了这个地步,假如不把这个“骗”字说出来,就只好当笨蛋了。   关心‘特异功能”或是“生命科学”的人都知道,像药片穿瓶子、耳朵识字这类的事,有时灵,有时不灵。假如你认真去看,肯定碰上他不灵,而且也说不出什么时候会灵。假如你责怪他们:为什么不把特异功能搞好些再出来表演,就拿他们太当真了。仿此我编个笑话,讲给真正的科学家听:有一位物理学家致电瑞典科学院说:本人发现了简便易行的方法,可以实现受控核聚变,但现在把方法忘掉了。我保证把方法想起来,但什么时候想起来不能保证。在此之前请把诺贝尔物理奖发给我。当然,真正的物理学家不会发这种电报,就算真的出了忘掉方法的事,也只好吃哑巴亏。我们国家的江湖骗子也没发这种电报,是因为他们层次太低。他们根本想不到骗诺贝尔奖,只能想到混吃混喝,或者写几本五迷三道的书,骗点稿费。   按照许悼云教授的意见,中国人在科学面前,很容易失去平常心。科学本身太过深奥,这是原因之一。民族主义是另一个原因。假设特异功能或是生命科学是外国人发明的,到中国来表演,相信此时它已深深淹没在唾液和粘痰的海洋里。众所周知,现代科学发祥于外国,中国人搞科学,是按洋人发明的规则去比赛规定动作。很多人急于发明新东西,为民族争光。在急迫的心情下,就大胆创新,打破常规,创造奇迹。举例来说,五八年大跃进时就发明了很多东西。其中有一样,上点岁数的都记得:一根铁管,一头拍扁后,做成单簧管的样子,用一片刀片做簧片。他们说,冷水从中通过,就可以变成热水,彻底打破热力学第二定律。这种东西叫做“超声波”,被大量制造,下在澡堂的池子里。据我所见,它除了割破洗澡者的屁股,别无功能;我还见到一个人的脚筋被割断,不知他现在怎样了。“特异功能”、“生命科学”就是九十年代的“超声波”。“超声波”的发明者是谁,现在已经不可考,但我建议大家记下现在这些名字,同时也建议一切人:为了让自己的儿女有脸做人,尽量不要当骗子。很显然,这种发明创造,丝毫也不能为民族争光,只是给大家丢丑,所以让那些假发明的责任者溜掉有点不公道。我还建议大家时时想到:整个人类是一个物种,科学是全人类的事业,它的成就不能为民族所专有,所以它是全人类的光荣;这样就能有一些平常心。有了平常心,也就不容易被人骗。   我的老师曾说,科学是个不断学习的过程。学习科学,尤其要有平常心。如罗素所言,科学在“不计利害地追求客观真理”。请扪心自问,你所称的科学,是否如此淳朴和善良。尤瑟纳尔女士说:“当我计算或写作时,就超越了性别,甚至超越了人类。”请扪心自问,你所称的科学,是否是如此崇高的事业。我用大师们的金玉良言劝某些成年人学好。不用别人说,我也觉得此事有点可笑。   现在到了结束本文的时候,可以谈谈我对所谓“生命科学”的看法了。照我看,这里包含了一些误会。从表面上看,科学只认理不认人,仿佛它是个开放的领域,谁都能来弄一把,但在实际上,它又是最困难的事业,不是谁都能懂,所以它又最为封闭。从表面上看,科学不断创造奇迹,好像很是神奇,但在实际上,它绝无分毫的神奇之处——如马林诺夫斯基所言,科学是对真正事实的实事求是——它创造的一切,都是本分得来的;其中包含的血汗、眼泪和艰辛,恐非外人所能知道。但这不是说,你只要说有神奇的事存在,就会冒犯到我。我还有些朋友相信基督死了又活过来,这比药片穿瓶更神奇!这是信仰,理当得到尊重。科学没有理由去侵犯合理的宗教信仰。但我们现在见到的是一种远说不上合理的信仰在公然强奸科学——一个弱智、邪恶、半人半兽的家伙,想要奸污智慧女神,它还流着口水、吐着粘液、口齿不清地说道:“我配得上她!她和我一样的笨!”——我想说的是:你搞错了。换个名字,到别处去试试吧。
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正确认识活性氧,提倡科学抗氧化
孙学军 2009-4-19 10:41
为生命科学圈成立专门写的博文 欢迎加入生命科学圈 欢迎进入生命科学圈 一、氧化反应是生命活动的重要基础 细胞是生物体的基本单元,细胞的一切活动都离不开能量,细胞获得能量的最基本最主要方式是物质和能量代谢。能量代谢被氧化的物质是还原性物质,需要经过氧化反应,提供氧化能力的主要物质是氧气,物质被氧化后才能转化成细胞可利用的能量 ATP , ATP 是细胞内能量的交换货币。因此能量物质发生氧化反应是细胞功能的最重要基础。 还原性物质在细胞内发生氧化反应的过程比较复杂。例如最常见的葡萄糖,先从其他物质如多糖经过多不步骤形成后,首先经过三羧酸循环形成乙酰 CoA ,然后乙酰 CoA 继续被氧化,同时把 NAD+ 还原成 NADH 。 NADH 在线粒体内经过氧化磷酸化,最终被氧气氧化。这些过程中,产生一定数量的 ATP 。 ATP 可以被直接利用,也可以转化成其他可以被间接利用的高能量物质。 在氧化磷酸化过程中,大部分氧气可以被完全还原。但有 2-3% 的氧气不能完全被氧化,于是就形成不同形式的活性氧。 二、活性氧是细胞内重要的信号物质 目前已经非常清楚,许多活性氧,例如过氧化氢、一氧化氮、超氧阴离子、过氧亚硝酸等都是非常重要的信号分子,离开这些物质,细胞功能就会发生障碍。实际上,活性氧的生物学作用非常多,例如在白细胞呼吸爆发时,大量活性氧的产生是细胞发挥抵抗内外抗原的重要工具。从某种意义上看,活性氧类似于细胞的特种部队,在必要的时候发挥重要的清除异己作用。因此,细胞离开活性氧是不能生存的。 三、活性氧过多是许多疾病的重要基础 活性氧过多,或者说氧化应激,是许多疾病共同的病理生理基础。例如炎症、缺血、低氧、创伤、代谢性疾病、药物和环境毒性物质、物理化学因素、遗传因素。几乎 90% 以上的人类疾病都与活性氧过多有关。 一方面活性氧是细胞内重要的信号物质,另一方面是疾病的物质基础。表面上看有矛盾,实际上非常好理解。这两个方面都是说明活性氧的作用非常重要。例如许多激素和神经递质含量异常都会产生疾病。 四、如何科学抗氧化 首先,我们不能轻易选择抗氧化。以避免发生氧化不平衡。最彻底的抗氧化是完全无氧,有些厌氧细菌就是这样,在有氧的环境下根本不能生存。这对我们需氧生物来讲是不可能的。那么,如何在不影响正常生物氧化过程的前提下,降低氧化应激导致的机体损伤,才是最理想的手段。 1 、充分发挥机体自身的抗氧化系统。实际上,生物体自身有一套非常完善的抗氧化系统,这个系统是由各种酶和抗氧化物质组成。许多适应性训练和食物能提高这种能力,例如体育运动、西蓝花类蔬菜、各类适度应激等。 2 、减少氧化反应是另一种方式。在一些疾病情况下,氧化反应过度是氧化应激产生的根源。可以通过一些药物针对性抑制这类反应也可以达到目的。例如一氧化碳就能很好地发挥这样的作用。 3 、针对毒性活性氧。氢和尿酸就是比较理想的针对性自由基清除物质。但这方面的研究目前需要深入。初步结果表明,效果十分理想。 五、补充抗氧化物质是错误的选择 从 30 年前,发现活性氧是疾病的基础以来,大部分生物学家认为,只要用活性氧清除的方法,而且最好是最具有还原性的物质,就应该达到治疗和预防疾病的目的。大量的研究证明,这种思路是错误的。例如过多补充维生素类物质,不仅不能预防疾病,而且对机体有害。更有一些公司,利用什么天然维生素来忽悠百姓,更是值得警惕的。因为我们已经知道,自由基是我们恨不得、爱不得、离不开的信号物质。 抗氧化一定要慎重。
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我对“生命科学”的理解
可真 2009-4-19 00:59
