現在的生物學科架構是97年國務院學科評議組定下來的,這個架構對指導,規範學科的發展有積極的作用,但是現在這個架構對學科的發展的負面作用越來越大,它象指揮棒一樣,指導高校進行科學研究,學科建設,學位授予,學科評估,重點學科評估等。如果架構不合理,對我國科學的發展是極其不利的。學科的發展也要與時俱進,也要不斷的update。21世紀,生命科學將逐漸成為本世紀的領頭科學。合理地作出生物學的新架構非常重要,因此,促使我寫這篇文章。但是由於本人的學識所限,不一定合理,只希望本文能起到 拋磚引玉的作用。
美國是既是世界科學的中心,又是生命科學的老巢。但美國卻沒有全國的學位委員會,也沒有學科架構的概念,在美國學科的發展是順其自然的。而我們國家卻不同,要搞學科分類。其實我建議在985確立的34所高校里隨便設立學科,連備案都不要搞了。但是,針對現在的現狀,我們就事論事,談學科的重新架構,重新shuffling,以便大家重新playing。
本文最主要的觀點是要把生物學提高到一個門類的檔次,脫離理學。成為一個學科門類。其次把生物學門類下設立六個一級學科:基礎生物學、神經科學、進化與生態生物學、計 算生物學與生物信息學 、基因組學與結構生物學、系統生物學。
學科設立的原則力求既要考慮合理性,又要考慮前瞻性。
本文下面分成13點,每一點都以一個學科的設立或者取消說明我的觀點。
1。把生物學從理學門類下的一個一級學科上升為一個學科門類:生物學(與農學和醫學等並列了),今後的學位不再授理學學士,碩士,博士學位,而是授予生物學學士,碩士,博士學位。為了強調學科的交叉,我構想許多學科除了可以授予生物學學位外,還可以授予理學和工學學位,以體現學科的交叉性和包容性。現在的生物學學科架構和我的構想架構請見本文最下面虛線下的文字。
2。把屬於基礎醫學一級學科內的二級學科:免疫學納入生物學門類,以適應免疫學在生命科學越來越重要的地位。
3。把動物學砍掉,這是因為,事實上,基礎生物學下大部分我們都在研究動物學,動物學中的形態學,系統發育,分類研究歸併到系統發育與生物分類裡面。
4。把水生生物學砍掉,相應的研究納入基礎生物學的其他學科中。
5。保留植物學。本來現在的三界分類(細菌、古細菌、真核生物)已經成為普遍接受的概念,其他5界,7界等分法沒有意義了。因此,好象保留植物學沒有什麼意義了。但是現在的主流國際基礎生物學大部分精力都放在動物學方面,如果不把植物學稍微突出一點,我們吃什麼呢?光吃肉可不行啊,再說農學的基礎主要還是植物學部分。因此植物學這個學科要保留。從生物多樣性考慮,保護植物似乎更有很多值得研究的地方。從這方面考慮,我們也要保植物學這個學科。
6。微生物保留和植物學保留的原因不同,微生物因為小,細菌、古細菌、真核生物中都有屬於微生物的,而且研究微生物有它的自身特點,所以保留下來了。
7。把原來的“生物化學與分子生物學”改為“生物化學與化學生物學”,這是因為分子生物學已經滲透到生物科學的每一個角落,事實上它的發展依賴於生物學科其他方向甚至工 程技術科學的發展。所以可以說,分子生物學就象微積分一樣,是一種基礎,一種概念,一種工具。因此分子生物學作為一個學科要化整為零了。而化學生物學將成為化學學科中的亮點,但是我們的生物學是21世紀的領頭羊,因此要考慮把化學逐漸納入生物科學的範疇,生物學要慢慢吃掉化學。諸位想想,諾貝爾化學獎其實經常授予搞生物的人,就足以說明問題了。
