2004-1-12 18:44:00

21世纪生物学学科框架重建之我见  
－－－2004献给88的第一贴  
现在的生物学科架构是97年国务院学科评议组定下来的，这个架构对指导，规范学科的发展有积极的作用，但是现在这个架构对学科的发展的负面作用越来越大，它象指挥棒一样，指导高校进行科学研究，学科建设，学位授予，学科评估，重点学科评估等。如果架构不合理，对我国科学的发展是极其不利的。学科的发展也要与时俱进，也要不断的update。21世纪，生命科学将逐渐成为本世纪的领头科学。合理地作出生物学的新架构非常重要，因此，促使我写这篇文章。但是由于本人的学识所限，不一定合理，只希望本文能起到  抛砖引玉的作用。   
 
美国是既是世界科学的中心，又是生命科学的老巢。但美国却没有全国的学位委员会，也没有学科架构的概念，在美国学科的发展是顺其自然的。而我们国家却不同，要搞学科分类。其实我建议在985确立的34所高校里随便设立学科，连备案都不要搞了。但是，针对现在的现状，我们就事论事，谈学科的重新架构，重新shuffling，以便大家重新playing。
     
本文最主要的观点是要把生物学提高到一个门类的档次，脱离理学。成为一个学科门类。其次把生物学门类下设立六个一级学科：基础生物学、神经科学、进化与生态生物学、计 算生物学与生物信息学 、基因组学与结构生物学、系统生物学。  
  
学科设立的原则力求既要考虑合理性，又要考虑前瞻性。  
  
本文不是给上级打的报告，因此，我写得口语化一点，就象和各位谈心；有时为了让大家同意本人的观点，所以文字上不时带点鼓动性。下面分成13点，每一点都以一个学科的设立或者取消说明我的观点。  
  
1。把生物学从理学门类下的一个一级学科上升为一个学科门类：生物学（与农学和医学等并列了），今后的学位不再授理学学士，硕士，博士学位，而是授予生物学学士，硕士，博士学位。为了强调学科的交叉，我构想许多学科除了可以授予生物学学位外，还可以授予理学和工学学位，以体现学科的交叉性和包容性。现在的生物学学科架构和我的构想架构请见本文最下面虚线下的文字。  
  
2。把属于基础医学一级学科内的二级学科：免疫学纳入生物学门类，以适应免疫学在生命科学越来越重要的地位。  
  
3。把动物学砍掉，这是因为，事实上，基础生物学下大部分我们都在研究动物学，动物学中的形态学，系统发育，分类研究归并到系统发育与生物分类里面。  
  
4。把水生生物学砍掉，相应的研究纳入基础生物学的其他学科中。  
  
5。保留植物学。本来现在的三界分类（细菌、古细菌、真核生物）已经成为普遍接受的概念，其他5界，7界等分法没有意义了。因此，好象保留植物学没有什么意义了。但是现在的主流国际基础生物学大部分精力都放在动物学方面，如果不把植物学稍微突出一点，我们吃什么呢？光吃肉可不行啊，再说农学的基础主要还是植物学部分。因此植物学这个学科要保留。从生物多样性考虑，保护植物似乎更有很多值得研究的地方。从这方面考虑，我们也要保植物学这个学科。  
  
6。微生物保留和植物学保留的原因不同，微生物因为小，细菌、古细菌、真核生物中都有属于微生物的，而且研究微生物有它的自身特点，所以保留下来了。  
  
7。把原来的“生物化学与分子生物学”改为“生物化学与化学生物学”，这是因为分子生物学已经渗透到生物科学的每一个角落，事实上它的发展依赖于生物学科其他方向甚至工 程技术科学的发展。所以可以说，分子生物学就象微积分一样，是一种基础，一种概念，一种工具。因此分子生物学作为一个学科要化整为零了。而化学生物学将成为化学学科中的亮点，但是我们的生物学是21世纪的领头羊，因此要考虑把化学逐渐纳入生物科学的范畴，生物学要慢慢吃掉化学。诸位想想，诺贝尔化学奖其实经常授予搞生物的人，就足以说明问题了。  
  
8。生物物理学要拓宽原来的学科内涵，要强调和物理学的学科交叉研究。据说今年凭搞粒子通道拿诺贝尔化学奖那个Roderick MacKinnon（麦金龙）利用一年的学术假到Havard学量子物理学去了。我相信他不是考虑今后拿物理学奖，而是还想在生物领域取得更大的成绩，也许他以为物理学领域的核心量子物理可能会是他再创辉煌的尚方宝剑吧。再看看我们国家的郝柏林，张春庭，罗来复、唐孝威等从物理学皈依生物学门派，也多少能说明些问题吧。但是不要想象吃掉化学那样吃掉物理学，人家物理学是头大象咧，含8个二级学科
，例如凝聚态物理、声学、光学、无线电物理等那些东西吃下去会噎着的。生物学家们和物理学家们多一起坐酒吧，多共进午餐就可以了。但是如果他们要投入生物学这座大庙，一定要抬上大轿去迎接他们。  
  
