20世紀(jì)的生命科學(xué)

　　從歷史看，社會的全而進(jìn)步越來越依賴科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，而且這種依賴會越來越加強(qiáng) ，在這樣的條件下，我國提出“科教興國”的戰(zhàn)略，其意義是不言而喻的，我想從生命科學(xué) 的角度來說明定點(diǎn)。

　　20世紀(jì)最富創(chuàng)造性的科學(xué)發(fā)現(xiàn)：相對論、量子力學(xué)，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、20世紀(jì)最具影響 的大科學(xué)計(jì)劃：曼哈頓工程、阿波羅登月工程，人類基因組計(jì)劃：

　　20世紀(jì)有時(shí)輝煌，但同樣我們現(xiàn)在也面臨著挑戰(zhàn)：
challenge:Big poplation (2000-1.3b;2030-1.6b) Food production Health Envivonment 生命科學(xué)的發(fā)展會越來越其他科學(xué)家，如物理學(xué)家、化學(xué)家、計(jì)算機(jī)學(xué)家的合作與加入 。

中國人口預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到16億，食物需求量上升30%將達(dá)到65000萬噸，而對于這樣一 個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相對落后的國家而言，通過科學(xué)，尤其是生物科學(xué)的進(jìn)步來推移農(nóng)作物增長的要 求是很現(xiàn)實(shí)的。

　　同樣我們還面臨著環(huán)境問題，空氣和水的污染問題。

　　從下面一些數(shù)據(jù)我們可以清楚地看到各國對生命科學(xué)的重視。

　　在美國科學(xué)院里，生物與醫(yī)學(xué)方面的院士占43%，英國占40%。

　　美國NSF經(jīng)費(fèi)中5.11億美元屬于生命科學(xué)，而且生命科學(xué)大部分研究經(jīng)費(fèi)來源于國產(chǎn)衛(wèi) 生研究院(NLH)。

　　下面是我們要講的生命科學(xué)領(lǐng)域里五大前沿課題，包括有：人類基因組計(jì)劃，遺傳發(fā)育 和進(jìn)化，腦功能研究，生物對環(huán)境的適應(yīng)關(guān)系，生物工程。

　　一、人類基因組計(jì)劃：

　　1978年完成第一個(gè) 菌體的全序列測定：5386kb，所用測序方法使英國Sanger第二次獲 諾貝爾獎(jiǎng)。

　　80年代中期，醞釀階段。

　　1990年，美國能源部和NIH制定了人類基因組項(xiàng)目的第一個(gè)五年計(jì)劃。目標(biāo)：用15年完 成30億堿基金序列(約有10萬基因)測定，完成全部基因的定位，并開展模式生物基因組的研 究。1999年12月，《Nature》發(fā)表論文完成第22號染色體序列測定，3340萬bp，編碼545個(gè) 基因和134個(gè)“假基因”。論文署名的科學(xué)家216名，估計(jì)2003即可提前完成全序列測定。

我國承擔(dān)了1%人類基因組的測序任務(wù)(位于第3號染色體短臂)，這項(xiàng)任務(wù)目前已基本完 成。

　　其他生物的基因組研究：

　　·微生物：已完成26種提高生物的測序(其中11種與人類疾病有關(guān))

　　·模式生物：線蟲(1億bp)，98年完成。果蠅、擬南芥萊(分21.3-1.4億bp)預(yù)計(jì)2000年 底完成，《Nature》1999年底第4條染色體1738萬bp，3744基因，(239人署名)，第2和染色 體1960萬bp，4037基因1371署名。

　　·水稻基因組：3.4億bp

　　同線性：水稻有最基本的基因塊，在其他作物和小麥中可以找到相應(yīng)部分。

研究課題：

　　·功能基因組：

　　·比較基因組：

　　·蛋白質(zhì)組學(xué)(proteome)

　　·NDA芯片(DNA chips)

　　·生物信息學(xué)(bioimformatics)

　　二、遺傳、發(fā)育和進(jìn)化

　　·發(fā)育和分化的基傳調(diào)控，曾經(jīng)一段時(shí)間認(rèn)為發(fā)育和遺傳相互對立，現(xiàn)代科學(xué)研究表明 發(fā)育同樣受遺傳的控制。在一個(gè)研討會上，提到這樣一個(gè)問題，眼珠的顏色，頭發(fā)的顏色是 受基因控制的，那么眼睛長在頭上是否也受基因控制，現(xiàn)在對果蠅發(fā)育的研究已得出這是受 同源異型基因調(diào)控的。

　　·遺傳、發(fā)育和進(jìn)化的統(tǒng)一

　　·分子進(jìn)化，進(jìn)化生物學(xué)過去研究的是化石形態(tài)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在已達(dá)到分子水平研究。

高等動(dòng)物的發(fā)育的概念：植物和動(dòng)物的差異，動(dòng)物的形態(tài)在丕胎中已經(jīng)孕育，而植物的 很多器官，像花在剛開始根本沒有。

