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从实验、分子到系统生物学

已有 2924 次阅读 2012-10-18 09:48 |个人分类:2012|系统分类:海外观察| 历史, 生物学, 生物工程, 医学, 遗传学

- 1976-201236年探索与思考

1963J.B.S.Haldane在题为人类种族在未来二万年的生物可能性演讲上,采用克隆(Clone)”的术语。1963年洛伦兹发表非线性科学的蝴蝶效应。

如何解答 - 生命细胞的起源、进化与发育的生物系统机理?

我几次离开理科:一是任教时期阅读哲学为探讨心理-生物科学方法与理论,二是在英国研究宗教和艺术(要理解西方哲学和文化必读),三是回国探索文特尔和贝尔实验室模式的研究型企业涉及社会与经济学。

1992年到1994年,我已经发表系统医药学、系统遗传学与系统生物工程的概念和模型及其结构理论,故而1996年在转基因动物研讨会上讲演了遗传学与转基因技术的系统科学方法 - 包括转基因禽类输卵管生物反应器。那时,我已经认为孟德尔遗传学模式和新达尔文进化理论有局限,从国内到国外我都在争论系统遗传学与分子、孟德尔遗传学。1997年我GPCR脂类分子感受点和信号传导研究,以连续诱变的实验筛选到高抗药细胞系论证了我的观点 - 但依然很难被接受;所以,1999年的元月建立网站(biosystem network)和国际大规模通讯倡导计算生物学与实验生物学结合的系统生物科学与工程研究生物系统与人工生物系统 - 并配以转基因与仿生学结合和细胞内分子电子线路图,来表达从实证到综合(synthetic)的生物医学概念。

系统生物学与合成生物学(2000Kool重新提出)就是以1999-2000年在国际上迅速兴起。2001年国际上几乎同时发表分别以理论、实验、计算和工程方法的系统生物学论文,象征正式进入生物系统的研究时代。2002年到2003年胡德和北野宏明论述实验与计算方法整合的生物系统研究,2003年科林斯和KnightEndy等论述了其工程学方法的人工生物系统概念。

百年诺贝尔奖,化学和医学涉及到生物学,生物化学是交叉学科,化学奖包括有关生物分子结构、合成与反应机理的化学与物理学研究,心理学以神经科学机理研究与疾病等研究一样属于医学奖范围。系统科学相关的有普利高津的耗散结构论、艾根的分子动力学获化学奖,而突变论的形态发生学研究获数学普利策奖。克隆动物、细胞发育与去分化(iPS)细胞等的研究均已经是进入系统遗传学的门径C.Nuslein-Volhard等图式形成的基因调控和S.Brenner的细胞凋亡研究等已经采取系统方法的基因突变研究,iPS细胞一个重要概念就是基因调控网络,也就是说生物进化与发育 - 以细胞为模型的研究必然是多基因网络系统和多基因转基因技术与设计的研究路径。

在国内90年代,我们筹建转基因动物学会挂靠在中科院发育所是童第周实验室的原因,还微生物所是中国最早引进基因合成、测序和和生物信息软件与互联网检索等技术,3个方面的技术加系统科学方法成为系统遗传学研究细胞发育与进化的遗传学机理;但是,目前,国际上大规模数量的系统生物学论文和数据似乎已经3个方面的技术和系统的数学模型远离了研究生物系统的机理了。
生物医学研究
从神经、内分泌到免疫机理,从基因调控、信号传导到细胞周期、细胞发生和生物工程等研究,可以看出系统遗传学与合成生物学 细胞发育、分化等的基因调控网络与多基因转移、人工基因组合成等研究,将成为未来的发展趋势。

20121017日)



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