一場聚焦生命科學的論壇，為何數學家、物理學家、計算機科學家都來了？在舉行的第四屆世界頂尖科學家論壇·生命科學3.0和交叉研究論壇上，“復雜”，是這些“頂尖大腦”們對生命現象的共識。無論是蛋白質還是大腦，其數量之龐大、結構之復雜，都令人類既有的研究手段顯得相形見絀。
而今，各學科的大交叉、大融合，正在推動生命科學從過去描述性、定性研究階段，向全局性、定量研究階段發展。這一過程帶來的巨大變化，甚至使年輕科學家“無需向前輩請教”，因為太多顛覆式創新可能無法預測。
“我撰寫教科書《細胞生物化學》至今已有43年，但每次修訂，我都感覺有很多東西還沒弄明白。”2016年拉斯克醫學特別成就獎得主布魯斯·阿爾伯茨說，生命之復雜是他這輩子科研生涯中印象最深刻的事，“想要用簡單的網絡線路圖表現清楚生命體中的信號通路，離開數學和計算工具，是難以想象的”。
事實上，早在上世紀四十年代，物理學家就已經提出了類似想法，但學科之間的融合卻十分緩慢。“哪怕是最簡單的細胞，也有四百多個基因，每三小時分裂一次，并通過復雜的蛋白網絡協作，計算生物學在此類細胞分析研究中能起到很好的作用。”阿爾伯茨認為，更深入理解生命現象，非常需要數學、物理等學科的介入，如果離開這些工具，人類對生命本質的理解就如同“用小學一年級的詞匯與思維去理解莎士比亞作品”一樣茫然。
他呼吁，青年科學家不要“趕時髦”，應踏踏實實做好基礎研究。阿爾伯茨展示了一張照片，“我的研究團隊成員來自各個不同國家，但我們一起工作”。他認為，生命科學需要更多的開放，與更多學科融合，才能最終破解生命之謎。
2020年圖靈獎得主阿爾弗雷德·艾侯認為，計算生物學將生物、化學、計算機、醫學、物理、哲學等融合在一起，“它還有潛力融合更多學科”。最初的編碼器由IBM公司花費了18年才完成，而現在，一個計算機專業博士生就能開發出一個。在算力呈幾何級增長的當下，計算生物學必將推動生命科學進入一番新天地。
2013年諾貝爾生理學或醫學獎得主詹姆斯·羅斯曼也十分善于“跨界”，他早年學物理，又學過醫學，然后轉向生命科學。從年輕時開始，他就喜歡嘗試將不同學科知識融會貫通來解決實際問題。13年前，他出任耶魯大學細胞生物學系系主任，就大量招收不同學科背景的年輕學者，以拓寬研究領域，營造學科交叉的氛圍。
“在同一個系，有十幾名年輕教授都在從事同一方向研究，比如光鑷、單分子工具等，結果非常成功。”在羅斯曼看來，把研究路徑設得太明確不是一件好事，只有不斷互動，年輕科學家才能不停成長。
毋庸置疑，生命科學發展受益于學科交叉融合。浙江大學求是講席教授周如鴻說，工業革命后，生命科學發生了兩次革命：第一次是從DNA雙螺旋結構到分子生物學，第二次是從分子生物學到基因組學，兩次革命都是數學、物理、計算機科學與生命科學交叉融合的巨大成果。接下來的第三次生命科學革命即21世紀的新生物學，將實現從觀察性、定性到定量、可預測性的轉變，是生物學與定量科學和工程的交叉融合。
然而，在1994年菲爾茲獎得主埃菲·杰曼諾夫看來，生命科學在21世紀的發展，很可能會成為數學學科發展的動力源泉之一。“在十六、十七世紀，物理學的發展曾為推動數學作出過很大貢獻，在21世紀，很可能是生命科學。”
事實上，生命科學研究遇到的大量問題，正在推動包括人工智能在內的各種工具的發展。復旦大學教授馬劍鵬表示，目前蛋白質動態維度研究正迎來最好時機，蛋白質結構可通過實驗或計算機預測來確定，但動力學性質只能通過計算機模擬來實現。上海紐約大學教授張增輝認為，盡管“阿爾法折疊”等機器學習方法實現了精準預測蛋白質三維結構，但仍有不少提升空間。
官方微信