最近应邀加盟科学网的生命科学圈,权以此文作为加盟之礼。 我在最近所发的博文(《 人文社会科学评价中的逻辑标准与事实标准 》)中,对科学( Science )和人文( Humanities )作了如是区分:科学( Science )的研究对象是社会的物质关系,即以劳动交换为实质、以产品交换和服务交换为基本内容的人际合作关系;人文( Humanities )的研究对象是社会的精神关系,即以语言交流为形式、以思想交流和感情交流为内容的人际沟通关系。这里再附加两点说明: 第一,在作了这样的区分之后,我再使用人文科学这一术语,这意味着我是在分科之学而非 Science 的意义上来使用科学这一术语的事实上,当人文科学这一术语流行于当今中国学术界时,这就是意味着汉语中科学一词已不再被严格地当作 Science 的中文译名来看待了,此时科学仅具有分科之学的意含了。(也有人主张将人文科学改称为人文学科,但我觉得,名称是约定俗成的,既然人们都普遍接受了人文科学的名称,也就不必勉强大家改换名称了,只消把这个名称的含义说清楚便是了。) 第二,我所使用的人文科学与人文两个术语均是指 Humanities ,这里人文不过是人文科学的略语形式。 当我对科学( Science )和人文( Humanities )作上述区分时,这在逻辑上必然要导致如下观点: 科学( Science )和人文( Humanities )所研究的生命是有区别的:科学( Science )所研究的是物质生命,人文( Humanities )所研究的是精神生命。物质生命的实体就是生物广义的生物概念是指一切具有新陈代谢 的物体;狭义的生物概念是指独立自主的生命体,包括动物、植物、微生物。这就是说,物质生命是自然界中一切生物所具有的普遍现象,而精神生命仅仅是人类这种特殊生物所具有的独特现象如果不是以泛神论的观点来看待世界的话。 在人类的生命区别于其他一切生物的生命的意义上,人类的生命就是精神生命。人类的物质生命只是其精神生命的基础,而非其生命的本质;人类生命的本质是精神生命。人类的物质生命活动只是以其创造人化自然的方式来证明人类是有精神生命的生物,其精神生命活动在人化自然上得到客观实在的体现。故人类的物质生命与精神生命的关系可以用道器范畴来表示:其物质生命是器, 其精神生命是道。它们的相互依赖、相互影响、相互作用构成现实的人类生命过程。 就科学(分科之学)对人类生命的研究而言,它是在三个不同层面上进行的,这个三个层面即人类的自然生命、社会生命和精神生命(其中人类的自然生命和社会生命都属于物质生命范畴),对人类的自然生命的研究是生命科学( Life Sciences )的任务生命科学( Life Sciences )不仅研究人类的自然生命,同时还研究非人类的自然生命;对人类的社会生命的研究是社会科学( Social Sciences )的任务;对人类的精神生命的研究是人文科学( Humanities )的任务。 因此,广义的生命科学( Life Sciences )应该包括社会科学( Social Sciences )和人文科学( Humanities )。换言之,社会科学( Social Sciences )和人文科学( Humanities )本质上都是属于生命科学( Life Sciences ),它们是生命科学( Life Sciences )的两种特殊形态。 生命科学( Life Sciences )、社会科学( Social Sciences )和人文科学( Humanities )的上述关系决定了此三者之间必是相互渗透、相互交叉的,其中生命科学( Life Sciences )是基础,对于社会科学( Social Sciences )和人文科学( Humanities )具有普遍的指导意义,即生命科学( Life Sciences )的原理和方法也适用于社会科学( Social Sciences )和人文科学( Humanities )社会科学( Social Sciences )的规律和人文科学( Humanities )的规律不过是生命科学( Life Sciences )的规律的两种特殊表现形式。这意味着,一方面,应该在生命科学( Life Sciences )的指导下,自觉运用生命科学( Life Sciences )的原理和方法去从事社会科学( Social Sciences )和人文科学( Humanities )的研究;另一方面,生命科学( Life Sciences )不应局限于对自然生命的研究,还应该通过社会科学( Social Sciences )和人文科学( Humanities )的研究来认识自然界的生命现象。 在人类生命是自然界最高级和最复杂的生命形式的意义上,生命科学( Life Sciences )不仅应该,而且也必须通过社会科学( Social Sciences )和人文科学( Humanities )的研究,才能达到对生命现象的全面认识。老子曰:图难于其易 天下难事必作于易 (《老子 六十三章》)。对自然生命的研究,不过是对简单生命现象的研究,这是生命科学( Life Sciences )的基础性研究,在此基础上,更必须把生命科学( Life Sciences )提升到社会科学( Social Sciences )和人文科学( Humanities )的水平上,开展对复杂生命现象的研究,如此才能真正揭示自然界生命的本质和规律。 在生命科学研究中应当努力加以克服的两种偏向在于: 一种偏向是,把自然生命当作自然界生命的全部内容,从而把生命科学( Life Sciences )的研究局限于自然生命领域,并且自觉或不自觉地用自然生命活动规律来解释社会生命现象和精神生命现象,所谓社会达尔文主义便是这种偏向的典型。这种偏向所隐含的观念在于:复杂的东西可以被简化为单纯的东西。按照这种逻辑,最复杂的东西终究可以被简化为最单纯的东西,从而不仅社会运动可以被简化为生物运动,而且生物运动最终可以被简化为机械运动,从而只要用力学原理便可解释世界上的一切现象了。 另一种偏向是,过分强调社会运动和精神运动的特殊性,否定生命科学( Life Sciences )对于社会科学( Social Sciences )和人文科学( Humanities )的指导意义,由此背离天下难事必作于易的事物发展规律,不是图难于其易,而是图难于其难,从而使社会科学( Social Sciences )和人文科学( Humanities )缺乏生命科学( Life Sciences )的基础而沦为非科学( Non-scientific )的东西。这种偏向所隐含的观念在于:复杂的东西与简单的东西之间没有内在的和必然的联系,复杂的东西并不是以简单的东西作为基础的。按照这种逻辑,自然界不同领域的运动规律之间是互不相关和相属的,从而科学的不同知识领域之间也是互不相关和相属的,显然,这乃是否定世界具有普遍联系从而有其统一的规律与秩序。 看来,要克服上述两种偏向,关键是在于正确看待和处理自然界的复杂运动与简单运动之间的关系。而这个繁与简的关系问题可以被归结为:这个世界究竟有没有统一的规律与秩序?抑或这个世界的普遍规律与特殊规律之间的关系到底是怎样的?
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生命与缓冲现象
孙学军 2009-4-18 13:31
生命中的缓冲现象 欢迎加入生命科学圈 欢迎进入生命科学圈 细胞外液(包括血浆、淋巴、脑脊液及一切组织间液)是高等动物机体的内环境,也就是细胞直接生活的环境。内环境这一概念是 19 世纪法国生理学家 C. 贝尔纳 提出的。他认为:高等生物的细胞,生活在一个与体外环境不同的内部环境之中。多种动物的细胞外液,不仅在成分上与身体周围的水或空气不同,而且在外环境成分变动时,或食物等物质进入体内后,仍能保持内环境的相对恒定性。内环境的恒定性是机体自由生存的必要条件。 实际上细胞是生命活动的基本单位,对复杂生物来讲,细胞能够容许的这个外部的内环境有很大变化空间,但细胞内成分必须保持一个更加稳定的状态,这个状态就是所谓的细胞水平的内环境(这个没有定义)。无论是内环境,还是细胞内环境,都需要保持稳定。 稳定性都有那些需要保持的内容,大概比较常见的是 PH 、氧化还原、温度、电位,对中枢神经系统来讲,兴奋和抑制的平衡是整体上的一个平衡。那么对细胞和机体来讲,是采用什么样的战略和战术达到目的的?战略上,必须保持稳定,战术上采用的是缓冲系统。 例如,我们非常熟悉的酸硷平衡的维持,就是通过缓冲对来实现的,如果没有这些缓冲对,体内就会出现酸硷的不稳定。很容易太酸,或者太硷。 其他的平衡维持也是用同样的方式,氧化还原的平衡,也是这样,体内存在氧化系统,存在氧化张力,也同样存在大量抗氧化的物质,特别是存在能进行氧化还原反应的酶系统。这样才能使细胞有效地对抗来自系统内外的氧化或者还原性干扰。否则,一旦氧过多,就出现氧化过度,或者一旦还原物质过多,就出现还原过度。 细胞的兴奋性,也是这样,不停地产生离子的定向转移,维持离子梯度,同时不断地出现放电活动,打破这个平衡,再产生离子转移,不是等到需要动作电位的时候才有离子的转移。 温度的调节,也是采用类似的方式。 中枢神经系统,更是这样。例如我们中枢神经系统有兴奋,也有抑制,相互制约,类似美国的国家机构,三权制约。当要采取什么行动的时候,其他的活动都会按照一定方式给于相应调节。当这些缓冲系统出现故障的时候,就发生疾病。 关于抑郁症,我认为就是中枢神经系统兴奋和抑郁的缓冲体系不够的一种表现,我们正常人也有类似焦虑和抑郁的趋势,只不过因为缓冲能力比较好,能很快恢复的正常,抑郁症患者就是这种调节能力不够,表现的比较过分。
