潘锋

    2017年11月2日，中国科学院科技戰略咨询研究院等单位在北京举办“研究前沿：合成生物学专题论坛”，论坛邀请中国科学院院士、中国科学院上海生命科学研究院赵国屏研究员做了题为《合成生物学——工程化的科学研究，“会聚”的创新范式》的主题报告。赵国屏研究员在接受记者采访时表示，合成生物学是一门新兴的交叉学科，其颠覆性的技术创新和工程化研究的概念，不仅让人类“可以像组装机器一样装配新型生命系统”的理想变为可能和现实，更因生命科学研究进入“大数据”时代数据密集型范式的机遇，形成了“会聚研究”的革命态势，为人类追求自身、环境乃至社会健康发展拓展了能力提升的广阔空间。

    生命科学的三次革命

    赵国屏研究员说，从宇宙的角度看，生物和生命活动所涉及的空间和时间尺度都是那么的“微不足道”；然而从人类的角度看，自然界与自身息息相关的那部分都是“有生命”的，这就是生物学最基本的研究对象。从生物学领域向微观延伸，便是化学所要研究的分子、原子以及物理学所要研究的基本粒子；向宏观延伸，则涵盖了天文学和地学两大学科。与各门学科一样，生物学起步于观测和描述。由于生命现象自身的复杂性，20世纪之前虽然人们在对细胞的形态观察、对遗传的规律认识、对生物进化的概念理解上有所突破，但生物学整体上未能实现向研究其普遍的构成本质及运动规律的“生命科学”的飞跃。20世纪以来，微观层面的生物化学、细胞遗传学、细胞生物学和发育生物学，以及宏观层面的生态学和进化生物学等相继得到发展，推动了生物学从以分类描述为特征的传统科学，向以机制研究为核心的现代生命科学的转变。以此为基础，20世纪中叶以来，生命科学研究在技术、认知和能力方面爆发了三次革命。

    赵国屏研究员介绍，生命科学的第一次革命是分子生物学。1953年DNA双螺旋结构的解析，不仅在分子水平上明确了遗传物质，而且迅速确定了DNA自我复制传承遗传信息，和“从DNA到mRNA到蛋白质”的这一遗传“中心法则”。同时，一系列可用于精准操控核酸的酶与载体的发现及其相关转化技术的发明和应用，最终促成了以遗传的中心法则以及DNA重组技术为标志的分子生物学革命，由此极大地推动了人类对生命运动规律的认识。20世纪70年代起，结合对基因表达调控的认识，实现了在一定程度上对生命过程的模拟或改造，形成了以分子生物学技术为基础的新一代生物工程。

    生命科学的第二次革命是基因组学。鉴于肯尼迪“向肿瘤宣战”计划的失败，Renato Dulbecco于1986年发表具有历史意义的《肿瘤研究的转折点：人类基因组测序》一文，提出“如果我们想更多地了解肿瘤 ......