生命科學(xué)的時代來了嗎?

昨天開幕的華為第19屆全球分析師大會上,華為基于“信息技術(shù)將以超過十年百倍速度增長”這一思考基礎(chǔ),聚焦“未來探索、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、數(shù)字化與低碳化”等話題,提出了面向未來的10個問題和挑戰(zhàn)。
生命科學(xué)問題在這次大會上多次出現(xiàn),可謂是英雄所見略同。生命科學(xué)已經(jīng)成為了許多人的共識,許多業(yè)界頂級巨頭們都在發(fā)出類似的呼聲,這代表了一種趨勢。
這次華為一共提到兩個基礎(chǔ)問題,有一個是生命科學(xué)相關(guān)的;而八個前沿技術(shù)挑戰(zhàn)里,也有兩個和生命科學(xué)相關(guān)。事實上,學(xué)界可能是更早反應(yīng)過來的。
今天就來和大家說說生命科學(xué)相關(guān)的知識。

01,生命科學(xué)在加速

以學(xué)術(shù)界最知名的獎項諾貝爾獎為例,在自然科學(xué)三大獎里,生理或醫(yī)學(xué)獎是百分之百頒給了生命科學(xué),而2000年以來,諾貝爾化學(xué)獎竟然有三分之二左右也頒給了生命科學(xué)領(lǐng)域。
如果說這是綜合的個人成果,那么最直接的學(xué)術(shù)前沿,簡直就是明白無誤的把精力投向了生命科學(xué)領(lǐng)域。
以學(xué)術(shù)界公認的綜合性頂級期刊Nature 和Science為例,如果你關(guān)注過他們的最新論文,會發(fā)現(xiàn),幾乎有一半的研究是關(guān)于生命科學(xué)的。

而早在2005年,為紀念創(chuàng)刊125周年,science編委會集合全人類頂級科學(xué)家的共同智慧,提出了125個重要前沿問題,在這些問題里,生命科學(xué)問題占了46%,如果加上認知科學(xué)的9%,那生命科學(xué)可以說是占據(jù)了半壁江山。

這些現(xiàn)象都在佐證一個事實:未來是生命科學(xué)的時代。
為什么是這些年提出,而不是更早的20世紀初或更早的時候?
這并非偶然,其實,這是技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。

02,生命科學(xué)的起步,是人類技術(shù)發(fā)展的必然

如果你對科學(xué)史比較了解,你或許會發(fā)出過疑問,為什么牛頓在17世紀就發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,拉瓦錫在18世紀命名了氧氣和氫氣,而直到19世紀達爾文才觀察并提出了進化論這種宏觀理論,更是到了20世紀人類才重新發(fā)現(xiàn)遺傳學(xué)并找到了人類遺傳物質(zhì)。

其實一個重要的原因在于,人們對科學(xué)的認知,總體上是從簡單體系到復(fù)雜體系的過程。
在數(shù)學(xué)高度發(fā)展的基礎(chǔ)上,通過數(shù)學(xué)來認知物理是早期物理的一個重要過程,也從基礎(chǔ)上解讀了這個世界的本質(zhì)是原子。
而在這個基礎(chǔ)之上,基于原子組合形成的分子世界認知,引領(lǐng)了化學(xué)時代。
生命科學(xué)呢?它是在復(fù)雜的化學(xué)分子基礎(chǔ)上的更加綜合的組成,有機分子之間復(fù)雜的生物反應(yīng),從分子到細胞到個體的越來越多樣化綜合性的復(fù)雜系統(tǒng),對其的探究,必然離不開物理和化學(xué)甚至數(shù)學(xué)的奠基,正因為如此,生命科學(xué)的發(fā)展,一定是滯后的,有條件的。就像化學(xué)的發(fā)展讓我們對生命的基礎(chǔ)構(gòu)成蛋白質(zhì)、核酸等有所了解,而物理學(xué)的發(fā)展則推動了人類發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋一樣。
到了如今,我們已經(jīng)具備了豐富的數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)知識,所以我們開始開拓生命科學(xué),這也將努力的解決人類亙古的幾個終極問題:
我是誰?我從哪里來?我要到哪里去?

03,我是誰?

這是認知和起源問題,每一個都是宏大的命題。
認知問題可以說是生命科學(xué)的皇冠,我們大腦是如何運作的?我們的行為和心理是如何調(diào)控的?大腦各種功能以及疾病的機制是如何?人類能否額外利用大腦,比如腦機接口和人工智能?甚至,人類能否創(chuàng)造大腦?也就是,認識腦、保護腦、開發(fā)腦和創(chuàng)造腦【1】。

起源問題同樣是如此,生命是地球本身的還是地外來的?生命最早期是DNA、RNA、蛋白質(zhì)、還是其他的?生命進化過程的路徑是如何的【2】?

04,我從哪里來?