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生命科学领域回顾
孙学军 2009-4-16 11:13
生命科学领域回顾 什么是生命科学? 一句话,生命科学是研究生命现象的科学。既研究各种生命活动的现象和本质,又研究生物之间、生物与环境之间的相互关系,以及生命科学原理和技术在人类经济、社会活动中的应用。生命科学所要回答的首要问题就是 什么是生命? 这个古老的命题。一般说来,生命具有新陈代谢、生长、遗传、剌激反应等特征。这些特征是生命运动的具体反应。生命科学就是研究生命运动及其规律的科学。 生命科学是一门有很长历史的学科。在人类文明的初期,人们已经注意到了生命与非生命的区别,并对生物进行观察、描述,收集整理了大量材料。 17 世纪前,由于科学技术水平的限制和神学的桎梏,古老的生物学始终停留在观察和描述阶段。 到 18 世纪,伴随工业革命和自然科学的发展,对生物进行分门别类的研究成为主要课题,林奈总结了前人的成果,建立了系统分类学。 19 世纪,物理学和化学进一步发展,新技术不断地应用于生物研究。使生物学由描述性的学科杨为实验性的学科。 1838 年和 1839 年,德国的施莱登和施旺分别通过对植物和动物细胞的研究,提出了细胞学说:一切生物的基本构造单位是细胞。英国科学家达尔文在 1859 年出版的巨著《物种起源》中,提出了生物是由低级向高级不断进化的进化论学说,他认为生物的变异和自然选择是推动生物进化的根本原因。 1865 年,孟德尔发现了生物性状遗传的两个基本定律,即分离定律和自由组合定律,开始了遗传学的研究。 20 世纪初,摩尔根进一步提出了基因定位于染色体上和基因学说。从而使生物学跃入了近代科学的行列。 从另一方面看,生命科学又是一门非常年轻的学科。 它的一些基本概念和理论都是随着 20 世纪以来物理学、化学等有关学科的迅速发展而建立起来的。 1945 年,理子力学创始人之一薛定谔在《什么叫生命?》一书中预告,一个生物学研究的新纪元即将开始。他说: 目前的物理学和化学显然还缺乏说明在生物体中所发生的各种事件的能力,然而,丝毫没有理由去怀疑它们是不能用这两门科学来说明的。 随着电子显微镜、 X -射线晶体衍射、同位素等先进技术在生物学中的应用,生物学研究取得了重大突破。美国科学家鲍林用 X -线衍射方法研究了蛋白质的分子结构,发现由氨基酸构成的肽链在一定条件下,可以形成螺旋结构。 1953 年,沃森和克里克通过对脱氧核糖核酸( DN-A )的 X- 射线衍射照片进行分析和计算,提出了 DNA 的双螺旋结构模型,并提出了遗传信息就是以核苷酸排列的顺序储存于 DNA 分子之中。以此为突破口。诞生了分子生物学。随后科学家们又破译了全部遗传密码,指出蛋白质分子中的氨基酸排列顺序是以 DNA 分子中核苷酸排列为模板翻译的,每三种核苷酸为一种氨基酸密码。不久克里克提出了遗传的中心法则:遗传信息的表达,是以 DNA 为模板转录为 MRNA ,再以 MRNA 为模板,按遗传密码翻译为蛋白质。这样,构成生命的两大类最基本的生物大分子 ━━ 蛋白质和核酸在生命过程中作用达到了统一,就能够从本质上解释生命现象。 现代生命科学不仅有不同于传统生物学的许多特点,而且深刻影响着现代科学的各个领域。 ( 1 )从量子水平、原子分子水平、亚细胞和细胞水平、组织器官水平、个体水平、种群和群落、生态系统、生物圈等不同层次上研究生命现象及其相互关系,与其相应,出现了量子生物学、分子生物学、细胞生物学、组织学和生理学、微生物学和动植物学、群体生物学、生态学等学科、这些学科从微观到宏观的不同水平上,对生命科学的内在规律进行精细地研究。 ( 2 )多学科相互渗透,使生物学出现了一系列的分支学科和边缘学科。如研究基因及其基因表达的分子遗传学,研究生物大分子的结构与功能、生物体内化学变化的生物化学,以及生物物理学、生物数学、生物力学、生物光学、生物医学、农业生物学环境生物等。 ( 3 )应用生物学的形成。 20 世纪末,现代生物技术(生物工程)已经直接影响到人们的经济生活和社会生活,如近年来兴起的基因工程,它利用 DNA 的重组技术,将人们所需要的基因或基因片断组合在一起,从而创造出人们所希望的生物大分子物质,甚至新的物种。又如利用发酵工程,可以大规模生产干扰素(一种抗病毒的活性蛋白质)。医学遗传学和分子生物学的研究,使人们能够从遗传的物质基础 DNA 的改变上找出某些疾病的原因。现已发现了十多种癌基因,以及这些癌基因表达的机制。人类最终攻克癌这一 不治之症 已为期不远了。人造器官的植入使得一些生命垂危的人又获生机。此外,现代生物技术在农林、医药、食品、能源环境保护等领域中,正发挥着重要作用。生命科学的研究,还为电子计算机、人工智能、工程控制论等的研究,提供许多新的启示。 此外,生命,科学某些领域的研究,还影响到社会科学和人们的社会生活,如流行病与古代文化的关系,环境污染与环境保护,心理疾病,人口、计划生育与社会发展,行为科学与政治学,记忆、思维等高级生命活动的机制,等等。 生物体的高度协调性和对物质和能量的精确利用方式,还为现代的管理科学、能源科学、交通运输、通讯等,提供了很好的研究和模拟的对象。 参考资料: http://www.xingshi.org/info/12714-1.htm 次文专门作为生命科学圈其他学科老师了解生命科学的情况转贴
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21世纪生命科学的和发展趋势
lzwangjf 2009-3-6 16:55
21 世纪生命科学的研究进展和发展趋势 20 世纪后半叶生命科学各领域所取得的巨大进展,特别是分子生物学的突破性成就,使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。很多科学家认为,在未来的自然科学中,生命科学将要成为带头学科,甚至预言 21 世纪是生物学世纪,虽然目前对这些论断还有不同看法,但勿庸置疑,在 21 世纪生命科学将继续蓬勃发展,生命科学对自然科学所起的巨大推动作用,决不亚于 19 世纪与 20 世纪上半叶的物理学。假如过去生命科学曾得益于引入物理学、化学和数学等学科的概念、方法与技术而得到长足的发展,那么,未来生命科学将以特有的方式向自然科学的其他学科进行积极的反馈与回报。当 21 世纪来临的时候,一些有远见的科学家、思想家与政治家将日益严重的诸多人类社会问题,如人口、地球环境、食物、资源与健康等重大问题的解决,莫不寄希望于生命科学与生物技术的进步。 1. 生命科学将成为 21 世纪自然科学的带头学科 20 世纪 50 年代 DNA 双螺旋结构模型的发现,随后遗传信息传递 中心法则 的确立与 DNA 重组技术的建立使生命科学的面貌起了根本性的变化。分子生物学与遗传学的结合将用 10 一 15 年测定出人类基因组 30 亿个碱基对(遗传密码)的全序列,人体细胞约有 10 万个基因。人类基因组的 工作草图 迄今 20 %的测序已达 99.99% 的准确率和完成率,今后将要继续发现与阐明大量新的重要基因,诸如控制记忆与行为的基因,控制细胞衰老与程序性死亡的基因,新的癌基因与抑癌基因,以及与大量疾病有关的基因。将利用这些成果去为人类健康服务。 70 年代后,分子生物学的发展,以基因工程为代表的生物工程的出现,生物技术通过对 DNA 链的精确切割与有目的地重组,使有目的地改良生物的性状与品质成为可能。迄今生物工程所取得的成就已在生产上显示出诱人的前景,尽管还存在有不少争议的问题,但很有可能成为 21 世纪的新兴产业。 发育生物学将要快速地兴起,它将要回答无数科学家 100 多年来孜孜以求而未解决的重大课题,一个受精卵通过细胞分裂与分化如何发育成为结构与功能无比复杂的个体,阐明在个体发育中时空上有条不紊的程序控制机理,从而为人类彻底控制动植物生长、发育创造条件。 RNA 分子既有遗传信息功能又有酶功能的发现,为数十年踏步不前的难题 生命如何起源 的解决提供了新的契机。在 21 世纪,人们还要试图在实验室人工合成生命体。人们己有可能利用生物技术将保存在特殊环境中的古生物或冻干的尸体的 DNA 扩增,揭示其遗传密码,建立已绝灭生物的基因库,研究生物的进化与分类问题。 