世界生命科学格局中的中国

 生命科学近150多年的发展历程可概括为环环相扣的3个阶段：经典遗传学时代、分子遗传学与分子生物学时代和生命组学与系统生物学时代。中国生命科学厚积薄发，近10年进步显著，逐渐改写世界生命科学版图。

1  生命科学百年发展趋势概略：3 个“50 年

20 世纪和 21 世纪之交，随 着“人类基因组计划”的实施和完成，生命科学进入 组学和系统生物学时代，开启了第 3 个阶段。大量复 杂的生命过程和疾病机制被阐明，基因组测序、合成 与编辑，以及与人工智能的结合，正在谱写基因组的 “读-编-写”新篇章，科学家开始书写合成生命体、 精准调控生命过程。

2   当代生命科学特征

（1）原始发现层出不穷，底层创新呈现井喷。

（2）系统论与还原论并重，层层揭秘复杂生命过程。

（3）学科汇聚融合，生命科学研究从定性描述 开始实现动态、精准和定量解读。

（4）科学数据共享，成为生命科学界普遍遵循的规则。

（5）合成生物学与人工智能（AI）兴起，为生 命科学研究提供了新的范式。① 合成生物学兴起与 21世纪同步 ，它汇聚生命科学、物理学、化学、 材料科学、计算机与信息科学，并结合工程学理念和 自动化技术，对生物体进行再设计与合成。② AI基于大数据、算法和机器学习，应用于生命科 学中最典型的例子是对蛋白质 3D 结构的预测。

3 中国的影响力

（1）中国生命科学高影响力研究显著性增多，代表整 个研究水平实质性提升，这可归于 4 点：① 中国对科技的重视，全社会 R&D 投入经费持续近 20 年的 2 位 数增长，为生命科学研发提供了保障性资金。② 科研队伍不断壮大，2013 年以来中国 R&D 人员总数保 持世界第一，包括学成回国和本土成长人才，形成了 人才高地的基础。③ 国家围绕科学前沿领域设立了各类科技专项计划，并大幅改善科研条件和实验平台， 国家自然科学基金的资助力度也不断加强。④ 广泛的国际合作。

（2）近10 年中国生命科学领域的重要研究成果举例

分子遗传学和细胞生物学领域：发现营养匮乏引发细胞自噬的分子机制；发现精 子 RNA 可作为记忆载体将获得性性状跨代遗传。

结构生物学领域：破解藻类水下光合作用 的蛋白结构和功能；揭示非洲猪瘟病毒结构及其组 装机制；揭示 RNA 剪接的关键分子机制；解析人源葡萄糖转运蛋白结构、阿尔茨海默病致病蛋白三维结构。

干细胞与再生医学、生殖与发育领域:中国科学家在早期率先用iPS 干细胞克隆出小鼠以后，逐渐在细胞和动物克隆领域形成强大阵容。深度解析多器官衰老的标记物和干预靶标 ；证实单倍体孤雄干细胞具有可替代精子和快速传递基因修饰的能力；基于体细胞核移植技术成功克隆出猕猴。近 5 年，中国学者在该领域高被引论文中的贡献率为 20.3%。中国科学院战略性先导科 技专项“器官重建与制造”从器官原位再生、体外制造和异体再造等方面系统部署，挑战高等哺乳类复杂器官难以再生的根本问题；目前，该专项已经取得一批重要的原始性发现和技术创新，部分已经进入临床研究。

重大疾病机理与诊疗方面：提出基于 DNA 检测酶调控的自身免疫疾病治疗方案；构建出世界 上首个非人灵长类自闭症模型；揭示抑郁发生及氯 胺酮快速抗抑郁；建立胆固醇代谢调控的肿瘤免疫 治疗新方法。

农业生物学领域：继半矮秆形状基因为代表 的“绿色革命”之后，以袁隆平为代表的中国科学家成功实现了水稻杂交育种理论与技术的突破，是第二次飞跃。后来袁隆平倾其毕生精力培育的超级稻，亩产首破1000kg（2014 年中国十大科技进展新闻）。2017 年，李家洋团的“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”获国家自然科学奖一奖，被杂交小麦之父李振声誉为“继‘绿色革命’和杂交水稻后的第三次重大突破，标志着‘新绿色革命’的起点”。

合成生物学领域：实现酵母长染色体的精 准定制合成、创建出首例人造单染色体真核细胞，从而打开了染色体工程新的研究窗口；设计了用于肿瘤治疗的智能型 DNA 纳米机器人；创建了从二氧化碳到淀粉的无细胞人工合成途径。

张先恩. 世界生命科学格局中的中国. 中国科学院院刊, 2022, 37(5): 622-635. Zhang X E. China in global landscape of life sciences. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2022, 37(5): 622-635. (in Chinese)

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