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生命科学的发展展望

02月25日 编辑 39baobao.com

[展望未来,乘风破浪——个人三年发展规划]前几天,认真聆听了吴老师的幼儿园三年发展规划,一幅宏图立刻展现在眼前,仿佛自己已经看到三年后的开发区幼儿园头顶光环,排队报名的家长从半夜就已经等在幼儿园门口;许多老师都站...+阅读

中国工程院院士巴德年(于中国科学家人文论坛演讲稿)

这个世纪是生命科学的世纪,作为医学,长期以来的任务是防病治病。可是,医学的任务仍将主要是维护和增强人们的健康,提高人们的生活质量。在这个范围内,过去医学所面临的是病人而不是整个人群,以前的医学都在医院里,在欧洲、北美,有半数的医生已经离开了医院,他们在社区,和老百姓生活在一起,指导老百姓的保健、医疗,更重要的是在指导那里的人们如何正确的生活。我们国家当今还有97%的医生在医院里。随着时代的发展,医生将也要逐渐走向社会,走入人群。从这个意义上讲,中国的医生资源配置,也必然要发生变化。中国还没有一个概念,就是通往急诊室的快速、绿色通道。建设急诊快速、绿色的通道是完全必要的。方便就医的观念就是未来的方向。

很多国家已经开始了《脑死亡法》的执行,脑死亡以后,器官组织、细胞,由于有循环的支持还在活着。如果这位死人生前有很好的风格,提出把脏器献给其他人,就可以做肾脏、肝脏的移植。

人类基因组基本完成以后,对医学的影响很大,还将发生更深刻的影响。很多基因疾病,也可以通过生活改善、环境改善来防治。药物一般指化合物,不久的将来,药品不仅是化合物,蛋白质可以是药,基因可以是药,细胞可以是药,甚至某些组织和器官也可以是药。正因为这样,以后的药审,首先审查的不再是药理、毒理、临床,而首先是伦理,进行所有一切之前先要有伦理审查。为什么讲这个?因为,基因要变成药物,或者将来组织器官一旦成为药物,首先是允许不允许。

各位大大本人即将高考想咨询下生命科学的发展趋势和就业深造

(一):GTL计划分析上个世纪分子生物学的突破性成果成为生命科学的生长点,使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化;蛋白质、酶、核酸等生物大分子的结构、功能和相互关系的揭示为研究生命现象的本质和活动规律奠定了理论基础。进入21世纪以后,美国能源部启动了新的战略计划—“基因组到生命”(Genomes to Life,GTL)计划,为生命科学在能源和环境领域的应用奠定了基础。

1 GTL计划的背景为期五年、资助强度为1亿美元的后基因组计划“从基因组到生命(Genomes to Life)”是由美国能源部于2002年7月正式推出,其基础是在人类基因组计划和1994年开始实施的美国微生物计划。2005年10月3日,美国能源部公布了新一期的生物研究综合计划——GTL计划路线图。GTL路线图以原有的GTL研究项目为基础并将之扩展,至今已经有800多名科学家和技术专家参与该项目。

2 GTL计划的目标GTL计划的核心目标就是在未来的十到二十年时间里,了解几千种微生物的基因组及微生物系统是如何调控生命活动的,为使用生物手段解决环境问题铺平道路。GTL路线图将扩大基因组项目的投入,帮助国家解决能源和环境难题。此项研究需要填补知识空白点,发展生物技术,并在数据挖掘、计算和存储中应用生信息学。GTL计划的基础是准确地刻画出生命系统的所有“分子机器”,认识“分子机器”在生命体中是如何协调工作的。

这需要收集大量的基因组数据及其相关数据,尤其是基因组表达的数据,以及不同细胞内、不同条件下蛋白质组装和作用的数据。GTL计划的具体目标包括:

(1)鉴别“分子机器”,这些分子机器主要是蛋白质的复合物,并且执行生命系统的基本功能;

(2)弄清控制“分子机器”行为的基因调控网络;

(3)认识自然环境中的微生物群体;