這個問題至少有兩個層面,起源問題和醫(yī)學(xué)問題。
起源如上,醫(yī)學(xué)問題上,人類性別起源和性別決定問題真的是XY導(dǎo)致的?人類早期胚胎的發(fā)育情形到底如何?能否在人造子宮中誕生人類?未來人類Y染色體會消失嗎?人類的卵細胞能否再生?【2】


05,我要到哪里去?

這個問題主要是醫(yī)學(xué)和認知科學(xué)問題。
前者決定了人類何時離開,畢竟疾病可以說是人類一直面臨的問題,小到感冒發(fā)熱,大到癌癥、冠心病等,還有這幾年流行的疫情,都是我們醫(yī)學(xué)一直要努力解決的問題,而在醫(yī)學(xué)的幫助下,人類預(yù)期壽命急劇增加,尤其是20世紀以來,這都得益于無數(shù)醫(yī)生學(xué)者們的共同努力。而死亡的接受和未來,也是另外一個重要的話題,這個內(nèi)容,生命科學(xué)目前也沒有定義,所以至今依然有很多人相信死后有另一個世界【3】。

當(dāng)然,生命科學(xué)的發(fā)展,不只是這些高大上的話題,更多的是為我們?nèi)祟惽袑嵔鉀Q問題的。
當(dāng)新冠等傳染病肆虐的時候,我們需要疫苗和藥物來應(yīng)對,這就是生命科學(xué)在努力解決的問題。
傳統(tǒng)疫苗制作周期長,面對快速變化的病毒,如何應(yīng)對?新型疫苗就是利用免疫原理,基于抗原抗體識別機制,利用核心區(qū)域來進行設(shè)計,可以更加快速生產(chǎn),并且及時調(diào)整。

傳統(tǒng)藥物研發(fā)周期長,而且往往是基于少數(shù)幾種藥物進行魔改,比如大家熟知的青霉素系列
氨芐西林.苯唑西林.阿莫西林等。但是面對層出不窮的生物,甚至抗藥性,怎么破?
基于病原體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計從而研發(fā)出專屬針對的肽類藥物已經(jīng)成為了新的選擇。

這三年,新冠可以說是世界上的絕對主題詞,基本上各種生活多多少少圍繞著新冠來走。在應(yīng)對新冠的時候,目前人類尋找到的最有效辦法之一是:疫苗。
遺傳病讓人惱火,出生以后治療困難,讓人十分擔(dān)憂。
這種情況下,三代試管嬰兒技術(shù)可以基于基因預(yù)篩查的策略來避開有遺傳缺陷的胚胎。

而對于顯性遺傳病,目前科研人員已經(jīng)致力于使用基因編輯技術(shù)來進行解決,通過胚胎基因編輯的辦法,直接從胚胎層面糾正遺傳錯誤【4】。

甚至對于受遺傳困擾的成人,目前也有前沿領(lǐng)域嘗試用基因編輯然后導(dǎo)入的辦法降低影響。
而像人類面臨的器官損害最終導(dǎo)致全身受損而死亡的情況,解決器官問題已經(jīng)成為了當(dāng)今的重要思路。

至于無數(shù)人困擾的衰老死亡問題,更是如今研究的熱點,科學(xué)家們四處尋找苦苦鉆研各種抗衰老策略,甚至在動物上實現(xiàn)了一定程度的返老還童【5】。

可以說,生命科學(xué)的發(fā)展,其本質(zhì)是服務(wù)人類,既有我們仰望璀璨星空時候的深思,更有腳踏實地的解決現(xiàn)在人類面臨的生老病死問題。
因此,當(dāng)科技發(fā)展到了今天,也到了生命科學(xué)起步的時候了。華為這次發(fā)布會,可以說是英雄所見略同,代表了當(dāng)前世界無論是學(xué)界還是業(yè)界頂級智慧的關(guān)注和認知。
因為過去無數(shù)學(xué)界、業(yè)界人們共同的努力,為生命科學(xué)起步奠定了基礎(chǔ),我們開始有能力去探索生命體這個更加重要的存在,來真正的讓科技回歸到人類本身。
未來屬于生命科學(xué),這已經(jīng)是一條非常明顯的路,而我們當(dāng)前的每一小步,都是在為未來打造一大步。
1 Elam J S , Essen D V . Human Connectome Project[J]. Springer New York, 2015.
2 Fischman, J. Reprieve for men: Y chromosome is not vanishing. Nature (2014). doi.org/10.1038/nature.
3 Mango S E . Generations of longevity[J]. Nature, 2011, 479(7373):p.302-303.
4 Koch L . Base editing takes a shot at disease in non-human primates[J]. Nature Reviews Genetics, 2021.
5 Loffredo F S, Steinhauser M L, Jay S M, et al. Growth differentiation factor 11 is a circulating factor that reverses age-related cardiac hypertrophy[J]. Cell, 2013, 153(4): 828-839.