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生命科学发展的特点、

趋势和前沿

一、生命科学发展的特点、趋势和前沿

生命科学与生物技术仍然是世界科技发

展最为迅速的领域之一，取得了一系突破

性进展。

总体看来：

分子生物学、生物化学、细胞生物学、发

育生物学、遗学、神经科学、免疫学等将

继续成为解析生命活动的本质的主要领域。

同时，随着新技术和新学科的兴起，

生命科学研究变得更加趋于

系统化

规模化

数字化

形成了以：

系统（整合）研究生命的现象与本质为方

向；

以多学科交叉为基础：

分析与整合并重、微观与宏观相结合的研究

体系；

探讨生命的本质和起源，将是生命科学基础

研究的发展趋势。

生命科学进展突出表现在：

1，一大批生物基因组测序的完成催生

了一批相关研究领域。

2003年完成的人类基因组计划使科学家拥有

一张接近完整的人类基因组图谱。

之后，其它4000多种生物的基因组作图和测

序也陆续完成。

•对基因、基因组结构和功能研究：

•形成了结构基因组学、功能基因组学、比

较基因组学、转录组学、蛋白质组学、表

型组学和代谢组学、RNA组学等新兴领域。

这些分支领域已成为生物学基础研究的重

要方面。

2，生物信息学迅速发展。

生物信息学：

是基于基因组、蛋白组信息分析的需要

而出现的一门与信息科学、数学、计算机

科学等交叉的新兴领域。

•其前沿问题包括：

•基因组信息结构复杂性；

•序列特别是非编码区信息分析；

•基因组结构与遗传语言；

•大规模基因、蛋白表达谱分析；

•基因表达的网络调控；

•蛋白质相互作用的网络关系和特征；

•生物信息学中新理论、新方法和新技术。

生物信息学和其他学科进一步交叉、融

合，发展形成了系统生物学(整合生物学)。

其主要特征是从分子、细胞、器官到

机体和从个体、群体到生态系统的不同层

次上生物信息的整合和定量化。

3，发育生物学研究不断深入。

发育生物学一直是生命科学中的前沿学科之

一，目前的热点研究领域是：

以模式生物如小鼠、斑马鱼、爪蟾、果蝇、

线虫、拟南芥、水稻等为对象，

发现新的与发育相关基因

阐明它们的时空表达谱、调控机理以及

对细胞行为和组织器官形成与分化的影响，

从分子和细胞水平

阐述一些重要发育途径如胚胎诱导作用、

胚层的形成和分化、组织器官发育、配子

发育和细胞极性运动等的调控机理。

4，干细胞研究的快速发展。

干细胞具有在体外大量增殖和分化为多种

细胞的潜能，是研究细胞生物学基础科学问

题的理想模型，也可以为难治性疾病提供细

胞来源。

目前，干细胞的定向分化、自我更新、干

细胞的可塑性等是重要的基础研究。

5，小分子RNA的发现和对其功能研究

是近10年来分子生物学领域最突出的热点之

一

小分子RNA存在的广泛性和多样

性，提示小分子RNA可能有广泛的生物功能。

是调控基因表达和蛋白活性的重

要方式。

对具有调节功能的非编码RNA分子

6，多学科交叉促进了脑科学和认知科学的

发展。

借助于近年来发展的各种具有高空

间和时间分辨率脑成像和信息处理技术，大脑

各种认知功能神经机制的研究迅速发展。

认知神经科学家们

从单个神经元、脑组织以及行为等多个层次，

对知觉、记忆、注意、语言、情绪、意识以

及复杂社会认知功能开展了系统研究，

对大脑认知功能的神经机制的理解有了重

要进展，并且建立了认知的计算模型。

这些研究成果也对理解各种心理和精神疾

病的神经基础提供了科学依据。

7，全球变化、生物多样性和生态系统可

持续发展成为宏