神经科学的崛起,预示着生命科学又一个高峰的来临。脑是含有 1011 细胞的无比复杂的高级结构体系, 21 世纪初从分子到行为水平的各个层次对脑功能的研究都将有重大突破,在阐明学习。记忆。思维。行为与感情机理等方面也将有重大进展。脑机能在理论上的进展将会促进新一代智能计算机的研制,这可能成为未来生命科学对自然科学与技术科学回报的最好例子。 生态学可能是最直接为人类生存环境服务并对国民经济持续与协调发展起重要作用的科学。生态学的理论与实践为中国三峡水库建设提供的决策依据就是一个例证。保护生物的多样性是当前生命科学最紧迫的任务之一。据可靠的数据说明每天约有 100 多种生物在地球上绝灭,很多生物在没有被人类认识以前就已消亡,这对人类无疑是一种灾难。生态学与生物多样性保护与利用的研究成果将指导人类遵循自然规律积极保护自己生存环境,否则人类的物质文明与精神文明都要受到灾难性影响。 顺应生命科学迅速发展的形势,发达国家政府及一些国际组织先后提出了《国际地圈及生物圈计划》、《人类基因组作图与测序计划》、《人类前沿科学计划》、《脑的十年》及《生物多样性利用与保护研究》等投资巨大的生命科学研究计划。其中仅《人类基因组作图与测序计划》,一项预算就高达 30 亿美元。 由于生命科学的发展,人才的需求量激增,近年除越来越多的物理学家,化学家与技术科学家被吸引到生物学研究领域外,以美国为例,近年统计 48 万博士学位获得者中从事生命科学的占 51 %。优秀青年科学家流向生命科学前沿,这是 21 世纪生命科学欣欣向荣的动力与源泉。 2. 21 世纪初生命科学的重大分支学科和发展趋势 80 年代有远见的生物学家把分子生物学(包括分子遗传学)、细胞生物学、神经生物学与生态学列为当前生物科学的四大基础学科,无疑是正确地反映了现代生命科学的总趋势。遗传学(主要是分子遗传学)不仅当前是生物科学的带头学科,在今后多年还将保持其在生命科学中的核心作用。 有些科学家早就预测到,由于分子生物学、细胞生物学与遗传学的结合,必然促进发育生物学的蓬勃发展,从而提出发育生物学将成为 21 世纪生命科学的 新主人 ,这种预测已逐渐变为现实。 分子生物学(包括分子遗传学)在生命科学中的主流地位,以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨大作用是无可争辩的。细胞是生命活动基本的结构与功能单位,细胞生物学作为生物科学的基础学科地位必须给予重视。 很多生物科学家认为神经科学或脑科学的崛起将代表着生命科学发展的下一个高峰,然后将促进认知科学与行为科学的兴起。 生态学可能是最直接为人类生存环境服务,井对国民经济持续与协调发展起重要作用的学科。 A. 分子生物学 分子生物学是在分子水平上研究生命现象本质与规律的学科。核酸与蛋白质(有人认为还有糖)是生命的最基本物质,因此核酸与蛋白质结构与功能的研究今后仍然是分子生物学研究的主要内容。蛋白质是生命活动的主要承担者,几乎一切生命活动都要依靠蛋白质(包括酶)来进行。蛋白质分子结构与功能的研究除了要阐明由氨基酸形成的并有一定顺序的肽链结构外,今后将特别重视肽链拆叠成的特定的三维空间结构,因为蛋白质生物功能与它的空间构型关系极为密切,核酸是遗传信息的携带者与传递者,遗传信息由 DNA ~ RNA 一蛋白质的传递过程,称为遗传信息传递的 中心法则 ,是分子生物学(分子遗传学)研究的核心。其基本问题己比较清楚,当前研究的重点是: ① 约经 10 一 15 年,人类基因组 30 亿个碱基对全序列(遗传密码)可以测出,这是具有里程碑意义的工作; ② 真核生物基因表达过程在各层次上调节的研究仍然是今后相当长一段时间的任务。 分子生物学的概念、方法与技术和各学科的渗透,正在形成很多新的学科,诸如分子遗传学、细胞分子生物学、神经分子生物学、分子分类学、分子药理学与分子病理学等等。因此分子生物学在生命科学中的主导作用还将要持续下去。 B. 遗传学 遗传学比分子生物学更具有自己独立的学科体系。但现代遗传学与分子生物学是不可分割、相互交叉的两个学科,且很难截然分开。 有些著名的遗传学家把遗传学概括称为基因学,因为现代遗传学主要是研究生物体遗传信息传递与表达的学科。基因携带的信息是由基因的结构所决定,信息的表达是由基因的功能实现的,因此遗传学研究的是基因的结构与功能。从遗传学的角度看,所有生命现象的机制,追根究底都会与基因的结构与功能相关。因此遗传学在今后较长时间仍然是生命科学的核心学科和推动力。 有人估计人体细胞内约有 10 万个基因,迄今弄清楚的不到 5 %,所以与重要生命活动有关与疾病有关的新基因的发现与阐明将是今后几十年的重要任务。 C. 细胞生物学 著名生物学家威尔逊( Wilson )早在 20 世纪 20 年代就提出一句名言 一切生物学关键问题必须在细胞中找寻 ,至今还有着很深的内涵。魏斯曼与摩尔根都曾先后试图在细胞研究的基础上建立遗传、发育与进化统一的理论,虽然当时没有找到具体解决的途径,但关于细胞的知识在生物科学中的重要性是显而易见的。细胞是一切生命活动结构与功能的基本单位,细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的科学,细胞的结构。细胞代谢、细胞遗传、细胞的增殖与分化,细胞信息的传递与细胞的通讯等是细胞生物学主要研究内容。虽然今后细胞生物学研究的内容是全方位的,但概括起来可能是两个基本点: 一是基因与基因产物如何控制细胞的重要生命活动,如生长、增殖、分化与衰老等,在此要涉及到一个全新的问题,细胞内外信号如何传递;二是基因产物一一蛋白质分子与其他生物分子如何构建与装配成细胞的结构,并行使细胞的有序的生命活动。 今后 20 多年,以下一些问题可望取得重要进展与突破: ① 遗传信息的储存、复制与表达的主要执行者 染色体的结构与功能可能在不同的结构层次上得到阐明。 ② 细胞骨架(包括核骨架与染色体骨架)的研究将得到全方位的进展。 ③ 细胞生物学与分子生物学、遗传学的结合,将在细胞分化机理研究方面有重要突破,为发育生物学快速发展奠定基础。 ④ 细胞衰老与细胞程序化死亡的机理将在更深层次上阐明。 ⑤ 以细胞分子生物学为骨干学科与其他学科结合,人工装配生命体的理想可能逐步 实现。 D .发育生物学 从一个受精卵通过细胞分裂与分化如何发育成为一个结构与功能复杂的个体,是至今未能解决的生命科学的重大课题,也是发育生物学的主课题。由于近几十年分子生物学、遗传学与细胞生物学所取得一一系歹(突破性成果与知识的积累,已为解决这一重大课题创造了条件,这也就是今后发育生物学应运而飞速发展的原因。 发育生物学当今要解决的基本问题是细胞的基因如何按一定的时空关系选择性地表达专一性的蛋白质,从而控制细胞的分化与个体发育。阐明基因在多层次水平上控制胚胎的发育就不仅是涉及到个别基因的问题,而是一系列调节基因在时空上的联系与配合,从而支配发育的程序。虽然这是难度极大的课题,但近年已初见端倪并有所突破。估计今后发育生物学将沿着这条道路深入下去,并可望取得丰硕的成果。 E .神经科学(或脑科学) 神经科学是研究人与动物神经系统(主要是脑)的结构与功能,在分子水平、神经网络水平、整体水平乃至行为水平阐明神经系统特别是脑的活动规律的学科群。脑的结构与功能是无比复杂的高级体系,含有 10 11 细胞。它是感觉、运动、学习、记忆、感情、行为与思维的活动基础。大脑细胞,口何指导人与动物的行为是未来生物学中最富潜力与最吸引人的领域;神经科学的崛起,预示着生命科学又有一个高峰的来临。神经科学或脑科学必然在下世纪促进认知科学与行为科学的兴起。因此各国政府投入巨资支持这一课题,包括美国总统签署的 命名 1990 年 1 月 1 日为脑的 10 年 不是没有道理的。 在今后几十年内可以预示到的神经科学突破性的进展可能包括: ① 在分子到行为的各层次上阐明学习、记忆与认知等活动的基础; ② 很快会发现与阐明一系列与记忆、行为有关的基因与基因产物; ③ 神经细胞的分化与神经系统的发育研究会有重大进展; ④ 脑机能在理论上的进展与突破(如模式识别、联想记忆、思维逻辑机理的阐明)会 促进新一代智能计算机与智能机器人的研制; ⑤ 一系列神经性疾病与精神病的病因可望在神经生物学研究中得到解释。 F .主态学(包括物种多样性保护研究) 生态学是研究有机体与周围环境 包括非生物环境与生物环境相互关系的科学。 由于生态学理论与应用是与世界环境保护。