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吴 敏:生命科学期待你的加入

发布时间:2015-03-25来源:浙大新闻办作者:周炜整理浏览次数:102466


    什么是生命科学?
    

    
生命科学也叫生物学,是研究生命活动规律、生命的本质、生命的发育规律,以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。
    
    
我们说21世纪成为了生命科学世纪,因为21世纪我们可以看到,生命科学的作用越来越大。世界上两大顶级期刊《自然》杂志和《科学》杂志,70%—80%的文章是跟生命科学相关的。
    
    另一方面,生命科学引发的技术将成为支柱产业,就是生物技术的产业。它涉及的是让人类自身能够怎样进化,能活得更好一点。近年来,数学、物理、化学、计算机科学和信息学 形成各种Bio-X 交叉学科,使得生命科学不断涌现出了新的研究领域和生长点,合成生物学、系统生物学、信息生物学、后基因组科学等不断涌现。同时,由于环境恶化,资源日渐衰竭,生物物种急速消亡,人类逐渐认识到生命科学不可估量的发展前景,使生命科学受到前所未有的关注。
    
    
世界上面临的许多世界上的难题,都与跟生命科学有关: 人口膨胀、粮食短缺、疾病危害、环境污染、能源危机、资源匮乏、生态平衡破坏、生物物种大量消亡。解决人类生存与发展所面临的一系列重大问题,在很大程度上将依赖于生命科学的发展。生命科学对人类经济、科技、政治和社会发展的作用是全方位的。
    
    
生命是可以合成的吗?
    

    
我们再来看看生命科学的发展。生命科学从基因到基因组再到合成生物学;然后从细胞到干细胞再到细胞工程;从分子、细胞、个体、群落、生态系统、再到全球生态圈;生命科学在众多领域都有了很大的发展。
    
    
举个生物大分子的结构功能的例子,同一个基因编码,氨基酸的顺序和数量都一样的蛋白质,仅仅是结构不同,一个就是致病的,一个就是不致病的。这是涉及生命科学里面一个很重大的问题,那就是生物大分子和结构的功能关系。
    
    
我们的行为是由什么决定的?这是芝加哥大学龙漫远教授做的一项研究的视频,他在果蝇中发现了一个新近起源的基因,为了了解这个新基因的功能,把这个基因“敲”掉了,发现这个果蝇照样可以生长发育,但是行为会发生一些变化。将一只正常的雌果蝇、一只正常的雄果蝇和“敲”掉这个基因的一只雄果蝇放在一起,这时发现正常的雄果蝇追正常的雌果蝇,而敲掉基因的雄果蝇对正常的雌果蝇没有兴趣,它对谁有兴趣呢?它追逐正常的雄果蝇,并出现要交配的行为。该试验说明果蝇的性取向行为与基因有关。越来越多的证据表明,生物的行为,包括我们人的个性、行为都是与基因有关系的。大多是由基因决定的,由此发展起来一个新学科领域叫行为遗传学。
    
    
我们再来看看合成生物学。我们说计算机、电脑都可以进行组装的,唯有我们的生命不能组装的。但实际上我们仔细地分析,其实这两者之间有一些相近的地方。比如说计算机的元件就是二极管、三极管,我们生物里面也有这样的元件,如蛋白质和基因就相当于元件;计算机里的一个控制单元在我们生物来讲,就是一个生化的反应或者一个操纵子;计算机里的一个线路板就是一个模块,我们生物里面也有类似的模块,一个生物里有很多的代谢途径,每个代谢途径就相当于一个模块。一台电脑是由有很多的模块组成的,生物的细胞里面也有很多的代谢途径,组成了一个活生生的生命。从理论上来讲,我们的生命科学未来也可以像计算机一样,通过这些元件控制单元和模块进行组合,然后创造出一个生命来,这就是我们说的合成生物学。2010年美国科学家Venter研究团队就合成了世界上第一个人造细菌。
    
    
我们再来看看发育的事。我们通过视频来看一看,细胞是怎么分裂的。这是一个非常的有序过程,染色体浓缩、纺垂丝形成,然后染色体都排到赤道板上,最后一分为二拉向二极,一个细胞分为两个细胞。我们的个体都是通过这种细胞分裂,从一个受精卵到无数个细胞,并在这个过程中细胞经过分化,形成一个完整的个体。多利羊的诞生,告诉了我们一个生物体的成体细胞,从细胞的角度来说失去了全能性,但它的细胞核仍具有全能性的。拿羊来说,随便揪一块羊皮肤拿来培养,培养不出一只羊来,原因是什么呢?因为羊的成体细胞已经失去了全能性,但是将羊的成体细胞的细胞核导入到去掉核的卵细胞里,就可以发育成一个胚胎,将这个胚胎放入到羊的子宫里,可以发育成为一只羊,这就是多利羊由来。这也就是告诉我们,我们的细胞核是有全能性的,如果让我们人体的每个细胞都恢复全能性,那么未来每个人都可以长生不老了。还有一个领域的研究很热门,那就是干细胞和类胚胎干细胞。将人体的成体细胞导入几个基因,就可以将成体细胞转变为类似人胚胎的全能性细胞,也就是所谓的类胚胎干细胞。这比多莉羊的方法简章,不需要卵细胞,经过基因导入,我们就可以将成体细胞转变成类似的胚胎干细胞,再由它形成各种人类需要的组织甚至器官。比如说一个严重烧伤了,那么我们将这个患者的细胞取一点出来,导入几个基因,经过培养,就可以获得各种皮肤,移植到患者体表,因为是由自身细胞而来的,因此,不会有排异反应等。日本和英国的科学家,因为通过上述的核移植和基因导入的方法,使成熟细胞重新编程而具有多能性,获得了2012年的诺贝尔奖生理学或医学奖。
    