8。生物物理學要拓寬原來的學科內涵,要強調和物理學的學科交叉研究。據說今年憑搞粒子通道拿諾貝爾化學獎那個Roderick MacKinnon(麥金龍)利用一年的學術假到Havard學量子物理學去了。我相信他不是考慮今後拿物理學獎,而是還想在生物領域取得更大的成績,也許他以為物理學領域的核心量子物理可能會是他再創輝煌的尚方寶劍吧。再看看我們國家的郝柏林,張春庭,羅來復、唐孝威等從物理學皈依生物學門派,也多少能說明些問題吧。但是不要想象吃掉化學那樣吃掉物理學,人家物理學是頭大象咧,含8個二級學科,例如凝聚態物理、聲學、光學、無線電物理等那些東西吃下去會噎着的。生物學家們和物理學家們多一起坐酒吧,多共進午餐就可以了。但是如果他們要投入生物學這座大廟,一定要抬上大轎去迎接他們。
9。把神經生物學提升到一級學科的檔次。隨着人類腦計劃的實施,人類從根本上了解自身的的時機已經到了。連中國的非生物專業的科學家們,例如原浙大周昌樂(現在在廈門大學)等也在開始玩“情感計算”了。但是我相信,如果沒有神經科學突破性進展,沒有神經科學家的大力參與,他們的“情感計算”是玩不出什麼花樣的。再說神經科學近年來也取得了很大進展,我國本土科學家郭愛克提出的“腦的可塑性研究”就有世界級的水平。值得一提的是我們浙大的唐孝威院士是我國腦科學計劃的主要倡導者之一,不過還沒有聽說有什麼顯眼的pubations。但願他們是“慢工出細活”。越來越多的信息、計算機、數學、工程科學領域專家參與神經與認知科學的研究,這已經是一種不可逆轉的潮流。因此,把神經科學提高級別,時機完全成熟了。例如浙大CAD&CG國家重點實驗室就號稱要搞生物信息,從他們邀請的幾個專家來講學看,其實他們想切入的是神經信息學和計算神經科學。這和我們一般理解的生物信息學內涵還是有差別的。但是他們切入神經科學,確實很合適,因為他們的圖形圖像技術在國際上也算小有名氣,在國內可以算獨霸江湖吧。而現在的神經生物學數據的分析與建模的數據大部分是腦功能成像的圖像數據。看來彭群生,鮑虎軍等牛人們要率領他們的弟兄們要浩浩蕩蕩地殺進生物學王國了。
在神經科學的二級學科里,設4個二級學科,常規的試驗神經科學我們叫它基礎神經科學,其他三個二級學科是以計算為主的,其中神經信息學與計算神經生物學是一對孿生兄弟,但是分工是不同的,前者着重為基礎神經科學提供信息服務,後者強調以計算的角度並以海量的試驗數據為基礎探索神經科學。
10。把進化與生態生物學提升到一級學科檔次。長期以來,在我們國家進化研究被忽視,被小看,甚至曾經被人當成異端學說。這種局面不能再進行下去了。其實我們已經看到了曙光。前幾個月,復旦大學成立了生態與進化生物學系,上個月搞進化和生物多樣性研究聞名的張亞平博士被評為中科院院士,他可是個僅僅37歲的小伙子哦。
進化生物學是生物科學的核心理論,我們不僅不能小看它,還要把它奉為上賓。進化,發育,遺傳的大統一是我們21世紀生物學家的最崇高的使命。進化生物學開始進入試驗驗證,不僅進行定性而且進行定量研究的新階段。這和近年來分子古生物學,分子進化工程,基因組學的發展分不開的。中國的一些科學家也開始搞起了生物“DNA試管進化”,例如北 大的歐陽頎等。
就我本人的感受,我現在嘗試搞點比較基因組學研究,發現進化知識不夠,舉步維艱啊。而且,我們會發現,生物學的每個學科和進化的聯繫越來越多了,進化生物學是整個生物學的歷史,是生命哲學的40多億年艱難而又輝煌歷程的博大精深的積澱。培根說“讀史使人明智”,你不讀生物進化這部歷史,你能明智嗎?你能把生物學搞好? 話說到這個份上,把進化生物學提到一級學科來,諸位還有意見嗎?
