四院士为生物信息学把脉

【字体: 时间:2002年08月03日 来源:

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    是学科,更是工具

    韩启德1945年生,1968年毕业于上海第一医学院医学系。现任北京大学常务副校长、研究生院院长、北京大学心血管研究所所长、北京大学第三医院血管医学研究所副所长、教授。长期从事心血管基础研究。1995年加入九三学社,现任九三学社中央委员、医卫委员会主任与北京市委副主任委员。   

    人类基因组研究的迅猛发展造成了生物学数据的迅速膨胀;对数据搜集、管理、处理、分析、释读能力的要求迅速提升。计算机数字处理速度的日新月异,使处理“海量”的人类基因组研究产出的数据及相关的大量生物信息成为可能,并直接推动生物学向深度和广度进军。当然,这同时便产生了生命科学和信息科学的重大交叉前沿学科:生物信息学。

    生物信息学不仅仅是一门科学学科,它更是一种重要的研究开发工具。

    从科学的角度来讲,它是一门研究生物和生物相关系统中信息内容和信息流向的综合系统科学,只有通过生物信息学的计算处理,才能从众多分散的生物学观测数据中获得对生命运行机制的详细和系统的理解。

    从工具的角度来讲,它是今后几乎进行所有生物(医药)研究开发所必需的舵手和动力机,只有基于生物信息学,通过对大量已有数据资料的分析处理,才能选择正确的研发方向。同样,只有选择正确的生物信息学分析方法和手段,才能正确处理和评价新的观测数据并得到准确的结论。(中科院院士 韩启德)

    生物信息学蕴有巨大效益

    强伯勤1939年生,1962年毕业于上海第二医科大学。现任中国医学科学院副院长,中国协和医科大学副校长,兼任研究室主任,医学分子生物学国家重点实验室副主任。现兼任国家“863”计划生物技术领域首席科学家、国家自然科学基金委员会生命科学部主任;还担任中国生物化学和分子生物学学会副理事长、中国医药生物技术协会副理事长、中国生物工程学会理事等。从事核酸化学和结构的研究工作。   

    2000年6月26日,被誉为生命“阿波罗计划”的人类基因组计划,经过美、英、日、法、德和中国科学家的艰苦努力,终于完成了工作草图,这是人类科学史上又一个里程碑式的事件。在人类基因组计划进行过程中所积累起来的技术和经验,使得其他生物基因组的测序工作可以完成得更快捷。可以预计,今后DNA序列数据的增长将更为惊人。生物学数据的积累并不仅仅表现在DNA序列方面,与其同步的还有蛋白质的一级结构,即氨基酸序列的增长。这一切构成了一个生物学数据的海洋。这种科学数据的急速和海量积累,在人类的科学研究历史中是空前的。

    数据并不等于信息和知识,但却是信息和知识的源泉,关键在于如何从中挖掘它们。与正在以指数方式增长的生物学数据相比,人类相关知识的增长(粗略地用每年发表的生物、医学论文数来代表)显得十分缓慢。一方面是巨量的数据,另一方面是我们在医学、药物、农业和环保等方面对新知识十分渴求。这些新知识将帮助人们改善其生存环境和提高生活质量。这就构成了一个极大的矛盾。这个矛盾催生了一门新兴的交叉科学——生物信息学。

    生物信息学的诞生不仅将进一步推动生命科学的发展,而且它也是以基因组为基础的药物创新和开发成功的关键。我国生物信息学的研究和应用有了一定的基础,有望取得突破性成果,这对于增强我国在基础研究领域的实力,在某些方面占据国际领先地位是十分重要的。生物信息学成果的应用也会产生巨大的社会效益和经济效益。(中科院院士 强伯勤)