9。把神经生物学提升到一级学科的档次。随着人类脑计划的实施，人类从根本上了解自身的的时机已经到了。连中国的非生物专业的科学家们，例如原浙大周昌乐（现在在厦门大学）等也在开始玩“情感计算”了。但是我相信，如果没有神经科学突破性进展，没有神经科学家的大力参与，他们的“情感计算”是玩不出什么花样的。再说神经科学近年来也取得了很大进展，我国本土科学家郭爱克提出的“脑的可塑性研究”就有世界级的水平。值得一提的是我们浙大的唐孝威院士是我国脑科学计划的主要倡导者之一，不过还没有听说有什么显眼的pubations。但愿他们是“慢工出细活”。越来越多的信息、计算机、数学、工程科学领域专家参与神经与认知科学的研究，这已经是一种不可逆转的潮流。因此，把神经科学提高级别，时机完全成熟了。例如浙大CAD&CG国家重点实验室就号称要搞生物信息，从他们邀请的几个专家来讲学看，其实他们想切入的是神经信息学和计算神经科学。这和我们一般理解的生物信息学内涵还是有差别的。但是他们切入神经科学，确实很合适，因为他们的图形图像技术在国际上也算小有名气，在国内可以算独霸江湖吧。而现在的神经生物学数据的分析与建模的数据大部分是脑功能成像的图像数据。看来彭群生，鲍虎军等牛人们要率领他们的弟兄们要浩浩荡荡地杀进生物学王国了。  
在神经科学的二级学科里，设4个二级学科，常规的试验神经科学我们叫它基础神经科学，其他三个二级学科是以计算为主的，其中神经信息学与计算神经生物学是一对孪生兄弟，但是分工是不同的，前者着重为基础神经科学提供信息服务，后者强调以计算的角度并以海量的试验数据为基础探索神经科学。
10。把进化与生态生物学提升到一级学科档次。长期以来，在我们国家进化研究被忽视，被小看，甚至曾经被人当成异端学说。这种局面不能再进行下去了。其实我们已经看到了曙光。前几个月，复旦大学成立了生态与进化生物学系，上个月搞进化和生物多样性研究闻名的张亚平博士被评为中科院院士，他可是个仅仅37岁的小伙子哦。  
进化生物学是生物科学的核心理论，我们不仅不能小看它，还要把它奉为上宾。进化，发育，遗传的大统一是我们21世纪生物学家的最崇高的使命。进化生物学开始进入试验验证，不仅进行定性而且进行定量研究的新阶段。这和近年来分子古生物学，分子进化工程，基因组学的发展分不开的。中国的一些科学家也开始搞起了生物“DNA试管进化”，例如北 大的欧阳颀等。  
就我本人的感受，我现在尝试搞点比较基因组学研究，发现进化知识不够，举步维艰啊。而且，我们会发现，生物学的每个学科和进化的联系越来越多了，进化生物学是整个生物学的历史，是生命哲学的40多亿年艰难而又辉煌历程的博大精深的积淀。培根说“读史使人明智”，你不读生物进化这部历史，你能明智吗？你能把生物学搞好？ 话说到这个份上，把进化生物学提到一级学科来，诸位还有意见吗？  
11。计算生物学和生物信息学是一对孪生姐妹，与神经科学里面的相仿，前者强调以计算的角度并以海量的试验数据为基础探索生物科学，后者着重为基础生物学提供信息服务。把“计算生物学与生物信息学”提到一级学科的档次，估计反对的人不会太多。持反对意见的好同志啊，我更要危言耸听地告诉你，十多年后，生物科学将变成以信息处理为主的科学。如果现在不顺应这个潮流，将有一大批生物学家都要变成傻瓜，如果不跟上潮流， 今日的cell，scinece，nature的paper machine们,明天就会饱受江郎才尽的滋味。  
也许你就不信这个邪，但我必须告诉你，到今天为止（2004.1.1），人类已经完成169种生物的测序（包括细菌131，古细菌17，真核生物21），正在进行的有771种（包括细菌389，古细菌22，真核生物360），要是测序成本降到1000RMB/基因组。那么数据的潮水，会淹没生物科学每个实验室的每一个角落，还有农场，医院...当你必须拿着光盘（也许没有必要拿，在网上咧）去医院看一个简单的感冒时，你才会醒悟吗？  
那时候，会有更多的试验生物学家转行搞计算生物学，以及大批计算机、数学、物理、化学、工程技术科学家扑进生物科学的汪洋大海，成为时代的弄潮儿。大批昔日的非生物学家反客为主，成为一个个以为自己已经执生物科学之牛耳的踌躇满志的PI。  
也许说的是有些夸张了点。但是，远的不说，就说IBM一个地地道道的IT企业，他为什么要送浙大价值四，五百万人民币的计算机搞生物信息学研究。企业以追求利润最大化为目标，难道他们疯了吗？他们没有疯，他们以战略家的眼光看到了生物信息领域的巨大的商机。  
话说到这里，由于这段文字的读者大部分还是搞生物的，看了这些文字肯定很不舒服，多有冒犯，请原谅。  
  
