当代生物科学的发展及其在自然科学中的重要作用

当代生物科学在朝着微观和宏观两个方面向纵深发展。在微观方面，主要是在分子水平上研究生命过程和现象；在宏观方面，主要是生态学的研究，特别是生物多样性的研究日益引起人们的关注。正如邹承鲁院士的《生物学走向21世纪》一文所言，“当前凡是研究生命现象的学科，不可避免地要深入到分子水平去进行本质规律的探讨，这使分子生物学很快就渗人生物学的各个领域，改变了整个生物学的面貌；同时也对医学和农业科学及其应用产生了巨大的影响。生物学的全新面貌最突出地表现在出现了一系列新的分支学科，如分子遗传学、分子细胞学、分子分类学、分子神经解剖学、分子药理学、分子病理学、分子流行病学等等，影响到生命科学的所有领域，即使生态学、古生物学和分类学也不例外。……作为生命体基本单位的细胞，和作为生命活动最高形式的神经活动是现代生物学研究的最活跃的领域，但是今天，这两门学科由于采用了分子生物学的新的研究思想和新的研究手段而获得新的生命力，研究步伐大大加快，与分子生物学一起发展成为当代生物学研究的三大热点”。

目前，自然科学正处在一个转变的时代。同19世纪末一样，自然科学的最基本的学科——物理学，当前也面临着一场深刻的革命。从对复杂系统（从生命体到宇宙）的探索中产生的物理学新思潮（非线性、非平衡态动力系统物理学、协同论、耗散结构、自组织、混沌等新理论和新概念）正改变着从牛顿以来的传统的科学思维方式。复杂系统是非线性的。在复杂系统中，以牛顿力学为基础的决定论的因果关系和叠加原则失效了。非线性理论的发展，正促使自然科学在方法论上发生从分析式思维到整体式思维的转变。“整体大于部分之和”，生命是生物整体活动的表现，而不是组成它的部分的性质的叠加。一些理论物理学家已经开始用新的物理学观点和数学方法来解释生命及其进化过程。脑和发育也成为他们竞相研究的对象。对生命和复杂系统进行探索的非线性科学正在自然科学各领域中兴起，逐渐汇成一股潮流。与此同时，对生命的研究反过来又向物理学提出许多新问题、新概念和新的研究领域。例如，贝塔朗菲的一般系统论、维纳的控制论等都是在研究生物学问题或受到生物学的启发而提出的。又如，随着人类基因组研究取得突破性进展，面对浩如烟海的遗传信息资料，如何通过分析和综合去破译遗传语言，从而阐明控制发育的遗传程序在染色体上的构建和操作规则，以及在进化过程中发生的变化，最终找到某种简明的数学形式来表述记载在DNA上的遗传信息是如何控制生物体的发育的，以及复杂性不断增加的动态过程，这无疑是对数学、非线性物理学和计算机科学的巨大挑战。从对生命和复杂系统的研究而出现的这一大趋势，将影响整个自然科学以及生物学本身的发展。正是在这种意义上，自然科学历史舞台上的角色将发生重大变化，生物学将成为引导自然科学向物质运动的最高层次突破的带头学科。(www.xing528.com)

在历史上，自然科学门类中的学科重心曾发生过由力学向物理学和化学的转移。而今种种迹象正预示着学科结构重心从物理学向生命科学的新的转移。新世纪学科重心的转移必定同解决人与环境的和谐、科学与人文的平衡、科学本身的系统整合有关。“生命科学研究领域有最适合滋生这种新科学启蒙思想的沃土”。18世纪的启蒙思想在方法论上的特征有二：一是分析重建法；二是经验的原则。这两个特征支起的方法论框架，作为理性的象征极有力地推动了自然科学和社会科学的发展，铸成以物理学为学科结构重心的19世纪这个科学世纪。但现代科学的发展已表明分析重建法的局限性，它不再完全适合于科学的继续发展。新的启蒙运动的方法论特征很可能是以整体生成和经验原则支起的方法论构架。而这样的新科学启蒙思想核心正适合在生命科学领域内成长和发展”。