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- 回顾历史,展望未来
系统生物学,自1999年以来,国际上存在4大辩论,在前面实际上,都已经论述过了,这里是总结。
1、生理学与遗传学
- Physiological genetics与Systems of physiology:
争辩的观点,1864年贝尔纳论述实验医学,其中,已经提出机体的体液稳态概念,一般来说科学的系统论是为起点,20世纪80年代,我也是开始于这个观点和坎农的生理学研究;但是,系统生物学是在系统的科学理论,一般系统论、控制论和信息论建立起来之后,再反过来应用于生物学研究而提出,同时,我90年代提出系统医学和系统遗传学,已经参照了系统生理学、生物控制论和神经网络等研究,关键转换在医学遗传学的生理学、生物化学,以及神经系统疾病的遗传学研究,这是建立在生理学基础上的概念,却并不等同于生理学。90年代我的文章已经论述,这里涉及到“社会-心理-生物”医学模式和神经-内分泌、免疫与基因-蛋白质、代谢系统的相互调控,尤其遗传与心理的双向调控生物机体、机能发育和疾病发生过程。
然而,系统生物学1968年提出到1993年没有再次提及,原因之一是贝塔朗菲在一般系统论中已经论述理论生物学的系统论、整体和数学方法,甚至计算机方法的开放生物系统研究概念;因而,生物控制论、生物化学系统论和数学、计算生物学等,都以理论生物学为学科发展。
2、系统论与生物系统
- Systems theory与Bio-systems theory:
争辩的观点,论述存在2类起源的系统生物学概念,一个是系统论为导向,一个是以生物系统研究为导向,这个现象在贝塔朗菲论述的系统论方法研究开放生物系统,已经蕴含;但是,1992年我在论述系统医药学时,感觉到即使艾根的分子信息进化超循环理论,仍然在生物医学研究中乏力,必须采用操作性更强的图论、拓扑学和结构论方法,也就是中医药的经络非实体的机能数学模型来研究,进而,转换到生物系统理论的研究,也就是生物分子、细胞和器官的图式、结构和拓扑模型等,包括,神经网络系统、血管树状结构等,其中,典型的是植物微管系开环拓扑结构、动物消化系统开环和循环系统闭环结构等。
因而,神经网络、内分泌和免疫系统,生物化学代谢网络、基因调控和信号传导网络等,在系统结构、稳态、调控和节律与形态发生转换等,成为生物系统网络研究的发展方向。
3、组学表达谱与计算机模拟
- Experimental biology与Computational biology:
争辩的观点,论述胡德与北野宏明都用系统生物学的词汇,却表达不同的学科内容,提出应该找到一个统一的概念,也有论述不能以功能基因组学、生物信息学来代替系统生物学研究的观点,还有论述已经开展了半个世纪的生物分子相互作用研究,系统生物学不是基因组学和生物分子的结构概念,而应该是结构建模型的系统方法,提出生物化学、代谢网络的系统论和控制论研究,以及代谢工程研究等都早已是系统生物学研究等;然而,20世纪的神经网络和生物化学、代谢网络等研究,尽管是分子相互作用和细胞通讯等生物系统研究,却局限于理论生物学的数学和计算机方法,也是系统生物学词汇到20世纪90年代没再用的原因。
世纪之交,系统生物学是在理论与实验层面,而且,1996年-1999年我的倡导都是计算生物学与实验生物学,包括,分子生物技术与生物信息技术的整合研究,由1996年倡导的生物系统理论与系统生物工程转换到1999年的生物系统的科学与工程偶合概念,也就是在系统生物学是系统论与实验、计算方法学科整合,在系统生物工程是生物系统设计(以微电子学原理或分子电路概念)与计算机辅助设计、转基因生物等技术集成。
4、化学合成与工程设计
- Synthetic systems与Engineering of bio-systems:
争辩的观点,合成生物学也存在2类概念,法国化学家1912年论述的概念是一类,包括,20世纪米勒的化学合成氨基酸等生物分子,化学生物学家合成人工xDNA分子等。约1996年我在北京也在一生物技术公司报刊《生命工程》上发表过多肽核酸国际进展的介绍,1999年将系统生物工程转换到生物系统的工程,并论述生物体的实证与综合思维,也就是实验方法与系统方法的结合概念。20世纪70-80年代在DNA基因重组技术发展时,也有科学家采用合成生物学词汇来表述;然而,在21世纪初,形成的第2类概念是生物系统的工程生物学概念,人工生物系统的设计与合成,归属在系统生物学的基因工程概念。
因为,20世纪的合成生物学也出现在计算机科学,软件的合成、影视技术的合成等,以及合成一词也最早在康德的知识合成里使用,这是欧洲系统思维的起点,也是综合哲学和系统科学并行发展的原因,也就是说合成生物学的是系统思维,而且,不同于系统一词使用在于工程学或人工概念的合成或组装,也就在化学合成与生物工程层面走向合一。
结论:尽管,国际科学界,至今发表大量论述或争议系统生物学学科体系中存在一些多层次含义;然而,也就是正负或阴阳合一的整体。
附:文明历史的探索
起点,梅森《自然科学史》、丹皮尔《科学史及其与哲学和宗教的关系》和萨顿、李约瑟等科学史著作。
得出 – 埃及-巴比伦文明、轴心时代、中国文明、欧洲-美洲文明等4代文明和近现代4次科技与3次产业革命。
其中,希腊-拜占庭、印度和以色列-波斯、华夏-秦汉等构成4大经典文化,在古代中国 – [曲阜-商丘-开封-登封-襄阳]和近现代欧洲– [意大利-法国-德国-荷兰-英国](阿拉提、查理曼帝国区域)形成类同的轴心模式等文化中心。
地理发现,欧洲向东、南、西扩展到俄国、南美和北美-澳洲,从而进入环太平洋文明。
中国,形成[山东-河南-河北-山西]、[湖北-安徽-江苏-浙江]、[广东-湖南-江西-福建]和东北、西北、西南等区域文化。
-(探索与思考)-
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