12。“基因组学和结构生物学”也是一对好兄弟。××组学，×××组学等等名词已经泛滥成灾。其实什么“组学”都可以纳入“基因组学和结构生物学”框架。但是我们必须看到“基因组学和结构生物学”不是包治百病的灵丹妙药。尽管它确实很重要，例如，我们做比较基因组学研究，搞同源分析，把人类的某某致病基因回溯到线虫，酵母，甚至一个古细菌中，找到它们的同源蛋白质，然后在进一步做试验研究。但是遵循一条从：序列－－结构－－功能的研究路子就想一走到底，那我必须对你说，前面是死胡同！因为基因和 
基因之间，蛋白质和蛋白质之间，基因和蛋白质之间，是网状结构的复杂系统。因此，基因组学和结构生物学的研究只是为系统生物学（systems biology）准备一些建筑材料而已，要盖起生命科学大厦还要靠“系统生物学”。  
在我们浙大，很多老师都号称在搞基因组学，我只想在这里提一个人的名字，张子张教授 
，他是个“海龟”，他在沃森基因组研究院下设立基因组化学（genochemistry）研究所，
希望建立起基因组化学这个学科。真诚地希望他能有所作为。  
13。上面的说明我们阐述了系统生物学的重要性。因此在一个一级学科里把系统生物学列进去，它是当之无愧的。生物学将逐渐走一条从：相互作用－－复杂系统－－功能的道路 。只不过这门学科难那！因为在上世纪末期，几乎每个学科都遭遇了非线性复杂系统问题。尤其是系统科学，在复杂系统面前几乎使得大部分系统科学家都感到黯然神伤。但是有几个诺贝尔奖获得者敢于直面这一严酷的现实，另起炉灶，在美国西南部建立了非政府，非营利的一个研究所，专门研究复杂自适应系统，叫santa fe Institute。他们现在除了 
搞社会复杂系统，经济复杂系统，人工生命外，也搞基因组学的研究。  
欢迎各位批评指正，并祝新年快乐，万事如意。 

于浙大玉泉 21舍    
2004.1.1  
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现生物学学科框架：  
  
0710 生物学  
071001 植物学  
071002 动物学  
071003 生理学  
071004 水生生物学  
071005 微生物学  
071006 神经生物学  
071007 遗传学  
071008 发育生物学  
071009 细胞生物学  
071010 生物化学与分子生物学  
071011 生物物理学  
071012 生态学  
  
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我所构想的生物学框架：  
  
生物学  
01 基础生物学  
0101生理学  
0102免疫学  
0103细胞生物学  
0104发育生物学  
0105遗传学  
0106微生物学  
0107生物化学与化学生物学（可授予生物学或理学学位）  
0108生物物理学          （可授予生物学或理学学位）  
1009植物学  
  
02神经科学            
0201基础神经生物学  
0202神经信息学       （可以授予生物学、理学、工学学位）  
0203计算神经生物学   （可以授予生物学、理学、工学学位）  
0204神经与认知生物学 （可授予生物学或理学学位）  
  
03进化与生态生物学  
0301生态学  
0302进化生物学  
0303系统发育与生物分类  
  
04计算生物学与生物信息学   
0401计算生物学 （可以授予生物学、理学、工学学位）  
0402生物信息学 （可以授予生物学、理学、工学学位）  
  
05基因组学与结构生物学    
0501基因组学   （可以授予生物学、理学、工学学位）  
0502结构生物学 （可以授予生物学、理学、工学学位）  
  
06系统生物学   （可以授予生物学、理学、工学学位）  
（暂不设二级学科）