　　現(xiàn)在生命科學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)是全能性問題，每個(gè)細(xì)胞是否有全套遺傳信息，這也是克 隆重技術(shù)所解決的問題，早在1960年就有過克隆植物的成功例子，是克隆胡蘿眩，于是人們 提出了動(dòng)物的細(xì)胞核是否有全能性的問題，而多利單的成功解決了這一問題，成年的細(xì)胞核 同樣具有全能性，克隆技術(shù)在培養(yǎng)高產(chǎn)轉(zhuǎn)基因生物方面有著廣泛的應(yīng)用前景，還可用于器官 移植，丕胎桿細(xì)胞是最具遺傳性的組織，桿細(xì)胞培養(yǎng)也成為一項(xiàng)應(yīng)用。

　　從單細(xì)胞到植株再生：胡蘿卜培植

　　果蠅發(fā)育模式：基因開發(fā)

　　動(dòng)物中同源異型基因：是發(fā)育中最重要的，又具相當(dāng)保守性。

　　Flower：花器官雖然形態(tài)、各異，但基本結(jié)構(gòu)一樣。

　　ABCMODEL：A：SEPALS B與A：PETALS C與B：STAMENS

　　C：CARPELS

　　去掉A后，依次為：CARPELS、STAMENS、STAMENS、CARPELS

　　去掉C后，依次為：SEPALS、PETALS、

　　去掉B后，依次為：SEPALS、SEPALS 、PARPELS、CARPELS

　　三、腦科學(xué)研究

　　　 大腦是幾百億個(gè)神經(jīng)元組成的一個(gè)龐大的信息處理系統(tǒng)，通過復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，達(dá)到語言記 憶，認(rèn)認(rèn)和情感的功能，腦科學(xué)研究是認(rèn)識大腦的工作原理，揭示大腦的奧秘。

　 研究方面：

　　· 認(rèn)識腦——闡明大腦功能

　　· 保護(hù)腦——征服腦疾病

　　· 創(chuàng)造腦——開發(fā)仿腦計(jì)算機(jī) 腦科學(xué)研究

　　· 闡明腦功能活動(dòng)的基本過程

　　 · 闡明腦發(fā)育，分化和神經(jīng)元消元的機(jī)理

　　· 中樞神經(jīng)損傷的修復(fù)及再生機(jī)理，神經(jīng)系統(tǒng)疾病(老年神經(jīng)系統(tǒng)疾病，毒品成癮、神經(jīng)系 統(tǒng)與免疫)

　　· 腦的高級功能(感知，運(yùn)動(dòng)控制學(xué)習(xí)記憶情緒，語言，意識) 四、生物對環(huán)境的適應(yīng)

　　· 生物對環(huán)境變化的應(yīng)答：變化來適應(yīng)環(huán)境

　　· 信號傳導(dǎo)：環(huán)境因素變化怎樣轉(zhuǎn)變成生物信號 · 生物多樣性與環(huán)境：研究生物多樣性衍化規(guī)律及環(huán)境對生物生長的影響。

　　五、生物工程 　

　　· 農(nóng)業(yè)：培養(yǎng)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)抗病蟲和逆境條件的動(dòng)植物品種克隆動(dòng)物。

器官移植：疾病診斷技術(shù)

　　· 環(huán)境：污染物處理 如在土壤中植入一些吸收重要屬及對農(nóng)作物生長有在的元素的東西。

這方面的例子有很多很多：
中國水稻育種就實(shí)現(xiàn)了兩次大幅增產(chǎn)。

轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物：
1983年首例轉(zhuǎn)基因植物成功。1986年，請首先進(jìn)行大田試驗(yàn) 1997年全球轉(zhuǎn)基因作物田間試驗(yàn)已(達(dá)25000例) 1986年全球種植280萬公頃，97年增至250萬公頃，98年增到2780萬公頃。

還有棉花、蓄茄、高水稻，彌猴桃，轉(zhuǎn)基因魚方面的例子。生物醫(yī)藥產(chǎn)物。

全球藥品銷售：
1997年2200億美元 預(yù)計(jì)2000年：3300億美元 2010年6000億美元 國外大公司利潤271-35% 我國：1997年 1100億人民幣 預(yù)計(jì)2000年 1500億人民幣 生物工程藥物：
Epoisn (Erygthvopoietin)紅細(xì)胞生成素，美國Amgenwc公司每年生產(chǎn)3磅，每磅10億美元( 黃金價(jià)格20萬倍)，促進(jìn)血球的形成

　　· Angiostaion：血清中分離獲得，抑制腫瘤表面毛細(xì)血管的形成抗腫瘤藥物。

　　· 人alfa-16干擾素 973-農(nóng)業(yè)領(lǐng)域 973-人口與健康領(lǐng)域 973-資源環(huán)境領(lǐng)域 973-生命科學(xué)前沿領(lǐng)域 正在醞釀中的：DNA芯片，生物信息工程

　　· 21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)

　　· 生命科學(xué)已成為各門科學(xué)共同探討的目標(biāo)

　　· Life sciece for beter lite

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