四、20世纪后期大发展
1.高校的恢复与发展
“文化大革命”结束,各类高校都面临一次重建的艰巨任务,随之而来,人们发现骨干教师短缺而知识老化,教学设备陈旧落后,这种局面对重点高校容易扭转,而普通高校则改变缓慢。有一份北京大学生命科学(生物系)八十周年纪念(1925—2005)材料,则可反映出重点高校变化。1977年北大恢复招生,学制4年,全系建立10个专业和相应的教学研究室,这与“文化大革命”前没有多大差别。到了80年代,北大生物系争取到一批国家重点科研项目,包括国家高技术生物工程研究(863项目),国家七五、八五计划攻关研究以及国家自然科学基金重大和重点课题,并建立了分子生物学研究所和蛋白质工程与植物基因工程国家重点实验室。
1993年11月北京大学生物系为适应现代生命科学的迅速发展和21世纪国家经济和社会发展对生物学专业人才的需要,在国内率先更名为生命科学学院,走过了大半个世纪艰难而光荣历程的北大生物学系,从此以新的面貌出现。
近10年来,北大生命科学学院在学科建设上取得很大进展,以5个国家重点学科为基础,发展和形成了植物发育生物学、细胞生物学、生化与结构生物学、遗传与发育生物学、生物信息学、生理学和神经生物学、生物技术、生物多样性与保护生物学等各具特色的8个学科方向的科研体系并取得了很多的研究成果。为使生命科学走向应用,北大未名生物工程集团有限公司,涵盖了从生物医学和农业生物技术有关的基因工程药物、疫苗、诊断试剂、化学药物等领域的新药开发。
中国在20世纪90年代,基于国民经济建设的迅速发展和四大高新技术对社会产生的重大影响及国家对跨世纪人才的需求。中国高校办学又出现了一次扩大规模、调整与增设新专业的热潮。例如浙江省,将浙江大学、杭州大学、浙江医科大学、浙江农业大学四所高校合并成新的浙江大学,实现强强联合。这种现象在全国各省市都有发生,目的在于为创建国内或世界一流大学而努力。
原有省属农林院校在以前发展缓慢,在新的历史条件下,也出现大调整、大发展。原有11所高等林业院校,现在只剩6所,其他都进行了合并或改转,如在陕西与福建出现农林院校合拼改名为西北农林科技大学和福建农业大学。又如内蒙古林学院与内蒙古农牧学院合并成立了内蒙古农业大学,大农业观念跃在眼前;浙江林学院坚持以农林生态为特色的办学理念,多年后也晋升为浙江农林大学。现在的农林高等院校,生命科学学科得到普遍加强,并出现了生命科学院建制开设综合类的生物科学、生命科学和生物技术专业,打破了过去生物与农林学科的界限,极大地推动了学科之间的交流,使生命科学技术的成果获得共享。当今,不论是综合性大学、师范院校或是理工院校和农林院校,办学规模都很大,硬件设备也都不错,专业类同也多,如外语、经济管理学、环境科学、信息科学和生命科学的院系或专业都有开设,这些都将成为公共科学知识,所以既要深造又要普及。
2.科研机构的调整与发展
1978年3月,全国科学大会在北京召开,邓小平指出:“科学技术是生产力,科技人员是工人阶级的一部分。”科学家流下了热泪,科学的春天真正开始!国家制定了高新技术“863项目”,并通三个五年计划的攻关研究,到20世纪末,我国国民经济总产值得到迅速提高,而且高新科学技术获得很大发展,包括信息技术、航天技术、材料技术和生物技术。我国生命科学在“文化大革命”时期所拉开的差距得到根本转变,其研究成果是多方面的。
科研体制改革是重要的。国家科研体制的改革,按照“抓大放小,与放开一大片”的原则,进行精简机构。中国科学院、中国农业科学院、中国医学科学院、中国林业科学院的科研机构在计划经济下已发展到相当庞大,的确需要精减与调整。根据当前市场经济和高新技术的发展,各科学院都要建立起精干的分子生物学和先进生物技术研究机构,承担国家重大项目和重点课题,并在科学研究中具有竞争力。例如,1979年中国科学院发育生物学研究所成立,主要从细胞和分子水平及基因调控去研究动物以及人类的个体发育规律;1986年,中国农业科学院生物技术研究中心成立,主要从事农作物有用基因的分离、鉴定、转移,以培育优良品质和抗病品种;1980年,中国科学院医药生物技术研究所成立,其任务是广泛采用生物技术开展重大疾病的医药防治与新药物的开发。在80年代,北京大学、南开大学、南京大学与复旦大学先后建立了分子生物和分子遗传学研究所。
