當前生物學前沿研究的瓶頸是什麼?人類壽命的延長是否可能實現?


物理學是用數理邏輯去探索世界的運行規律,使用理想化的數學模型去貼合現實世界。因此,能夠第一個將新式的數學方法引入物理模型中的人,會有突破性的工作出現——比如將微積分引入物理的牛頓,以及將黎曼幾何引入物理的愛因斯坦。反而,如果只是某種新概念的引入,比如量子的概念,那麼進展將不只屬於一個人,每個人都有機會成為新理論的構築者——能被稱為量子力學奠基人的就有好幾個。

而生物學則是用各種手段去逆解析生命運行的機制,這個過程中技術的突破反而常常成為推動研究的助力,理論的構築反倒是次之的。而生命的複雜性,註定了不可能通過一套理想化的理論模型來進行描述與總結——每個具體的生命運行機制都需要一套複雜的理論去描述,並且理論越豐富詳細,其適用性反而越侷限。

比如細胞學說能說明生物體由細胞構成、細胞僅能從舊細胞分裂產生等,適用於所有細胞生命,但無法解釋細胞內部的結構以及細胞之間的交流機制;而由於細胞的多樣性與複雜性,對於細胞具體結構機制闡述得越詳細,這個機制對於所有細胞的普適性反而越差;並且細胞學說也註定無法解釋生物進化、動物行為等與細胞學說內容無關的生命機制。

再比如根據DNA雙螺旋結構理論,可以從中推出,DNA的複製、轉錄時信息可以通過鹼基互補配對傳遞,但是無法說明具體複製、轉錄的機制;而不同細胞中具體的分子機制會有所差別,不同基因的轉錄機制也會有差異,描述得越精細,越侷限於某類細胞與某種基因;並且DNA雙螺旋理論也註定無法解釋蛋白質的結構、細胞器的裝配等等其他方面的生命機制。

因為生物學的研究是針對大型複雜生物機器的「逆向解析工程」,所以過程中出現的所有結論都是「局部化」的(Localized),每個方面的理論適用範圍具有非常嚴苛的侷限性,僅僅符合「被解析」的局部機械零件。生命科學的進步速度,基本上僅受「解析工具」的發展速度的限制,因此它本質上更接近於工程學而非數理科學。比如,近代顯微鏡被發明後,生物學開始發展,最終總結出細胞學說;上世紀有了晶體衍射後,一大批生物分子,比如DNA,結構得以被明確,促進了生物學的發展進步;而最近幾十年,由於計算機技術的發展,很多複雜的分析可以交給程序進行,高通量測序等方法興起,生命科學也有了很大的進展。

生物學各分支都是截然不同的,目前來看,不存在一個工具、一個方法或者一個理論可以同時造就整個生物學領域巨大突破的情況發生。因此,生物學中基本不可能出現牛頓、愛因斯坦這類人物;如果要出現這樣的人,難度必然比物理學大得多。


現代科學,比起個人英雄主義來,更需要團隊合作。再如牛頓這樣單打獨鬥,那將一事無成。現代意義上的牛頓,應是一個團隊領軍人物。


生命科學的牛頓早就有了,而且不但牛頓,生命科學的愛因斯坦也有了。

生物學本身當年是博物學的分支,研究的是各地動植物的形態和分類。

林奈應該算是古典生物學的集大成者,他發明的分類方法一直使用到今天。

瑞典植物學家、動物學家和醫生,瑞典科學院創始人之一,並且擔任第一任主席[2],他也是智人的正模標本

他奠定了現代生物學命名法二名法的基礎,是現代生物分類學之父

現代生物學的五大支柱(維基百科定義):

1,細胞學說。發現者是羅伯特胡克。

2,演化(進化),這個思想古希臘就存在了,近代的集大成者是達爾文。

(我個人認為達爾文算是生物學領域的牛頓)

3,遺傳,開啟者是孟德爾,但現代分子遺傳學是從基因與DNA開始的。

(21世紀的生物學都是圍繞在分子遺傳學的周圍,所以我認為DNA研究,沃森與克里克,算得上是生物學領域的愛因斯坦。)

4,體內平衡機制,這個來源於醫學。

5,能量傳遞,這個來源於化學。


生物學領域不缺少頂級人才。

但因為這個學科受限於技術,只有在計算機技術極大發展的最近30年纔有看得見的爆髮式進步。

所以你提的問題,還需要時間。

很多時間。


很多物理學定律可以不做實驗,用數學推導出來。

某種意義上說,生物學象是文科。生物學幾乎不可能從已知的東西推導出什麼來。


我個人認為現代生命科學研究的瓶頸不在於所謂的天才(實際上這種等級的天才在生物領域,或者說各個領域多了去了),在於時間倫理道德。後者不說了,大家都懂,只不過賀建奎事件的結局似乎只是從校方做出的開除處理?太敷衍了。

對於前一個問題,任何生物生長都需要時間,短的需要半天,長的需要幾年。某HP實驗室耗費了超過一隻手數目的博士才構造出一個十突發表在PNAS上:時間一直是這個學科的瓶頸。當然,隨著那把上帝的剪刀的出現,或許這樣的事情會越來越少。樂觀點想:九十年代初擴出來一條基因都夠博士畢業了,現在擴出來一條基因連掃地大媽按照實驗手冊都能做到……

至於人類壽命的延長是否可能實現?難道我們的人均壽命增長是假的嗎?


達爾文知名度不比牛頓差多少吧


達爾文老祖,孟達爾老祖……

這兩位對生物領域的貢獻,某種意義上可以算得上開創性的,不比牛頓差。

現在就不行了,生物學,在目前的科研手段條件下,要想取得一些進展,就是拿著時間和精力「磨」出來的,團隊協作是常規操作,一個人累死也搞不定。


應邀

牛頓是一個「偽造」的名人。(參閱,諸玄識博客)

「生命科學研究」需要一個「偽造」的名人嗎?


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