(4)发展建立和实现生物系统模型所需的计算机技术。

3 GTL计划的意义21世纪人类面临健康、能源、环境等一系列迫切需要解决的问题,生物学的发展也许是解决这些问题的关键,基因组信息的研究则是理解生命体系的分子组成、调控机制的基础。这需要了解整个生物体系与环境相互作用的方式与机制,并利用这些信息来指导后续的生物学研究。基因组中的基因按照一定的时间和空间规律被表达成蛋白质,而蛋白质需要和其它蛋白质或者核酸相互作用,结合起来形成有机的“分子机器”。

GTL计划的实施将促进生物、物理、计算科学多学科的交叉与进步,促进实验设备、软件工具、分析方法、以及科学思想上的重大突破,为多角度的全面理解生物体打下基础,并将其应用到生物与环境相互影响与作用的问题探讨中。这些都是将生物技术应用于能源和环境问题解决的基础。这一基于人类基因组计划的新计划的实施,将以整体理解和预测人体和微生物等生物系统为内容,为环境、能源等问题的解决提供生物技术手段。

(二):GTL路线图美国能源部于2002年开始了基因组到生命计划(Genomes to Life,GTL),为人类利用生物技术手段解决能源和环境问题提供了手段。2005年10月3日,美国能源部公布了新的GTL计划路线图,为GTL的具体实施提供了指导方向。1 GTL计划实施的关键GTL路线图对GTL计划实施的关键进行了阐述。在此之前实施的人类基因组计划着重于基因组表达的研究,但对于细胞内、不同条件下蛋白质表达和组装的研究很少。

对于这些研究内容的了解与认识是GTL计划实现一个关键环节。GTL计划实现的另一个关键环节是高性能计算,利用先进的计算工具管理和集成研究获得的数据,建立细胞的系统模型,并进行计算机模拟,在此基础上深入分析,进而认识“分子机器”的工作机理。在高性能计算的研究方面,建立基本的生物信息学算法和模拟过程的方法,确定数据标准,开发可视化工具是GTL计划的主要目标。

GTL计划中的许多计算任务的计算量非常大,需要每秒万亿次浮点计算能力的超大型计算机。2 GTL路线图的实施机构美国能源部致力于为GTL计划的实施提供必要的科学平台,以支持科研和技术成果的应用。GTL计划将建四个前沿生物学机构,以支持相关的技术的发展、方法的研究、计算能力的提高,并设立公共科研平台。该平台的服务对象不仅包括科研团体,也包括产业界,以加速科研成果的转化或技术转移。

GTL计划成功的核心是发展计算和信息技术,以克服基于基因组序列的生物学功能研究上的障碍。美国能源部将构建整合的计算环境,把各种实验数据、理论、模型和新观点融入到基本的生物学机制发现和系统生物学理论和试验的发展。美国能源部的科学办公室是GTL路线图实施的主要协调机构,致力于提供非凡的科学发现和科研工具,改变人们对能源和物质的理解,提高美国经济和能源安全水平。

办公室的主要任务包括:

(1)为国家面临的能源安全提供解决方案,为国家能源与经济安全提供必要的科学基础;

(2)国家物理科学最主要的支持,在280多所大学、15个国家实验室和许多国际研究机构进行科研投资;

(3)为国家科学事业提供最主要的科研工具,从科学共享出发,建造和运行公用的科研设备;

(4)在科学领域内最大限度地支持核心能力...

关于生物技术的发展与应用的趋势

生物技术的应用和发展前景 伴随着生命科学的新突破,现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等众多领域,产生了巨大的经济和社会效益。

(一)生物技术的应用

1、生物技术在工业方面的应用 食品方面 首先,生物技术被用来提高生产效率,从而提高食品产量。 其次,生物技术可以提高食品质量。例如,以淀粉为原料采用固定化酶(或含酶菌体)生产高果糖浆来代替蔗糖,这是食糖工业的一场革命。 第三,生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路。目前,全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨,质量也有了重大突破,从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。 材料方面 通过生物技术构建新型生物材料,是现代新材料发展的重要途径之一。 首先,生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝。例如,利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素。甲壳素是制造手术缝合线的极好材料,它柔软,可加速伤口愈合,还可被人体吸收而免于拆线。 其次,生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能。例如,蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质,其强度大,可塑性高,可用于生产防弹背心、降落伞等用品。利用生物技术可以生产蛛丝蛋白,得到与蜘蛛丝媲美的纤维。 第三,利用生物技术可开发出新的材料类型。例如,一些微生物能产出可降解的生物塑料,避免了“白色污染”。

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