资源合理开发与保护,以至人类本身在地球上继续生存紧密相关的,尤其是地球环境日益恶化的情况下,生态学的重要性就变得十分突出。未来生态学的主要任务是协调人类活动与环境的关系。所以生态学经典学科的概念与研究内容必然要适应人类生存环境的保护与社会经济持续发展的要求而不断改变。 今后生态学研究的重点可能表现在以下方面: ① 生态群落的多样性、稳定性与演变规律与人类活动的关系; ② 全球气候变化对生态系统结构与功能的影响; ③ 生物多样性的保护和永续利用也是保护人类自身生存环境尤其是拯救濒临绝灭的 生物种类更加具有紧迫性; ④ 城市生态学与经济生态学将迅速发展; ⑤ 生态工程与生态技术将在国民经济建设中发挥作用。 G .空间生命科学 空间环境向生命科学提出了新的挑战,也为生命科学的发展提供了机遇。 21 世纪人类的空间活动将要离开地球附近,探索月球及其他太阳系的大体。这就要求人在地球外各种环境中能长期地生活和工作,首先是在,长期空间飞行器中航行,月球站以及火星或火卫站等,空间医学必须有重大突破,解决长期在地外空间所遇到的宇航员骨质疏松,肌肉萎缩和兔疫功能变化等生理学难题,同时,与开拓大疆相关联的是受控生态系统,创造一个不需要外界补给,而使人们能在其中长期生活的环境。这些问题有希望在 21 世纪 20 一 30 年代解决,其中空间生理学问题有可能利用中医和中药的方法取得某些重大突破。 地球外层空间为研究重力生物学提供了理想的条件,重力条件对各种层次结构生物的影响仍然是 21 世纪重力生物学的主题,今后的研究重点将集中于细胞,绿色植物,一些微生物和小动物。特别是重力环境对哺乳动物细胞形态、结构、变异和基因表达的影响将是一个热点。重力生物学的学术意义在于揭示重力效应在生物进化过程中的作用,是自然科学的基本问题;另一方面,重力生物学的成果将是空间制药及空间生态系统等应用领域的基础,重力生物学的学术和应用都是下个世纪的重要课题,可望在 21 世纪 20-30 年代取得突破性的进展。 地外生物探索是生命起源的重大课题,其中地球以外的智能生物探索是一个长期的 课题。地球上的人类正在向外层空间发射电波和接收讯号。外星人与地球人之间可能存在的学术和技术差距不仅是一种危险,也是自然科学的重大前沿问题,将被持续地研究下去。 3. 21 世纪初生命科学最有可能突破的领域 ① 人类基因组的全序列(遗传密码)将在 10 一 15 年测定完毕,为全部遗传信息的破译奠定基础。 ② 与生命活动有关的重要基因与重要疾病有关的基因将被陆续发现,其中特别引人注目的是控制记忆与行为的基因、控制衰老与细胞程序性死亡的基因、控制细胞增殖的系列基因、胚胎发育多层次网络调节基因。新的癌基因与抑癌基因的发现与其生物学功能的释明将大大提高对生命本质的了解。 ③ 人与动物的高级生命活动:感知、思维、记忆、行为与感情的发生与活动机制在脑科学研究突破的基础上,有更深的认识。 ④ 癌症的治疗将有全面的突破,爱滋病的防治得到控制。 ⑤ 在阐明地球上原始生命起源的基础上,人类还可能在实验室合成生命体,这种生命体应具有原始细胞的基本特征
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风景这边更好
Wangweishan 2008-12-29 19:58
对于科学和技术的重大进展来说,一年并不是一个很长的时间。然而科学与技术的任何进步,都是科学家在日常工作中留下的一个个脚印。刚刚过去的 2007 年,科学与技术的各个领域可谓异彩纷呈。为了让读者对此有全景式的了解,本报特别约请各领域专家梳理并点评了科学与技术发展的亮点,并展望令人期待的 2008 年。 今天,我们迎来了 2008 年。回首 2007 年的生命科学研究可谓是风景这边更好,尽管艾滋病疫苗研究的失败令我们感到惋惜,但 2007 年中不断涌现出来的生命科学研究的最新成果,却带给了我们更多的鼓舞和信心。 打下 半壁江山 英国《自然》杂志 12 月 20 日 公布了其评选出来的 2007 年重要科技新闻,人体皮肤细胞 仿制 干细胞研究位列榜首。日、美两国科学家利用 2006 年才发表的诱导多能干细胞 (iPS) 技术,成功地将人体皮肤细胞诱导成了多能干细胞。科学界普遍认为,这项研究成果具有划时代的意义,它不仅成功地避开了利用胚胎干细胞研究可能引发的伦理之争,而且将极大地推动用干细胞治疗疾病的研究的进一步深入。此外,糖尿病治疗药物文迪雅的安全性受到质疑、人类破译个体完整基因组和灵长类动物细胞首次被克隆等也榜上有名。《自然》评出的 2007 年重要科技新闻中,有近半数与生命科学研究有关。 在 12 月 21 日 美国《科学》杂志评出的 2007 年十大科技进展中,生命科学研究打下 半壁江山 。 5 项与生命科学有关的研究分别是人类基因组差异研究、用人类皮肤细胞制造诱导性多能干细胞、测定肾上腺素受体结构、机体内抵御病毒和肿瘤的 T 细胞有 立刻保护 和 长期保护 的分工,以及记忆和想象可能源自于大脑的海马区。 而在此之前最新一期美国《时代》杂志评选出了 2007 年科学十大发现, iPS 技术也名列榜首,成为 2007 年最重要的科学发现。首份个人版全基因组图谱问世、南极海域发现多种奇异的深海生物、英国科学家成功地利用骨髓干细胞培育出了人体心脏瓣膜组织、找到人类走出非洲的证据、发现世界上最长寿的动物等,都向人们展示了生命科学研究的勃勃生机。 在 2007 年生命科学研究中,我国科学家也作出了重要贡献。例如,我国科学家经过两年多的研究确认: 2005 年 4 月在我国内蒙古二连盆地晚白垩世二连组地层中发现的一具巨型兽脚类恐龙化石,是当今世界上最大的似鸟恐龙化石。 6 月 14 日 出版的《自然》杂志发表了这一研究成果。这一发现,丰富了人们对于恐龙向鸟类演化过程的理解,说明在向鸟类演化的过程中,不同恐龙类群的特征演化模式和潜在的发育机制是不同的,表明了鸟类特征演化的复杂性。该成果位列《时代》榜单第七位。 《自然》、《科学》、《时代》杂志相继评选出的十大科学进展都表明, 2007 年生命科学发展迅猛,生命科学引领着科学前进的潮流。 技术突破引领科学创新 2007 年生命科学研究之所以能在几个关键点上取得高水平的成果,主要得益于技术创新带动理论创新。 以 iPS 技术为例, 2007 年 11 月 20 日 ,《细胞》和《科学》杂志分别发表文章,介绍了研究人员是如何利用人体皮肤细胞诱导分化出类胚胎干细胞的, iPS 技术被评价为具有里程碑意义的创新之举。干细胞与克隆技术的研究及应用几乎涉及了所有的生命科学和生物医药学领域,尽管人们对干细胞研究的前景一直充满期待,但是胚胎干细胞研究由于存在复杂的伦理问题而在有些国家变得举步维艰,美国总统布什曾两度否决放宽联邦政府资助胚胎干细胞研究的法案。 成体细胞能否转化成多能或全能干细胞是一个重大的理论问题。但解决这个理论问题则需要靠实践、靠技术发展和创新。早在 2006 年,日本科学家就已率先用 iPS 技术,成功完成了将老鼠成体细胞重编程和转化为类胚胎干细胞的多能干细胞研究,可谓独辟蹊径。 2007 年, iPS 技术最成功之处在于实现了人的体细胞的逆转,从鼠到人细胞的进展速度之快超出预料。 iPS 技术的突破,不仅彻底解决了上述理论问题,也为科学家们获取多能干细胞增加了一个新的途径,并且避开了胚胎干细胞研究的伦理之争,因此,这一技术一经公布便立刻得到了科学界和社会的普遍认同,具有重大理论意义和实用价值。 同时, iPS 技术也为研究发育与生殖、疾病发生发展机制、基因、蛋白质、 RNA 功能等提供了一个非常重要的实验模型。但应当看到的是, iPS 技术的突破将使那些原来限制胚胎干细胞研究的国家从此放开手脚,迅速大规模增加人员和经费投入,这无疑将会给我们带来很大的压力。 2007 年 5 月,诺贝尔奖获得者、被誉为 DNA 之父 的美国著名科学家詹姆斯 沃森得到了他本人的完整基因组图谱; 9 月,美国科学家克雷格 文特尔和他的研究小组又公布了文特尔本人的双倍体基因序列,即遗传自父体和母体两套染色体的完整版基因序列,这是人类首份个人版全基因组图谱,个人基因图谱的问世同样得益于技术的创新。 曾经是 天价 的基因组测序,随着技术的改进由此开始成为一项与生命健康密切相关的实用技术。尽管依靠现有的技术水平和能力,还无法仅仅凭借一张图来完全解释或预测一个人一生所有的疾病,但随着测序技术的普及和测序费用的大幅度降低,在不久的将来,个人基因组图谱将有望广泛用于疾病预测预防、诊断预后和治疗指导以及个体化治疗。 