与此同时,中国农业科学院和中国林业科学院在京外的各类研究所以及省级农林研究院(所)与当地生产任务相结合的研究课题与任务,采取灵活的管理方式,让更多的科技人员适应市场经济需要,建立以企业、工厂、部门为主体的产、学、研结合的技术体系和新型服务机构。据1997年粗略统计,全国省市以上的农业研究与开发技术机构1369个,科技人员约8万多,他们在经济上大多是独立操作,但编制大多还属于原有事业单位的。而今,科学院系统的科研机构和高等院校的科研机构的管理形式也有各种方式存在,但是,大量的民办的农林、生物科学研究机构也很多且形式多样,官民共同不断发展,呈现出一片繁荣景象。当今,我国科研机构变化更大,这里就不多说了。
3.结出丰硕科研成果
(1)生物资源的调查与编写
当今是分子生物学和生物技术迅速发展的时代,这并不意味着传统生物学的研究,特别是生物资源的调查与整理编写已不重要。恰恰相反,这项工作则是生命科学研究生物资源开发利用与生物多样性保护的源泉与基础。巨著《中国植物志》全80卷,125册,约5000多万字,从1953年开始,经过四代人的努力,至2004年已经全部完成。它记载了我国301科、3408属、31142种植物科学名称、形态特征、生态环境、地理分布、经济用途等。植物学家吴征镒不仅在主编这部巨著中发挥了重大作用,而且还主持编写了《全国植被区系》、《中国植被》、《中国种子植物数据库》、《中国高等植物图谱》等多部植物学专著,而且由他定名的植物分类群有1766个,涵盖94科334属,是我国发现和命名植物最多的一位。《中国动物志》的各门、纲、目归类,时至20世纪末,已完成了218卷,占总计划的一半,其中,如无脊椎动物已出版74卷,昆虫纲96卷,鱼纲17卷;而鸟类全14卷,兽纲共9卷基本完成。各种地方志与专著颇多,直至20世纪末,《中国动物学发展史》一书对此有过总结(郭郛等2004)。我国海洋生物资源的调查起步较晚,海洋拥有丰富的生物资源有待我们去调查与开发。如今已对南海、东海、黄海、渤海的近海鱼虾、贝类、藻类也有初步调查,编写了各种专业、书籍,包括由曾呈奎主编的《中国孢子植物志》、《中国经济海藻志》、《中国黄海海藻志》、《海洋生物技术》等。
(2)生物多样性保护与自然保护区
保护生物多样性始于20世纪70年代,中国科学院和国家环保局在80~90年代组织了几次全国性的珍稀濒危动植物资源的调查,提出了三级保护名录和国家相应的保护法规与条例。随之,各类型自然保护区也开始建立。这里充满生态学、动物学与植物学工作者在野外调查与考据的辛勤劳动。直至2000年,据全国环境统计公报显示:我国已建立了各种类型的自然保护区1551年,总面积12989万hm2,约占陆地国土面积的12.9%。其中,国家级自然保护区171个,珍稀濒危动物繁殖场140个,珍稀植物引种栽培86个,生态示范区试验点和单位215个。中国湿地总面积为6594万m2,全国建立湿地类型自然保护区26处,它们为生物多样性保护提供了良好场所。例如,四川卧龙大熊猫自然保护区对大熊猫的保护与繁殖是最有成绩的一项。此外,如朱鹮、黑颈鹤、白鳍豚、金丝猴、羚牛、藏羚羊、东北虎、华南虎、长臂猿、亚洲象等珍稀濒危动物也得到了有效保护。
(3)古生物的发掘与考据
近20年来,我国古生物研究成果是卓著的,它为地球上生命起源与生物进化提供了许多宝贵的化石证据。例如,中科院南京地质古生物研究所陈均远等人在云南海口镇发现了5.3亿年前的脊椎动物海口虫(鱼)化石,被视为最原始的脊椎动物。而且他们还在云南澄江和贵州等地找到寒武纪生命大爆发留下的多细胞的原始脊椎动物化石的依据,其中澄江生物群化石最为丰富。中科院古脊椎动物和人类研究所徐星等在辽西朝阳中生代页岩中发现了古生物群化石,包括鱼类、昆虫、鸟类和恐龙。先后找到了被命名为中国孔子鸟、北票鸟、翼龙、鹦鹉嘴龙和中华鸟龙化石,而后两者身上衍生有羽毛状物,论证了鸟类起源于恐龙的有力依据。
自我国学者杨钟健、裴文中1929年在北京周口店山洞中发现了第一个北京猿人头盖骨化石以来,在1949年后国人又开始发掘,找到北京猿人的头骨及其他遗物,并先后发现了陕西蓝田人、大荔人、山西丁村人、广东马坝人、云南元谋人、湖北长阳人和金牛山人等多处头盖骨化石,代表着猿人、直立人和智人各个生存期,以此提出了人类多源发生学说。近20多年,我国恐龙化石发掘成绩斐然。已发现的地址遍及四川自贡、江苏常州、湖北青龙山、新疆戈壁、辽宁朝阳、河南西峡、湖北郧县、安徽黄山等10多处。目前,中国是世界上拥有最多恐龙种属的国家,已发现近百种恐龙骨骼化石,恐龙蛋化石有40多种类型而恐龙蛋化石仅河南西峡县1992年就挖掘出5000枚。各省地还相继建立起恐龙博物馆或侏罗纪公园向游人普及恐龙知识。
(4)生态学的理念
近些年来,随着我国工业化和城市化进程加速给自然资源和生态环境带来的破坏与恶化是严重的;加之全球引发的“温室效应”、臭氧空洞出现以及自然灾害的阿尼诺现象均让人感到担忧。保护生态环境的口号与理念已深入人心,生物学家早为此作出努力并已转变为政府行为。