    在参与人类基因组计划竞争中发展

    陈竺 中国科学院副院长。分子生物学家。1989年获法国巴黎第七大学博士学位。上海第二医科大学附属瑞金医院教授、研究员,国家人类基因组南方研究中心主任,上海血液学研究所所长。参与了我国人类基因组研究计划筹划、协调和管理,参与组建了国家人类基因组南方研究中心,建立了基因组研究工作体系,在国内外学术界产生了较大反响。曾获****奖、法国卢瓦兹癌症研究大奖、国家科技进步二等奖和国家自然科学奖三等奖等。   

    人类基因组计划就是要测出人类基因组的全部脱氧核糖核苷酸序列(估计其中编码有约十万多个蛋白质基因),进而弄清楚其中所有功能单位的组织结构形式以及调节机制,并绘制成直观图谱。该计划实现之后更深入的工作就是要弄清楚基因组编码的所有蛋白质的表达情况,最终实现从整体系统水平上认识人体构造与功能,并制定有效治疗策略和开发有效治疗药物。除此以外,还要对其他几个属于不同生物进化期的模式生物的基因组进行测序,如酵母、果蝇、蠕虫和小鼠等。

    所有这些工作都涉及到大量数据的处理工作,而且数据量也在以科学史上前所未有的高速度增长着。因而,生物学已不再是仅仅基于试验观察的科学,仅靠传统的研究手段是无济于事的,理论和计算将越来越发挥巨大作用,数学、物理、计算机科学将日益渗透到生物学研究中来。海量的数据必须通过生物信息学的手段进行收集、分析和整理后,才能成为有用的信息和知识,才能再加以传播应用,也就是说,只有经过生物信息学手段的分析处理,才能获得对基因组的正确理解,因此可以说生物信息学兴盛于人类基因组计划,因为人类基因组计划首次为生物信息学创造了施展身手的巨大空间。当然,生物信息学并不局限于人类基因组工程,它已经深入到生命科学的方方面面。

    继提前完成人类基因组计划“中国卷”之后,中国科学院、国家计委、科技部2001年10月12日在京联合宣布,我国科学家克服重重困难,率先在世界上完成了水稻基因组的“工作框架图”和数据库。水稻遗传密码的破译,不仅是我国生命科学领域的又一重大突破和基因研究史上的一件大事,也是我国科学家为人类做出的一项重大贡献。

    人类基因组计划草图的完成是各国生命科学制高点角逐的序幕,真正白热化竞争才刚刚开始,愿我国在21世纪生命科学强国之林中占有一席之地。(中科院院士 陈竺)

    要适时推进生物信息学综合服务

    吴旻细胞生物学、医学遗传学家。1925年12月出生。1950年毕业于同济大学医学院,1961年原苏联莫斯科医学科学院实验和临床肿瘤研究所获医学科学博士学位。现任中国医学科学院肿瘤研究所研究员。他开创了我国的人体细胞遗传学新领域,创建了第一个医学细胞遗传学研究组。为北京生物工程学会理事长。

    人类进入21世纪,生命科学以人类基因组计划测序为标志进入到一个崭新的世纪,随着人类基因组计划时间发表的一再提前,各种平台技术的分析速度更快,研究领域更广,跨学科融合产生的力量使生命科学各分支领域的目标一个个被攻克。生物信息学正是如此产生的一个关键平台技术。

    由于生物信息学是生物科学与计算科学、物理学、化学和计算机网络技术等密切结合的交叉性学科,因而具有非常强的专业性,这就使得专业的生物医药科研或开发机构自身难以胜任它们所必需的生物信息学业务,残酷的市场竞争及其所带来的市场高度专业化分工的趋势,使得专业的生物医药开发机构不可能在自身内部解决对生物信息学服务的迫切需求,学术界内的生物医药科研机构也是如此,而这种需求,仅靠那些高度分支化和学术化的分散的生物信息学科研机构是远远不能满足的。可见,在生命科学的新世纪,生物信息学综合服务将是一个非常重要的也是一个极具挑战性的领域。 (中科院院士 吴旻)

摘自 光明日报

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