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現代生命科學在二十世紀中葉開始蓬勃發達,預計將在新世紀成為最重要的科技研究之一,大部分產業投資也湧入此一領域,匯聚成一股影響民生與經濟的巨大力量。而台灣加入世貿組織
WTO
之後,對教育、研究以及產業的重大衝擊,更突顯在
生命科學基礎研究 與
生物技術應用 方面,來自學術及產業各方的迫切需求。因此,生命科學與生物技術,由過去到未來,對台灣都有決定性的巨大影響。
百年來的生命科學發展多采多姿。早期的先賢們致力於基礎生物學的觀察,明辨了細胞的生命單位,推演出橫跨時空的演化論,計算得生物遺傳定律,緻密分析生化代謝路徑,奠定了整體生命科學的『系統架構』。然而自一九五○年代起,DNA
雙螺旋構造的解出,以及隨後的基因操作技術,把整個生命科學的研究帶入另一層次,經過五十年的基因狂潮,在人體基因解碼的驚嘆聲中進入了新世紀,也邁入後基因體時代。
後基因體時代強調的是基因所表現的功能和特性,世界各國對『功能性基因體』研究早已如火如荼展開,其策略則是整合基因體學、蛋白質體學、生物資訊學以及細胞生物學等不同領域平台,進一步將其總和效果,運用於生命科學之所有領域與系統,包括傳統與現代的、巨觀與微觀的、理論與應用等廣大生命科學領域。
面對如此巨大的生命科學變革,科學家開始有了新思惟。以往的單點切入、精密測量、推導假說的研究方式雖然還是很重要,但更強調以整體觀察、計算、比較的方式,對整個細胞、組織、個體,乃至於群族、生態、甚至全球的總體思考方式,開啟了生命科學研究的全新觀點與想法;此種重視宏觀的新趨勢,與本次教育部計畫之主旨『宏觀』二字不謀而合。
一向領先創新思考的加州柏克萊大學,早在
1989
年就規劃成立一個全新的系所
Integrative Biology,把該校有關細胞生理、發生、行為、演化、遺傳、形態、考古生物學、系統生物學等相關學門整合起來,針對複雜多樣的生物系統,在演化的功能與構造層次,運用從分子到生態的各種角度,去思考生物組織與多樣化的問題,乃至於人類以及地球生物的源起。
哈佛大學則在 2003
年成立新系
Systems Biology,基於相似動機,但強調數學及計算機系統與生物學的合作界面,把由歸納分析方法所得到的龐大生物學資訊,進一步去整合、演算、預測出整體細胞的分子構成與其生理功能系統。與哈佛大學密切合作的MIT,由於其強大理工背景,則設立了虛擬機構
Computational
and Systems Biology Initiative (CSBi),把系統分析與計算機模擬方法,以跨領域方式應用在複雜的生物系統上。
深入理解各校做法的推理基礎之後,發現有一個共同的特點,就是都極重視教學與研究的配合。通常是先招募一批核心教師,開設質量均佳的大學部及研究所課程,招收最頂尖的學生加以培養與引導,這些能幹的學生加上博士後研究人員,共同維護完備的核心實驗室,提供最有力、最先進的分析儀器,如此就產出了世界最頂尖的研究成果。
總而言之,台灣生命科學與生物技術的未來發展,必須要在已有的生物科技基礎上,加入新的思惟方式與實際做法。也就是要整合原來各生物科學的研究系統與領域,以總体生物學的觀點再出發,利用新的功能性基因體學等尖端工具,在基礎或應用方面發展跨領域的原創價值;並且建立教學與研究雙軌並行的流程與環境,以便永續地培養人才、創新研發。
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