自1992年《联合国气候变化框架公约》签定,经1997年《京都议定书》直至《2007年联合国气候变化大会》在印度巴里岛召开达成新的国际协议,是世界各国为减缓气候变化进程所作出的良好反应。其中,在《国际气候公约》中的清洁发展机制(CDM)项目推动下,一项生态学的“全球碳循环”计划启动了,而中国也作出了积极响应。一项“中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究项目”(2002)和10年大规模造林、再造林的生态工程都得到了积极开展。2009年的全国森林覆盖率已达20.6%。
(5)基因工程与农业及药物
自20世纪90年代以来,我国转基因动植物研究得到广泛开展。其中,转基因植物的培育有水稻、小麦、棉花、大豆、油菜、马铃薯、番茄、甜椒等10多种已通过安全评价进入田间生产。据2002年报道,我国转基因作物种植面积突破210万hm2,还在研究的基因生物130种,特别是转基因抗虫棉、转基因水稻的研究成果已居世界前列。
我国在80年代采用精卵受精技术,获得了牛、羊、兔的试管家禽;90年代应用胚胎细胞核移植法的克隆羊、兔、牛、猪也获得成功;还有生长素基因导入猪胚内,得到了转基因瘦肉猪。近几年,人们对生物反应器观念非常热衷,譬如将人α-抗胰蛋白酶基因作目的基因,导入牛羊受精卵,培育能生产人α-抗胰蛋白酶的转基因牛羊在乳汁中的试验在我国亦在进行,有望获得有效的药用蛋白。
鱼类转基因培育在我国有着许多研究工作。例如,利用工程构建了大马哈鱼、黄盖鲽、黑龙江野鲤的基因文库,分离和克隆了大马哈鱼生长素基因、合成了鲤鱼基因启动子,并用显微注射,进行了将外源生长素基因转入鱼类受精卵等项研究都已取得显著成绩。如今,鱼类胚胎核移植已在种内不同品种、属间、科间、目间进行,已涉及很多组合。鱼类的核移植似乎容易组合,但核质杂种培育(除鲤鲫外)的成功例子并不很多。
我国基因工程药物生产研究始于863项目,直到1992年和1994年,重组人α1b型干扰素、α2a型干扰素和重组人r型干扰素,重组人白介素-2,首先投放市场。直至2000年,我国已有细胞生长素、胰岛素、链激酶、乙型肝炎疫苗、痢疾菌苗、新型霍乱菌苗、重组痘苗病毒多价活疫苗、重组人53腺病毒注射液等。目前,正在研究的基因工程药物和疫苗有40多种,处于临床及中试阶段。
另外,我国海洋科学家在海洋生物多糖、海洋生物毒素、海洋微生物活性物质和贝类以及鲨鱼抗肿瘤活性物质方面都有研究。例如,青岛海洋大学研制的藻酸双酯钠(PSS)、甘糖酯等具有肝素的化学结构和生理功能,但无明显的毒副作用。一种选自南海弧菌菌株B2817的活性物质对人肝癌细胞具有很强的抗抑制效果。并通过菌株发酵条件的优化,提高了生物量而开展有效的药理试验。近些年,我国有关药学院、制药厂和肿瘤医院协作鲨鱼油和鲨鱼软骨提取物制剂的抗肿瘤的病例临床观察有相当进展。(www.xing528.com)
(6)基因组测序与基因图谱
1990年10月由美国发起的《人类基因组》计划启动,各国科学家在政府资助下进行测序并绘制基因代码图。1999年9月,中国加入人类基因组计划,负责测定人类基因组全部序列的1%。2000年4月,中国科学家完成了1%的人类基因组的工作框架图;同年6月26日,美国首席科学家公布人类基因组工作草图,标志着人类在解读自身“生命之书”的道路上迈出了重要一步。同年12月14日,美英科学家宣布给出了拟南芥基因组的完整图谱,人类首次全部破译出一种植物的基因序列。2003年4月,美、英、法、日、德和中国隆重宣布,经过13年的努力,人类基因组序列图绘制成功,所有目标全部实现。
目前人类基因组检查,人类细胞中有46条染色体,总的DNA长度约为3×109bp;原来估计人类基因组中有10万个基因,但实际只有3万多个基因,即人基因组中存在大量的“荒凉”域所致。人与人之间基因组序列中的个体变异仅约千万分之一,这些基因所编码的蛋白质体现着人类的全部性状,包括语言、记忆、推理等许多智能因子。这项伟大的科学计划也为21世纪生命科学的发展与现代医学疾病治疗奠定了基础。
2002年4月,我国科学家在《Science》杂志上发表了《水稻(籼稻)基因组工作框架序列图》的论文,也显示中国基因组学研究进入一个新水平。随着人类和模拟生物基因组计划的顺利进行及后基因时代的到来,越来越多的新基因被发现,功能基因组学的研究已成为生命科学领域中的重大课题。
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