11。計算生物學和生物信息學是一對孿生姐妹,與神經科學裡面的相仿,前者強調以計算的角度並以海量的試驗數據為基礎探索生物科學,後者着重為基礎生物學提供信息服務。把“計算生物學與生物信息學”提到一級學科的檔次,估計反對的人不會太多。持反對意見的好同志啊,我更要危言聳聽地告訴你,十多年後,生物科學將變成以信息處理為主的科學。如果現在不順應這個潮流,將有一大批生物學家都要變成傻瓜,如果不跟上潮流, 今日的cell,scinece,nature的paper machine們,明天就會飽受江郎才盡的滋味。
也許你就不信這個邪,但我必須告訴你,到今天為止,人類已經完成169種生物的測序(包括細菌131,古細菌17,真核生物21),正在進行的有771種(包括細菌389,古細菌22,真核生物360),要是測序成本降到1000RMB/基因組。那麼數據的潮水,會淹沒生物科學每個實驗室的每一個角落,還有農場,醫院...當你必須拿着光盤(也許沒有必要拿,在網上咧)去醫院看一個簡單的感冒時,你才會醒悟嗎?
那時候,會有更多的試驗生物學家轉行搞計算生物學,以及大批計算機、數學、物理、化學、工程技術科學家撲進生物科學的汪洋大海,成為時代的弄潮兒。大批昔日的非生物學家反客為主,成為一個個以為自己已經執生物科學之牛耳的躊躇滿志的PI。
也許說的是有些誇張了點。但是,遠的不說,就說IBM一個地地道道的IT企業,他為什麼要送浙大價值四,五百萬人民幣的計算機搞生物信息學研究。企業以追求利潤最大化為目標,難道他們瘋了嗎?他們沒有瘋,他們以戰略家的眼光看到了生物信息領域的巨大的商機。
12。“基因組學和結構生物學”也是一對好兄弟。××組學,×××組學等等名詞已經泛濫成災。其實什麼“組學”都可以納入“基因組學和結構生物學”框架。但是我們必須看到“基因組學和結構生物學”不是包治百病的靈丹妙藥。儘管它確實很重要,例如,我們做比較基因組學研究,搞同源分析,把人類的某某致病基因回溯到線蟲,酵母,甚至一個古細菌中,找到它們的同源蛋白質,然後在進一步做試驗研究。但是遵循一條從:序列--結構--功能的研究路子就想一走到底,那我必須對你說,前面是死胡同!因為基因和基因之間,蛋白質和蛋白質之間,基因和蛋白質之間,是網狀結構的複雜系統。因此,基因組學和結構生物學的研究只是為系統生物學(systems biology)準備一些建築材料而已,要蓋起生命科學大廈還要靠“系統生物學”。
13。上面的說明我們闡述了系統生物學的重要性。因此在一個一級學科里把系統生物學列進去,它是當之無愧的。生物學將逐漸走一條從:相互作用--複雜系統--功能的道路 。只不過這門學科難那!因為在上世紀末期,幾乎每個學科都遭遇了非線性複雜系統問題。尤其是系統科學,在複雜系統面前幾乎使得大部分系統科學家都感到黯然神傷。但是有幾個諾貝爾獎獲得者敢於直面這一嚴酷的現實,另起爐灶,在美國西南部建立了非政府,非營利的一個研究所,專門研究複雜自適應系統,叫santa fe Institute。他們現在除了搞社會複雜系統,經濟複雜系統,人工生命外,也搞基因組學的研究。
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現生物學學科框架:
0710 生物學
071001 植物學
071002 動物學
071003 生理學
071004 水生生物學
071005 微生物學
071006 神經生物學
071007 遺傳學
071008 發育生物學
071009 細胞生物學
071010 生物化學與分子生物學
071011 生物物理學
071012 生態學
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我所構想的生物學框架:
生物學
01 基礎生物學
0101生理學
0102免疫學
0103細胞生物學
0104發育生物學
0105遺傳學
0106微生物學
0107生物化學與化學生物學
0108生物物理學
0109植物學
02神經科學
0201基礎神經生物學
0202神經信息學
0203計算神經生物學
0204神經與認知生物學
03進化與生態生物學
0301生態學
0302進化生物學
0303系統發育與生物分類
04計算生物學與生物信息學
0401計算生物學
0402生物信息學
05基因組學與結構生物學
0501基因組學
0502結構生物學
06系統生物學