水不到 渠难成 2007 年 11 月,美国科学家经过长达十几年的研究,终于测定了人类 Beta2- 肾上腺素受体的结构。受体是位于细胞膜或细胞内的一类特殊的蛋白质,可特异地识别信号分子,从而启动细胞内一系列信号转导和反应。 G 蛋白偶联受体是一类最大的细胞膜受体家族,具有非常重要的功能,在哺乳动物中已发现几百种这类受体。新确定结构的 Beta2- 肾上腺素受体是一个重要的 G 蛋白偶联受体,它调控许多重要的生理功能,从抗组胺剂到 Beta 受体阻断剂等一系列药物都是以该受体为靶向,了解受体结构有助于研发新的药物。 对 Beta2- 肾上腺素受体结构的解析可谓 十年磨一剑 ,是科学家们知难而进、长期努力、不断积累、不懈追求的结果。从 iPS 技术到细胞膜受体结构解析,越来越多的实践证明,生命科学研究需要有耐心、要有足够的积累,水到才能渠成。 一个值得我们注意的现象是, 2007 年生命科学研究中取得了一系列的高水平成果,大都是来自于一些小规模的实验室,而并非大集团作战,这也是符合基础研究规律的。这说明小的科学家团队的独创性和创新性需要给予稳定的、长期的支持,保持一定数量的精干科学家和小规模的基础实验室,坚持下去,总会有好的结果出来。 Beta2- 肾上腺素受体结构的解析过程虽然漫长,但意义重大,它将为我们今后的疾病治疗、寻找新的药物靶点、进行药物设计、筛选新药提供更多的帮助。 2007 年,艾滋病疫苗研究的失败令人感到遗憾。尽管原因是多方面的,但也说明我们目前对艾滋病的认识和了解还是不充分的,没有足够的基础研究成果的支持,应用性研究的成功概率不会很大。科学研究是一个长时间的积累过程,需要不懈地努力,不会一蹴而就。水不到,渠难成。美国尼克松时代攻克癌症神话的破灭,同样是因为没有坚实的基础研究做支撑。 期待新的突破 美国国立卫生研究院 (NIH) 于 2007 年利用由 路标计划 (Roadmap Plan) 管理的新基金,启动了表观基因组学研究计划,其目的是要促进开发出能够明显改善表观遗传研究途径的创新型新工具,并将致力于开发人类胚胎干细胞、人类分化和分化细胞、细胞系和组织的参考表观基因组。 表观遗传学是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化,如 DNA 甲基化、组蛋白修饰、染色质构象变化以及 RNA 调控等。表观基因组学是在基因组和全细胞水平上对表观遗传学变化进行研究。 从遗传的角度来看,一个人身体各种不同组织的细胞都是同一个基因组。但是不同的细胞有不同的状态,有多能的、全能的,分化成不同的组织细胞,它们的表观遗传学是不同的。因此,表观遗传学的变化决定了各种细胞的状态,也可能决定了正常的生理状态和异常的疾病状态。 NIH 表观遗传组学研究计划的启动受到国际科学界的广泛关注,无疑将成为今后生命科学研究领域角逐的热点之一并将会不断有所突破。 2008 年生命科学研究仍将表现得十分活跃、异彩纷呈。借助 iPS 技术的东风,干细胞研究领域将会继续有大的进展和新的突破,非编码 RNA 和微 RNA 等研究也将进一步向前发展。在美国《科学》杂志预测的 2008 年值得关注的 7 个科研热点中,与生命科学有关的就有 5 个,它们分别是微 RNA 、人造微生物、古基因组学、人类微生物组和大脑神经回路。 《科学》杂志认为, 2007 年科学家共发表了约 800 篇与微 RNA 研究有关的论文,内容涉及微 RNA 与癌症、心脏疾病和干细胞分化等的关系。 2008 年,科学家将开始研究如何利用微 RNA 揭开一些疾病的发病机理,并有望深入了解微 RNA 是如何起作用的。美国国立卫生研究院和欧盟等都计划在 2008 年开展有关人类微生物组的研究,科学家有望绘出人体内约 200 种微生物的基因组,并开始着手对人内脏、皮肤、口腔和生殖道内的微生物群落展开广泛调查。 2008 年,人造微生物也已不再遥不可及。初步的尼安德特人基因组草图也有望于 2008 年年底前绘成,通过进行更多的尼安德特人和智人基因的比较研究,将增进人们对已灭绝的尼安德特人的了解;得益于更廉价、更便捷的技术,科学家将绘出更多灭绝物种的基因组图谱。此外,借助一些新方法, 2008 年科学家有望开始了解大脑神经细胞回路是如何处理信息和调控行为的。 生命科学研究成果的应用将成为现代科学发展的主要动力之一, 2008 年,前沿科学研究和应用研究将结合得更为紧密,政府和工业界也将对此给予更多的关注和投入,一项新技术的诞生将带动一个产业的发展。 除上述热点以外, 2008 年生物质能源、生物纳米技术等生物技术及重大疾病防治都将是各国生命科学发展的重点。生命的复杂性决定了生命科学研究的复杂性,艾滋病疫苗失败的事实再次告诉我们,生命科学研究同样充满着风险和挑战。尽管如此, 21 世纪面临的人口健康问题、环境问题、农业问题、生态问题和能源问题等,都需要生命科学研究给出答案。
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转载—学科嬗变30年:生命科学学科在走向世界前沿的路上
李丕鹏 2008-12-23 19:30
研究生好好看看这个文章。连接 http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2008/12/214674.html 世界是属于我们的,也是属于你们的,但是归根结底是属于你们的!加油,早晨八、九点钟的太阳!
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俞君英,百分之九十九都在撞墙
eloa 2008-12-22 13:40
小蓟夏静好 发表于 2008-12-20 9:47 真的是一枚美女科学家哈,春末时写的,圣诞了,贴出来自己人看着玩吧。 年少轻狂,幸福时光 有报道称:她完成了一项有望问鼎诺贝尔奖的成果。而问起拿奖,西施故里长大的 女生 俞君英只是淡淡地答:拿不拿奖,研究成果的重要性只是一方面,还要看很多因素的。而她自己,只是解决了自己希望解决的问题。 今年,她是生命科学领域炙手可热的青年才俊。去年的11月20日,她作为第一作者的一篇文章发表在了《 科学 》杂志电子版上,文章宣布:俞君英所在的汤姆森实验室的一个研究小组把人体皮肤细胞成功改造成了类似胚胎干细胞的新型万能细胞。 70后生人,92年入北大,昔日的同学里,留下来做研究的不多,做研究的人里面,她成就突出35岁即崭露头角。可聊起当年转行的同学,会不会为他们遗憾?她却只是笑笑,答:其实,有很多朋友中途转行,从事商业或其他,现在的生活状态,也不错,我也羡慕呢。 在北大的讲座,不谈科学,主题是展望事业,探讨人生。那天天气微凉,她只穿了件纯白的短袖T恤,瘦瘦小小的一个人,说话也是单弱的江南口音,站在诺大一个讲台上,几乎消融不见。直到提问时间,在底下声声学姐的衬托下,这个江南女子才逐渐显出了些传奇里应有的青年科学家气质镇定、幽默以及对自己行当的信心。仔细看看,果然,与去年媒体上铺天盖地的照片相比,头发更短,眼睛更亮,人更精神。讲座结束,北大生科院院刊的人上来,一定要请赐签名,却羞涩地摆手,自称书法太差。推辞不掉,才找个安稳处,在签名本上郑重地签上名字不是汉字,是拼音:Junying Yu。 外国字对书法要求不高,她只写了十年便已写顺。 1997年 ,俞君英 赴美国宾西法尼亚大学攻读博士学位,2003年起在美国威斯康星大学麦迪逊分校汤姆森实验室工作 。那是世界上为数不多的几个以干细胞研究闻名的实验室之一。1998年,正是这家实验室的创建人汤姆森从人类胚胎中首次分离出了胚胎干细胞。在那里,俞君英 开始 了自己的 干细胞研究。 那是种神奇的细胞,1970年,美国科学家史蒂文斯在小鼠胚胎中发现了这类可分化形成数种不同细胞的万能细胞。科学家们想知道:能否尝试利用胚胎干细胞在体外培养细胞,再移植到体内修复受损脏器? 然而,要使用胚胎里的干细胞,首先需要面对伦理难题。要获得它们,难免要破坏胚胎,这就涉及了伦理问题。哪怕为了拯救另一个生命,破坏胚胎,道德吗?知名或不知名的学者、政治家对此各执一词。美国总统布什就坚决捍卫胚胎自受精卵开始就是一个生命个体,在美国,某些州禁止将胚胎用于科研目的,另一些州则允许。 能否用其他方式获取干细胞? 答案是肯定的。俞君英他们努力了很久的方向正是把人类的皮肤细胞便会干细胞就像把成年人变回婴儿。 2006年8月,日本人 山中申弥 宣布,他们已通过基因操作,利用小鼠的皮肤细胞成功制成了全能细胞。