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系统与合成生物学 – 机理与设计

已有 3893 次阅读 2013-6-14 19:26 |个人分类:科学|系统分类:科普集锦| 方法, 系统生物学, 体系, 合成生物学

20世纪80年代后期,写完系统综合理论的结构论和形成系统生物学与医药学等概念时,并论述实验化学和系统心理学为方法切入,其时,读到R.Rosen的系统分层理论和方程式;但是,并不知道R.Rosen和Mesarovic D.编辑出版的系统论与生物学论文集中Mesarovic D.提出了“systems biology”词汇,也不知道1958 年Parry J. B.提出“systems psychology”概念和词汇,这是2010年考证历史和检索文献时得知。

其实,作为生物学系的学生,由于“systematic biology”和“systematics”而导致困惑很长时间采用什么词汇更合适,比如“structure”、“pattern”和“biosystem”等;但是,只能是“系统”为定语比较合适,而“biosystem science and engineering”只需重新定义基本是原有概念的逻辑延伸,即,从生态系统到器官、细胞和分子系统层次,以及理论和实验、计算与工程的研究方法。

在贝塔朗菲的一般系统论著作中详细论述了系统和整体、数学方法的开放生物系统研究,R.Rosen的数学或理论生物学论文,也清晰论述了系统的分层次理论;但是,在实证科学和科学哲学的研究中,得出实验与理论、分析与综合的方法论应用于生物系统科学,也就是生物信息技术和计算机软件、基因表达分析技术和转基因生物技术的方法整合,以及人工生物系统工程的计算机和微电子学原理、基因设计和遗传程序重编的技术集成等。

可以想象,胡德院士、北野宏明使用“systems biology”时,可能也未必知道1968年Mesarovic D.提出了“systems biology”词汇;但是,论述系统生物学的定义,却产生了一个局限性概念,即,实验与计算方法研究生物学的方法,也是分子生物学的研究方法,比如,胡德论述的实际上是omics实验的计算机数据处理,而北野宏明论述的是计算机软件的实验数据分析,因而实际上把方法描述成了学科本身,后来由于学术界的争论而得到修订,而E.Voit、DB.Kell、A-L.Barabási和Wolkenhauer O.等属于数学和理论方法。

1910年代“synthetic biology”词汇已经提出,70年代又表述为基因重组技术,2000年E.Kool重新提出为人工DNA的化学合成;然而,实际上,20世纪80年代在计算机科学也用到,如同电影合成技术的那个概念,更恰当于90年代论述系统医药学的“社会-心理-生物”医学模式和综合哲学,也就是系统科学方法的概念。

21世纪初,Collins J.、Knight T.和Endy D等都论述合成生物学的人工生物系统合成的工程系统生物学概念,以及模块设计,实际上分子模块概念来自Leibler S.的Modular Cell Biology论文,也就是分子系统的R.Rosen系统分层次概念,G.Church、文特尔、R.Weiss、AP.Arkin、J.Nielsen等都是偏重于生物系统的工程研究。

-(发现与发明.2)-



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