    
浙大生命科学学院包含哪些专业?
    
    
我们有四个专业,生物科学、生物技术、生态学、生物信息学,我们来看看这几个专业有什么不同。
    
    
生物科学这个是探索自然规律,揭示生命本质和奥秘的学科;生物技术是采用先进的科学技术手段,按照运用预先设计和改造,利用生物体或者产生一种生物体,或者利用生物体产生所需要的产品。生物科学和生物技术这两个专业,实际上从专业的内容和毕业的去向来讲,都没有什么大的差别。
    
    什么是生物信息学呢?就是用计算机和信息学的技术揭示大量复杂的生物数据所赋予的这些生物学的奥秘。比如说我们现在可以把基因组的DNA很方便的序测出来,但是我们不清楚这里面蕴含的是什么样的奥秘,为什么会产生各种不同的性状?问题就是要解读它,这就需要生物信息学,用计算机和信息学的技术来揭示生命的奥秘。
    
    
还有生态学,就是用系统控制论、信息论的概念和方法来探索生物体和周围环境之间的相互关系。生态的系统一旦破坏,我们要恢复是非常困难的,所以我们要进行系统的研究,防止这种生态的灾难。
    
    
浙江大学生命科学学院起源于1929年成立的浙江大学生物系,这里面有我们非常著名的像贝时璋、谈家桢、罗宗洛等等一批著名的生物科学家。从科研上来讲,现在有生物学和生态学的两个一级学科的博士点和博士后的流动站,涵盖了所有的二级学科的博士点。生命科学学院虽然专职教师只有94个人,但我们有6个研究所:植物、微生物、生化、生态、遗传、细胞和发育研究所。2014年生命科学学院获得的科研经费总计有9200多万,我们教授和副教授家在一起94个人,也就是说每年每个一个老师有将近100万的科研经费
    
    生命科学学院要学哪些课程?
    
    
在本科人才培养方面,我们有两个国家教育基地。生物科学专业是国家的技术学科拔尖人才培养计划,是国家生物理科基础科学研究和教学人才培养基地,我们生物技术是国家生命科学与技术的人才培养基地。2014届毕业的本科生,深造率78.3%,出国率41.4%,一次就业率96.7%,而且这里面有一些学生没有去就业,原因是什么呢?他觉得他申请的学校不好,延迟一年申请出国。
    
    
我们的课程体系,通识类课程有人文和社会科学、外国语、计算机与信息技术、体育和艺术等课程;学科基础类课程有数学、物理学和化学;专业类课程有核心课程:动物学、植物学、微生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学、分子生物学等;专业课程有动物生理学、植物生理学、发育生物学、免疫学、生态学、生物统计学、生物信息学等还有国际交流与联合培养,几乎每个学生都有国际交流和联合培养的这样的机会。
    
    
社会上对生物科学专业的误区有哪一些?
    
    
前一段时间,媒体报道,各专业的就业的情况,生物科学类专业的就业是倒数几位的,究其原因就是在前些年生命科学热的时候,很多办学条件不好,甚至不具备办学条件的普通高校,大量的扩招生物类专业学生,一些二本和三本学校,一个生物类专业一年招两三百个人学生,而我们浙江大学四个专业一年的招生的本科生的人数只有80个左右。在生物类的那些年,像浙大这样子985高校,生物科学类专业的人数没有增加,反而在减少,因为我们是精英培养,我们的毕业生80%左右是要继续深造的,到国外的著名高校深造的学生占到40%左右,本科毕业就是直接就业的大多都是到了跨国公司或者国内著名的生物企业。
    
    
每年主修专业确认时,都有非生物类专业的学生跨类确认或辅修生物学专业。比如浙大2014届外语学院德语专业毕业生王裕舟,申请到美国德克萨斯大学攻读“细胞和分子生物学”博士学位;比如浙大2014届外语学院德语专业毕业生刘天璇到德国维尔茨堡大学攻读“性别研究”博士学位。只要你进入了浙江大学,你就有充分地机会学你喜欢的专业,经过你的努力,一定能成为具有国际视野的未来领导者!
    
    生命科学期待着你的加入!希望那些热爱生命科学,愿意为这个科学事业而奋斗的有志青年,加入到我们的生命科学中来!
    
    
(根据吴敏教授在“我听教授讲专业”讲座上录音整理。录音整理:周炜)