老鼠身上成功了,人身上呢?这也许只是时间问题。 回想起来,俞君英是在当时第一次知道了自己还有个对手:大家想到了一块,而且,别人几乎走在了自己前面。虽然,他们胜在实验对象是老鼠。 一切变得像场赛跑:目标明确,几乎相同;方法清晰,大致相似。拼的是速度;也许,还有运气;再或许,还有参赛者的从容。 后来的工作中,会不会很紧张,有赶时间的感觉吗? 压力是很现实的,不过当时心里也很平静,我觉得,当你在做一件事情的时候,做事是第一位的。我只是想解决我的问题。 赶得很辛苦吗? 也没有很辛苦了。我每天工作10小时,保证8小时睡眠,有几个助手也会帮忙,但他们比我投入的时间更少。 8小时(惊讶状),真的吗? 没错,睡眠不足8小时我没法工作。 但如果被别人抢了先,你就什么都没了,有没有想过? 嗯,有竞争。低下头,俞君英考虑了一下,但大家方法不同,优势也各不相同。 另外,做研究,有时候需要点平常心。 这是沉吟良久之后的补充。 2007年11月20日,比赛结束。俞君英所在的汤姆森实验室与日本京都大学的Yamanaka实验小组,分别在《科学》和《 细胞 》杂志电子版上发表文章宣布自己把人类的普通皮肤细胞转变成了干细胞。 两个小组的工作是分别独立完成的,他们都是通过向细胞中导入了4个基因完成了这项改造工作,但各组分别使用的4个导入基因中,有两个是完全不同的 。( 这里原本放了个小小的评价,八月的时候,见过了山中申弥先生,也是很好的人,儒雅、小帅。不忍心偏哪边向哪边了,不作评价罢。 ) 比赛圆满结束且竞赛选手并列第一,翌日的《 纽约时报 》用大幅标题说:绕开胚胎,得到干细胞。汤姆森实验室中,直接从事这项工作的就是俞君英。 虽然还只是名年轻的助理 科学家 ,但因为研究的思路确立和主体实验都是她一个人完成,俞君英 在 论文作者 名单中,排在了第一位 。 说起实验室的老板,俞君英却另有一番道理。她的讲座,第一张幻灯片就是一张八卦老板们的漫画。漫画来自《 自然 》杂志,用简洁的线条刻画了9种PI( Principal Investigator )。PI即实验室老板,他们是告诉学生该做什么,该如何做以及发给学生工资的人。选PI难:太懒的学不到东西,能学到东西的又太严厉;没名气的不被人重视,太过出名却成了偶像派;不够大牌的拿不出手,太大牌则像上帝了,没有人想在一个全知又永不出错的上帝手底下工作 底下学生便问:那么,你的PI汤姆森是哪类? 喔,汤姆森也许他是上帝那种,不过还好,他还愿意与学生交流。 再问:学生阶段找什么样的PI合适呢? 看你个人的特性了。但有几个原则,那个地方要给你足够的训练,又能提供给你一定的思考空间。毕竟,PHD阶段,你的主要任务是trainning自己。回答时,是郑重的这是正统的指导意见。 又问:那么,如何做一个好PI? 莞尔,答:其实,作学生的时期,是做研究的人最幸福的时候。虽然看上去寄人篱下,钱也比较少,生活清苦,但做的事情很纯粹,只是努力去希望解答令自己困惑的问题就行了。做了PI,就没那么纯粹了,你需要考虑很多东西 答着答着,声音低下去,有些沉默。忽然想起自己的责任来,便抬起头,嘴角上翘,补充:所以,趁着年轻,扎扎实实、快快乐乐地作PHD吧。 说这句时,她看着下面的未来科学家们,目光里,是鼓励。 某张幻灯片中,俞君英选的图片是个撞墙的小人,她指着小人解释:这就是你从事科学工作的大部分工作状态。超过99.9%的工作都是在碰壁。选择这个职业,你需要足够坚韧的内心和足够的心理准备。 提问 :为什么从事今天这项研究工作? 俞君英 :3个理由。 Health care,当然,我个人也知道,这种基础成果想应用到临床上,还很遥远; Constant challenge,科学所能提供的这种持续的挑战,不是任何一件事情可以代替的; Mentoring the next generation of scientists,作为一个科学家,你必然要有自己的实验室,你的实验室里会有很多年轻人,你有机会眼看着那些年轻科学家们成长起来。 提问 :为什么选择从事研究? 俞君英 :也曾试图去工作,没找到合适的。 提问 :为什么会从事再生医学和干细胞相关研究? 俞君英 :我从前是做植物分子研究的,在美国,这类研究是冷门。但植物具有最强大的再生能力。后来我还研究过卵细胞如何成熟。 虽然没有刻意去选择,我之前做的那些东西都对我今天的再生医学领域的研究很有帮助。可见,重要的不是你的题目,而是你有没有扎扎实实去做。 提问 :你选择干细胞研究方向时,预见到过今天的成就吗? 俞君英 :知道这项工作很重要,但并不知道需要多长时间,当时是下决心做一辈子的。 提问 :干细胞的相关研究还会继续热门吗? 俞君英 :会,但最近好像有点过热了。 提问 :对今天的学生,应该继续做研究还是去工作,你有建议么? 俞君英 :看个人喜好吧。当然,你一旦作了决定 ,不论决心做什么,都该踏踏实实去做,以免浪费资源。 提问 :汤姆森实验室对你们的研究成果都申请了专利,你对这个问题怎么看?会阻碍再生医学的进一步研究和应用吗? 俞君英 :专利对基础研究和早期的应用研究都不是障碍。药厂想做商业用途的话,付钱也是应该的。 提问 :你将来的方向会转向应用吗? 俞君英 :应该不会,企业界虽然可以提供一些钱,但他们的资金都是支持最接近应用的成果的,科学研究有时需要经历一些看不到应用前景的阶段。另外,我做研究的目的只是为了解决这个问题,我喜欢仅因为这个目的而工作。 提问 :据说你这次是来国内考察研究环境,会回国工作吗? 俞君英 :最近几天,我参观了国内的几个实验室,确实有些人为了真正发展中国科研工作作了很多事情。但我个人而言,要不要回国还要回去好好考虑。 在国内做PI的话,我的资金并不是问题。但我的几个顾虑包括:有没有一个好的研究环境,有没有与足够优秀的同行进行交流的氛围;能否招到合用的学生,尤其是好的post doctor? 注:本文未经文中的俞女士审阅,如有任何错误和不当之处,责任全部在我。
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平台
liux831 2008-12-2 17:26
一张白纸可以书写最新最美的文字。 我毕业了,获得了博士学位。 一切从现在开始。 一切从零开始。 那是2005年的一天,我突然得到一个机会。那是美国Top5大学的通知,那是美国向我敞开的大门。 然而,我没有去。美国那个既遥远又近在咫尺的人间乐园就这样第一次放弃了。 我研究的是生命科学。 生命是鲜活的。我本身也是鲜活的生命。因而,我必须研究它。 我是作家,我只有两个作品,一个是发表在Genome上的科学论文,一个是我的博士论文。 一个院士对我提交的博士学位论文给予了很高的评价:这是一篇优秀的博士论文...... 因为网络的缘故,我接到一个在美国大学做博士后的男孩的来信,他说:你一定很美,因为我读了你的科学论文,文如其人,优美的文字,深刻的主题...... 我的老板是科学家,一丝不苟的那种。我和老师学了很多的东西,正直、认真、尽己所能...... 在未来的日子里,我或许成为一个科学家(现在的科学研究还不够深入!),或许我也有别的转向。 我做科学是真诚的。从硕士,到博士,我大量的时间在中国科学院的实验室做实验。科学设计、科学实验、科学判断、科学发现...... 我想,从读硕士研究生起,我已经把自己交给科学了。 读研究生就是登陆一个平台。读博士,也是登陆一个平台。这个平台叫研究平台。 除了硕士论文研究,博士论文研究,我还做过技术开发研究。和美国人打交道,我了解到美国人的国际准则(当然,美国人认为美国标准就是国际标准)。这些都是相通的。 工作也叫工作岗位。当然,那也是登陆一个平台。 我的工作叫创造。不论做技术开发,还是科学研究,都是创造。 我对平台的研究情有独钟。小时候,我在妈妈的平台上,因为创造,妈妈至今不能忘怀。说我因为创造,毁了她可爱的东西。 上小学了,我经常创造,所以,我的小妹一直对我很神奇。 中学就更创造了。本来属于爸爸的事情,我偏偏创造。 大学的创造在于计算机。因为我的创造,弄坏了几台计算机。 我最大的创造体现在爱情创造上。记得一个同学找我,我总是感觉不对,后来我才意识到,那不是我的创造。后来一个权贵找我,还到我正在强化英语的培训中心找我,我还是没有感觉。直到有一天爸爸妈妈对我启发:你知道爸爸妈妈的心思吗?。其实,我是知道的。但是,我还是要创造。 创造是是什么? 硕士的研究发现了一个新基因,博士的研究发现了一个新网络。 而我,现在的研究是发现新生命,这个生命一直延续,生命不止,创造不息......
