我在读高中的时候,老师们说:21世纪是生物学的世纪,并鼓励我们将来念大学的时候学生物学。
我工作10多年了,最近作为心理咨询师,为一位高中学生服务,又听到类似的话:21世纪是生物学的世纪,我要到国外去学最先进的生物学。
然而,我们都知道,这是一个很好的口号,但这也只是一个口号。生物学不仅难学,而且确实不容易找工作,没有念到博士,估计很难作出成就。因此,如果你不是真的智商很高,亦或者有大把时间可以消耗,生物学真的不劝你去学。但是,作为一个21世纪的人,并不能忽视对生物学的基本了解,特别是正在发生的生物技术革命,正在和工程学紧密结合,很有可能使计算机革命也相形见绌。

那么,我们从何了解呢?
最近的枕边书是这本《生命科学:无尽的前沿》,由湖南科学技术出版社出版,作者是知名女科学家苏珊·霍克菲尔德。这本书虽然是科学家写的,但是并不深奥,相反采用了非虚拟写作的手法,每一章似乎都是在讲一个故事,所以作为“门外汉”,我也读得津津有味。

因此,我想和大家简短介绍一下,也可作为一个导读。
一、谁是苏珊·霍克菲尔德
在这之前,我要简单介绍一下本书的作者,苏珊·霍克菲尔德,对国内很多读者来说,这是一个陌生的名字。
不过,她本人和我的母校复旦是有过一些缘分的。
2006年1月14日,时任美国麻省理工学院校长的苏珊·霍克菲尔德教授一行访问了我的母校,可见两国的学术交往之深入。
当时的复旦官网是这么介绍她的:
苏珊·霍克菲尔德教授是美国麻省理工学院第十六任校长,在世界神经科学界卓有贡献,是麻省理工学院建校140年来第一位女性校长,也是该校第一位从事生命科学研究的校长。

关于她,我们可以从这段话里展开:
麻省理工学院是一所怎样的大学?在世界领域是什么地位?
麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology),简称“麻省理工”(MIT),位于美国马萨诸塞州波士顿都市区剑桥市,是一所世界著名私立研究型大学。麻省理工学院创立于1861年,早期侧重应用科学及工程学,在第二次世界大战后,麻省理工学院倚靠美国国防科技的研发需要而迅速崛起。在二战和冷战期间,麻省理工学院的研究人员对计算机、雷达以及惯性导航系统等科技发展作出了重要贡献。
麻省理工学院素以顶尖的工程与技术而著名,拥有麻省理工人工智能实验室(MIT CSAIL)、林肯实验室(MIT Lincoln Lab)和麻省理工学院媒体实验室(MIT Media Lab),其研究人员发明了万维网(www)、GNU系统、Emacs编辑器、RSA算法等等。
该校的计算机工程、电机工程等诸多工程学领域在2019-20年软科世界大学学科排名中位列世界前五,在2018-19年US News美国研究生院排名中位列工程学第一、计算机科学第一,与斯坦福大学、加州大学伯克利分校一同被称为工程技术界的学术领袖。截至2020年10月,麻省理工学院的校友、教职工及研究人员中,共产生了97位诺贝尔奖得主(世界第五)、8位菲尔兹奖得主(世界第七)以及26位图灵奖得主(世界第二)。
麻省理工学院位列2021-22年度QS世界大学排名第一 、U.S. News世界大学排名第二 、莫斯科国际大学排名第二、软科世界大学学术排名第四、泰晤士高等教育世界大学排名第五。同时位列2020泰晤士高等教育世界大学声誉排名世界第二。

我罗列那么多,想说明什么?麻省理工学院可以说是世界最顶级的学校,而苏珊·霍克菲尔德能够担任这所大学的负责人,足以证明了这个人也是顶级的优秀,否则是不会被选中担任校长的。
当然,更重要的是,这还是一位女性。即便在美国这样的国家,女性能够担任如此高的职务,也是不多的,由此可见,这是多么不容易的一件事,也反推苏珊·霍克菲尔德取得了很高的成就,足以打败同时代的男性。
而这些,她也写在了自己的书中,这对于年轻一代,特别是女性,可以说是非常鲜活的激励。
另一个很重要的地方是,过去麻省理工是比较忽视生物学的,由于霍克菲尔德出身生物学,因此自2004年12月起任麻省理工学院第16任校长以来,一直大力倡导和推动生命科学等科学技术,并在世界事务中发挥重要作用。

霍克菲尔德首开在脑研究方面使用单克隆抗体技术的先河,发现了导致癌细胞在脑内扩散的蛋白质家族和基因。她一直致力于哺乳动物脑发展的研究,尤其在致命性的神经胶质瘤方面有所成就 。她首开在脑研究方面使用单克隆抗体技术的先河,发现了导致癌细胞在脑内扩散的蛋白质家族和基因。
霍克菲尔德很注重加强MIT个院系、学科间的合作交流,以此来保证MIT始终处于全球科学创新的领先地位。她相信,MIT在工程学及科学方面的领先地位能使MIT处于新技术、跨学科领域及将研究成果运用于实践的最前沿。加之以MIT的传统强势学科,如建筑、规划、管理及人类学、艺术、社会科学等,这将使MIT继续有能力成为解决时代挑战的先锋。
在她的领导下,MIT开展了有关能源的全校性大型科研与教育项目,并在生命科学与工程学间加强合作,尤其是对癌症的研究。MIT还着手于为学生的生活及学习提供可持续支持,如本科课程改革,并斥资7.5亿美元进行大规模校园改造工程。
二、分子生物学对我们的启示
苏珊·霍克菲尔德在这本书中主要介绍的是分子生物学和工程学的结合,并为我们勾勒了分子生物学将对人类带来的巨大转变。
什么是分子生物学?
分子生物学(molecular biology)是从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来,分子生物学是生物学的前沿与生长点,其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系 (中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。
1953年沃森、克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型是分子生物学诞生的标志。

