生物学的展望 [复制链接]

第5版()
专栏：

生物学的展望
贝时璋 王应睐
生物学作为研究生命——自然界最大的奥秘——和与人类最根本的福利——吃饭、穿衣、健康、长寿等——关系最为密切的科学，在人类认识和改造自然的总体中占有特殊重要的地位。近二三十年来，由于物理学和化学广泛而深刻的渗透，在生物学中发生了一系列“爆炸性”的进展（主要发生在分子生物学领域），整个生物学正面临一次深刻的革命。生物学与各自然学科的关系，生物学在人类改造自然的各种实践活动中的作用，都正在发生根本的改变。不久的将来，生物学有可能取代物理学而成为自然科学中的带头学科。当前生物学的形势犹如“山雨欲来风满楼”，未来生物学的前景好似“万木霜天红烂漫”。
未来生物学发展的主要特征和趋向是：更广泛运用物理与化学的方法和概念，从叙述走向精确和定量；对生命现象的研究向最细微、最基本和最综合、最复杂的两极分化；与工程技术的紧密结合，与各门自然科学学科广泛而深刻的渗透。
本世纪初，人类对无机界的认识开始了从宏观到微观的深入，进行了原子结构的研究，最后阐明了原子核的结构；这一切导致了一个崭新的原子时代的出现。现在生物学正在走上同一条道路。人类对生命的认识正全面地从整体向细胞、亚细胞、分子水平节节深入，并已形成了分子生物学，这势必也会带来一个新的科学技术时代。对生命本质的探讨，在本世纪剩下的时间里将集中于蛋白质和核酸的结构与功能的研究。估计未来二十年中，一些最重要的蛋白质的结构与功能将得到深刻的阐明，继胰岛素人工合成之后，将有可能进而合成小分子酶，为工业上可应用的高效生物催化剂的模拟创造条件。在蛋白质的结构与功能获得深入阐明的基础上，免疫的分子机制将会澄清，个体间的生理差异才有方法克服，从而使人类各种器官的移植和代替在医疗卫生上得到普遍的应用；结合亚细胞和分子水平的研究，光合作用的机制将得到进一步了解，在农业上将有办法更高效地利用天然能源（太阳）和原料（二氧化碳、水等），大幅度提高农业产量，而且碳水化合物生产的工厂化也有可能实现。与此同时，核酸的结构及其与蛋白质合成的关系将得到全面的了解。在这一基础上，生物的遗传变异现象可望得到基本的阐明，人们将开始自如地培育动植物新品种；目前最严重危及人类生命的病毒病和恶性肿瘤以及放射病、遗传病等病害将得到有效的控制，其发病机制也有可能清楚地掌握。以蛋白质、酶、核酸、代谢及其有关方面的成就为基石，本世纪末将兴起一个与农、工、医都相关的巨大的生物工业体系。
生物学也将不再停留于研究与叙述生物结构的精巧和功能的神妙，它将空前主动、积极地把所得到的知识用来改善旧的并创造新的工程技术设备，从而跨入各行各业技术革新与技术革命的行列。与工程技术结合起来，仿生学的出现是这一过程已经发生的标志。今后的二十年里，研究和模拟生物的优异之处，以生物为原型来创造各种可靠、高效、灵活的设备，将得到各行各业的普遍重视，仿生学将展现一个蓬勃发展的局面。可以推想，未来的机器在很多特征方面是按照生物系统的原理来建立的。未来的二十年里，脑、神经元、感受器将得到充分研究，思维、记忆、视觉将得到深刻了解，一些视分析系统有可能得到完全阐明。在这一基础上，具有“人工智能”的机器会出现，如各种识别机、“阅读”机、自动驾驶装置等；在六十年代末期就有可能出现能模拟人的某些思维功能的电子计算机，人造器官和假肢以及诊断机的使用将得到普及。随着生物学向各行各业的渗透，一个各学科高度综合和交叉的新时代将随之出现。
随着科学技术的急速进展，人类的活动天地不断扩大，作用于机体的环境因素日益增多，今后许多特殊环境生物学将得到迅速的发展。人类已经进入宇宙空间，七十年代将把人送上月球，星际航行在本世纪将成为一个看得见的现实。放射线对生命机体的作用机制可望在本世纪得到深刻了解，从而有可能解决放射病的早期诊断与治疗问题，并提供从根本上防护各种射线对机体的损伤的办法。这可为无穷无尽的能源——可控热核反应——象电一样得到普及应用扫清生物学方面的障碍。物理学已进入超高温、超低温等特殊环境，随之高温生物学、超低温生物学等特殊环境生物学将迅速兴起。各种特殊环境生物学的研究，将帮助对生命本质的了解。
另一个将获得重大进展的领域是关于进化的生物学（或称动态生物学）。由于人类对生物的研究既深入到了微观的分子世界又上升到了广漠的宇宙，生命的起源、个体发育、系统发育这样一些老大难的基本生物学问题都将有重大的突破，得到空前深刻的认识。可以预料，不久的将来，随着遗传的机制以及细胞代谢调节机制的阐明，对如何从同一个受精卵发育成为功能和结构都不相同的脑、眼、手、脚等各种器官的细胞分化过程也将得到深刻的了解，从而使人类从利用、控制生物进到根本改造生物的新时代。对人体衰老过程的了解估计在未来二十年将会有重大的进展，各种疾病也将得到严密控制，从而将使延长寿命的理想在本世纪八十年代有可能变成现实。
生物学正在经历革命，它的前景是如此耀人眼目，以至许多高瞻远瞩的科学家纷纷预言，未来的世纪将是生物学起主导作用的时代。