当前生物学前沿研究的瓶颈是什么?人类寿命的延长是否可能实现?


物理学是用数理逻辑去探索世界的运行规律,使用理想化的数学模型去贴合现实世界。因此,能够第一个将新式的数学方法引入物理模型中的人,会有突破性的工作出现——比如将微积分引入物理的牛顿,以及将黎曼几何引入物理的爱因斯坦。反而,如果只是某种新概念的引入,比如量子的概念,那么进展将不只属于一个人,每个人都有机会成为新理论的构筑者——能被称为量子力学奠基人的就有好几个。

而生物学则是用各种手段去逆解析生命运行的机制,这个过程中技术的突破反而常常成为推动研究的助力,理论的构筑反倒是次之的。而生命的复杂性,注定了不可能通过一套理想化的理论模型来进行描述与总结——每个具体的生命运行机制都需要一套复杂的理论去描述,并且理论越丰富详细,其适用性反而越局限。

比如细胞学说能说明生物体由细胞构成、细胞仅能从旧细胞分裂产生等,适用于所有细胞生命,但无法解释细胞内部的结构以及细胞之间的交流机制;而由于细胞的多样性与复杂性,对于细胞具体结构机制阐述得越详细,这个机制对于所有细胞的普适性反而越差;并且细胞学说也注定无法解释生物进化、动物行为等与细胞学说内容无关的生命机制。

再比如根据DNA双螺旋结构理论,可以从中推出,DNA的复制、转录时信息可以通过碱基互补配对传递,但是无法说明具体复制、转录的机制;而不同细胞中具体的分子机制会有所差别,不同基因的转录机制也会有差异,描述得越精细,越局限于某类细胞与某种基因;并且DNA双螺旋理论也注定无法解释蛋白质的结构、细胞器的装配等等其他方面的生命机制。

因为生物学的研究是针对大型复杂生物机器的「逆向解析工程」,所以过程中出现的所有结论都是「局部化」的(Localized),每个方面的理论适用范围具有非常严苛的局限性,仅仅符合「被解析」的局部机械零件。生命科学的进步速度,基本上仅受「解析工具」的发展速度的限制,因此它本质上更接近于工程学而非数理科学。比如,近代显微镜被发明后,生物学开始发展,最终总结出细胞学说;上世纪有了晶体衍射后,一大批生物分子,比如DNA,结构得以被明确,促进了生物学的发展进步;而最近几十年,由于计算机技术的发展,很多复杂的分析可以交给程序进行,高通量测序等方法兴起,生命科学也有了很大的进展。

生物学各分支都是截然不同的,目前来看,不存在一个工具、一个方法或者一个理论可以同时造就整个生物学领域巨大突破的情况发生。因此,生物学中基本不可能出现牛顿、爱因斯坦这类人物;如果要出现这样的人,难度必然比物理学大得多。


现代科学,比起个人英雄主义来,更需要团队合作。再如牛顿这样单打独斗,那将一事无成。现代意义上的牛顿,应是一个团队领军人物。


生命科学的牛顿早就有了,而且不但牛顿,生命科学的爱因斯坦也有了。

生物学本身当年是博物学的分支,研究的是各地动植物的形态和分类。

林奈应该算是古典生物学的集大成者,他发明的分类方法一直使用到今天。

瑞典植物学家、动物学家和医生,瑞典科学院创始人之一,并且担任第一任主席[2],他也是智人的正模标本

他奠定了现代生物学命名法二名法的基础,是现代生物分类学之父

现代生物学的五大支柱(维基百科定义):

1,细胞学说。发现者是罗伯特胡克。

2,演化(进化),这个思想古希腊就存在了,近代的集大成者是达尔文。

(我个人认为达尔文算是生物学领域的牛顿)

3,遗传,开启者是孟德尔,但现代分子遗传学是从基因与DNA开始的。

(21世纪的生物学都是围绕在分子遗传学的周围,所以我认为DNA研究,沃森与克里克,算得上是生物学领域的爱因斯坦。)

4,体内平衡机制,这个来源于医学。

5,能量传递,这个来源于化学。


生物学领域不缺少顶级人才。

但因为这个学科受限于技术,只有在计算机技术极大发展的最近30年才有看得见的爆发式进步。

所以你提的问题,还需要时间。

很多时间。


很多物理学定律可以不做实验,用数学推导出来。

某种意义上说,生物学象是文科。生物学几乎不可能从已知的东西推导出什么来。


我个人认为现代生命科学研究的瓶颈不在于所谓的天才(实际上这种等级的天才在生物领域,或者说各个领域多了去了),在于时间伦理道德。后者不说了,大家都懂,只不过贺建奎事件的结局似乎只是从校方做出的开除处理?太敷衍了。

对于前一个问题,任何生物生长都需要时间,短的需要半天,长的需要几年。某HP实验室耗费了超过一只手数目的博士才构造出一个十突发表在PNAS上:时间一直是这个学科的瓶颈。当然,随著那把上帝的剪刀的出现,或许这样的事情会越来越少。乐观点想:九十年代初扩出来一条基因都够博士毕业了,现在扩出来一条基因连扫地大妈按照实验手册都能做到……

至于人类寿命的延长是否可能实现?难道我们的人均寿命增长是假的吗?


达尔文知名度不比牛顿差多少吧


达尔文老祖,孟达尔老祖……

这两位对生物领域的贡献,某种意义上可以算得上开创性的,不比牛顿差。

现在就不行了,生物学,在目前的科研手段条件下,要想取得一些进展,就是拿著时间和精力「磨」出来的,团队协作是常规操作,一个人累死也搞不定。


应邀

牛顿是一个「伪造」的名人。(参阅,诸玄识博客)

「生命科学研究」需要一个「伪造」的名人吗?


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