在应用方面,生物膜能量转换原理的阐明,将有助于解决全球性的能源问题。了解酶的催化原理就能更有针对性地进行酶的人工模拟,设计出化学工业上广泛使用的新催化剂,从而给化学工业带来一场革命。
分子生物学在生物工程技术中也起了巨大的作用,1973年重组DNA技术的成功,为基因工程的发展铺平了道路。80年代以来,已经采用基因工程技术,把高等动物的一些基因引入单细胞生物,用发酵方法生产干扰素、多种多肽激素和疫苗等。基因工程的进一步发展将为定向培育动、植物和微生物良种以及有效地控制和治疗一些人类遗传性疾病提供根本性的解决途径。
癌基因的发现是分子生物学研究的重大成果。过去在癌病因学上众说不一的局面正在改善。由各种内外因素导致癌基因激活或异常表达很可能就是癌症发生的根本原因。
癌基因本来是正常的基因成分之一,它的生理功能是什么?它是如何被调控的?异常表达和激活的机理是什么?癌基因产物和生长因子的关系是怎样的?是否存在着反癌基因和生长的负调节因子?等等。
这些问题都是当前研究的热点,正在取得日新月异的进展,与此有关的是艾滋病(AIDS)的研究受到世界范围的密切关注,这个问题从学术上讲,主要属于分子免疫学和分子病毒学的范畴、其发病的分子机理正在被逐步深入地阐明。如果分子生物学研究成果和社会性的预防措施能够很好地结合起来,这个疾病的流行将会较快得到制止。

可以说,细读《生命科学:无尽的前沿》,我们就可以看到未来50年,人类社会将变成什么样,有多少我们现在觉得非常艰难的事情,是可以得到系统解决的。
三、苏珊·霍克菲尔德的善意提醒
苏珊认为,人们面临着许多独特的科学机遇,而在生命科学方面,人们看到的将是生命科学与物理学和工程学融合的所带来的第三次生物革命。
在过去数十年中,生命科学知识的加速扩展正是建立在生命科学和工程学两者间的合作之上。无论是对DNA、RNA和它们蛋白质产品的结构和功能的认识,还是医药开发和临床诊断,人们均借助了物理学和工程学开发的新手段和工具,如电子显微镜、断层扫描仪和核磁共振成像仪等。在人类基因组破译项目中,数学和计算机科学以及强大的新型基因测序技术成为生物学家依靠的重要工具。
苏珊指出,或许从表面上看,生命科学和工程学之间的这种合作更像是工程师在为生物学家提供服务,然而正是它们的合作才孕育了生命科学再次革命的来临。
两门学科紧密的关系已经演变进化成了强有力的、富有成效的新生体,它们逐渐形成平等的关系并出现两者走向融合的迹象。在未来,它们各自将从融合中获益匪浅。

她建议通过四种特殊的手段加速生命科学第三次革命的来临:
1、必须鼓励年轻人投身于生命科学和工程学融合的事业,应激发他们的热情,同时为他们提供包括生物和工程、计算机和数学等跨学科教育,让他们能够共同轻松驾驭多门学科的基本知识。
2、建立新的学术机构。在麻省理工学院,细胞和分子生物研究机构自然“孵化”出了生物工程新学科,这优于将生物学家和工程师简单组合起来的模式。“孵化”过程的结果是,研究人员既懂工程语言又懂生命科学语言,还出色地掌握了生物工程语言。由于十分熟悉生物知识,生物工程师在工作中将自己的能力发挥到了极致:分析复杂的系统、解释预期的数学模型、找出基本设计原则,并随后设计全新的问题解决途径。苏珊认为要推广麻省理工学院的做法,并鼓励各学科之间加强交流和合作。
3、将经费发放机制转为偏重跨学科的研究工作。必须继续为新兴研究机构中跨学科领域和项目的研究和从事研究的年轻人提供经费,不能单单教育和培养跨学科学生而不提供从事跨学科研究生涯所需的资金,应该为由不同系、不同学院和不同研究所的人员共同参与的项目提供资金,并为简化他们获得投资的申请手续。
4、最后,国家研发经费发放机构之间必须建立联系。经费发放机构之间应该建立联系,并与科学家成为合作者,共同确定更有机遇的投资领域和首要的科学挑战,共同制定统一的研发战略。

第三次生物技术革命将改变人们的生活。
在20世纪初,没有人想到人类的生活会因源于物理学和工程学结合的工业所改变。如今,人们也无法预知生命科学与物理学和工程学的融合将会带来什么样的工业,但是可以肯定的是,新生的工业将极大地改变人类的生活。
人类社会正面临着巨大的挑战。对我们普通人来说,虽然在科研攻关领域没办法提供多少帮助,但是我们需要知道,什么才是正确的方向,要鼓励更多年轻人,从事科研工作,并为他们排忧解难,期望我们国家也能培养出自己的苏珊,并领导我们以加速开发新的生物革命的潜能,这将有利于全人类的健康和未来。