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中国的生命科学的发展
biogo 2008-11-19 13:01
中国的生命科学的发展! 也许是我刚涉足与生命科学这个行业,但是针对中国的生命科学的发展有一点自己的偏见! 我参加了很多与实验室相关的展会,每一次参加展会看到的都是那几个国外比较知名的公司.了解他们最新的产品和技 术.而对于咱们中国来说,有点寒酸!每年国家都会拨出大量的资金作为生命科学研究的经费,而近十年的发展,丝毫没有看 到咱们国内比较好的产品在哪!巨额的投资增加了国家的税收,但缺没有带来人类的进步!
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阳光下的地中海 --- 记2008欧洲生命科学年度会议
sunon77 2008-9-8 06:22
欧洲生命科学合作组织( ELSO )的重头戏是一年一度的欧洲生命科学 年度 会议,是欧洲分子生物学、细胞生物学科研前沿的展示与交流。其会议组织与规模都与美国细胞生物学学会( American Society for Cell Biology )的 年 会相似,试图为欧洲分子生物学、细胞生物学的研究者提供一个交流平台。今年的会议在 地中海沿岸的海滨城市尼斯 (Nice) 举行,从飞机上望下去,阳光下的地中海一片湛蓝,朵朵白帆点缀其间。海岸则是山峦起伏,色彩鲜艳的小屋在茂盛的热带植物中时隐时现,海鸥起处,浪花点点。 一些精彩的讲座 整个 会议共有近两百场讲座,一个下午同时有七个平行会议。 Science, Nature 和 Cell 是这场会议的赞助商,都在发送纪念品或积极地吸纳新的会员,努力在新一代的作者群中建立自己的声望。会议的重头戏是大约 400 个 poster ,平均一天有近 150 个 poster 。在熙熙攘攘的大厅里穿行,人头攒动,讨论声声,真有科研赶集的味道。但这也是会议当中最有可能取得收获的时机,碰到自己感兴趣的问题,可以和本人面对面的交流与讨论,真正让人受益匪浅。这次会议 的官方网站( http://www.elso.org )对整个会议的内容有一个介绍,我在这里谈谈影响深刻的讲座。 系统生物学已经无可辩驳的影响到了整个生命科学的发展,会议的第一场特邀报告就是由哈佛大学的 Pamela Silver 做的 Design Biological system ,主要介绍了哈佛大学新近成立的 Institute for Biologically Inspired Engineering ( http://hibie.harvard.edu/ )的科研方向。随着近五十年细胞生物学与分子生物学的飞速发展,人类已经就基因与遗传、细胞的结构与各种生理机制,发现了大量的事实。正如十八世纪天文学大量观测数据的积累导致了物理学的大发展一样,目前生物学的大量事实与观测数据的积累,也必然促进系统生物学的发展,即通过建立系统模型来推动对生命现象的深刻认识,揭示生命功能的构成规则。通过生物学与物理学、微观工程技术和计算模型相接合,创造出新的材料、微型生物机器和揭示出新的控制理论。 系统生物学的发展直接改变了人们对疾病的认识。细胞生物学与分子生物学的研究成果不再束之高阁,分子生物学家需要和临床医生交流,以基因、细胞生化机制为基础,以系统生物学为方法,对疾病建立分子和细胞生物学的系统模型,为疾病的诊断和治疗提供新的思路。基于分子生物学的 Disease Models Mechanisms ,正在成为一个热门话题。 当人们研究的对象不再是单一的生化路径,而是一个综合系统时,很自然的,生命科学的另一个发展方向是对同一生命现象的多领域综合研究。比如今年赢得 Louis-Jeantet 年度大奖的法国巴斯德研究所的 Pascale Cossart 研究感染性细菌进入人体细胞的生化过程,其结合了 biochemisty, cell biology, molecular biology, gene analysis and Immunology 等各领域,其研究的细致与全面,令人赞叹。最近读到有文章感叹,国际知名的《细胞》杂志上,中国 1981 - 2004 年空白,近年仍不到 1% 。听了 Pascale Cossart 的研究,不仅对其中原因有所感悟:她坦诚相告,就这一项研究,她已经作了近二十年。 第二天剑桥的 Magdalena Zernicka-Goetz 关于多细胞发育的实验也非常精彩。通常的认识以为受精卵细胞的极性( Polarity )就决定了将来细胞分裂的位置,然后其位置决定了其基因表达模式 (gene expression pattern) ,人的四肢五官也就逐渐发育成型。她精心设计的实验表明,细胞分裂的方向也会决定细胞的命运,并且令人吃惊的发现是,不但是细胞的位置决定其基因表达模式,反过来改变基因表达模式也会改变细胞的位置。通常是出于外围纵向分裂的干细胞,通过改变某种基因蛋白的浓度,会被挤入内部变为横向分裂。 Magdalena 讲得很生动,可能是兴高采烈之时有些用力过猛,她的苹果电脑从一米多高的讲台上摔下来,居然安然无恙。(真应该把这段录像拍下来,应该是绝佳的苹果电脑的广告)。 她 关于干细胞与胚胎发育的图片做得非常漂亮. Fig. 1 3D reconstruction of the mouse blasotcyst showing how the first set of pluripotent cells that will give rise to the future body (yellow) is cradled by the outside cells of the embryo (blue). (Image from Emlyn Parfitt and Magdalena Zernicka-Goetz). Fig. 2 Over-expression of Carm1 in a single 2-cell stage blastomere directs cells to the pluripotency at the blastocyst stage. Daughters of cells in which Carm1 was overexpressed are in red. (Image from Maria-Elena Torres-Padilla and Emlyn Parfitt). 第三天哈佛大学的 Donald Ingber 关于细胞的力学结构模型和基因控制的动力系统模型也很精彩。他的发现改变了人们对细胞的认识:通常人们认为细胞只不过是装满水的气球而已,但是由于细胞骨架 cytoskeleton 的存在,细胞更像由若干绷紧绳索拉起来的 帐篷。通过改变细胞环境的压强,我们可以人为的使细胞进入分裂、生长和自我调亡。 Donald Ingber 也是 Institute for Biologically Inspired Engineering 的一员。 Fig. 3 细胞更像由若干绷紧绳索拉起来的 帐篷 这场会议的内容很多,目前正在消化与整理,以后会就有特色的内容写一些专题。 关于 鼓励青年研究者 没想到在这样一场高水平的国际会议当中,会对青年研究者给于如此高度的关注。除了学术交流之外,会议专门有 session 来指导青年研究者如何选择职业道路,如何申请泛欧洲科研基金、如何建立和管理自己的实验室,如何与公共媒体打交道等。 Cell 杂志的前任执行主编,还以自己的现身经历来如何说明选择最适合自己的职业道路。并且由欧洲科研基金( ERC )负责人、西班牙国家癌症研究中心所长等政策制定者们,与刚出道的博士生、博士后进行对话 (Open floor debate) ,就青年研究者遇到的问题进行讨论。为什么青年研究者成长得快?其后面确实有很多政策支持,比如: 欧洲科研基金由专门的 Junior Research fellowship , 每年 10-40 万欧元,支持 3-5 年,这笔钱给人而不是给所在的机构。青年研究者可以自由选择科研机构,独立的建立自己的实验室和购买设备,人走到哪里,基金就跟到哪里。 鼓励青年研究者流动。在英国作了 4 年博士后,在德国拿到位置,可以将实验设备无偿带走。彼此承认相互的学术职称。 对新成立实验室的 PI, 不要求写详细的 Plan of Budget 。因为对新成立实验室的 PI ,还不太可能有太详细的科研方向,需要摸索和尝试,基金部门对他们有特殊的政策照顾。 这些政策的背后,也正是因为欧洲的青年研究者成长起来有诸多的困难。一般在欧洲大约 10 个博士毕业生中,只有大约 3 个人能拿到终身的职位。在长幼分明的学术机构中,很困难能独立的得到资助和建立自己的实验室。而且欧盟国家学术机构林林总总,各不相同,比如英国的 Lecturer 很难流动到法国作 Group Leader 。欧陆的大学教职都是政府公务员,对新人做独立科研和得到稳定职位并不热心,所以去年成立的欧洲科研基金( ERC )正尝试在改变这些不利于青年人成长的制度。 END
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