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《中国生物学2035发展的策略》摘要 国家重大出版工程

来源:米乐体育官网下载 作者:米乐体育官网app下载 时间:2024-04-28 12:18:36浏览量:20 【字号:

  2023年5月26日,由中国科学院和国家自然科学基金委员会联合部署、学科领域知名院士专家一同研究编撰的正式发布,该报告是“十四五”国家重大出版工程“中国学科及前沿领域2035发展的策略丛书”的分册之一。生物学研究关系到生命与健康保障、农业及粮食安全、环境与生态文明等多个角度,是国计民生、战略安全和可持续发展的重大保障。

  报告系统阐述了生物学科的科学意义与发展现状,分析学科发展形态趋势,提出了我国生物学及相关分支学科和领域2021~2035年的发展思路与方向,关键科学问题、发展目标和优先发展领域,并提出了促进学科发展的有关政策措施建议。

  生物学是研究生物体的基本特征、探索生命活动基本规律和生命现象本质的科学。 随着20世纪分子生物学的快速进步,现代生物学的研究范式从宏观向微观、从外在描述向机理阐明深入发展,涌现出大批新技术和新方法,不断推动生命科学前沿研究,极大加速了对于生命本质的理解。 与此同时,生物学与数学、物理、化学、信息科学、技术科学、工程科学等多学科领域逐渐交叉、渗透、会聚,产生了系统生物学、合成生物学和生物医学影像学等交叉学科,为生物学前沿探索和创新研究模式带来了无限潜力。

  生物学研究关系到生命与健康保障、农业及粮食安全、环境与生态文明等多个角度,是国计民生、战略安全和可持续发展的重大保障。《国家创新驱动发展的策略纲要》中指出,要强化原始创新,增强源头供给;坚持国家战略需求和科学探索目标相结合。生物学研究天然具有科学探索和支撑国家战略需求的双重属性,是生命科学原始创新的发源地,是不断满足并推进医药、农业和生物技术等国家战略需求发展的源头供给。

  高通量测序技术的革命性突破,以及各种成像技术和组学技术的变革性发展使得生物学研究迈入了大数据时代。涌现出生物信息学、计算生物学、定量生物学等新兴领域,生命科学逐步从描述和定性研究进入了定量研究阶段。通过生物学内部以及多学科交叉融合、技术集成,在生物学研究领域涌现出许多新的交叉学科和研究热点。具体表现为:对于生命活动的解析更加定量化和系统化,AI与脑科学研究不断深入,生物大数据的标准化与高效利用,改造、仿生、再生、创生能力不断加强。

  瞄准世界科学前沿和国家重大需求,未来15年生物学的重要前沿领域包括:生物重要性状的进化机制,生物表型可塑性与环境适应机制,ECO结构复杂性、功能多样性和系统稳定性的多尺度—多过程整合研究,基于单细胞及单分子分析技术的生物学研究,病原微生物的致病、耐药及传播机制,细胞命运可塑性与器官再生,细胞精细结构与可视化,遗传与表观遗传信息的建立与继承,个体发育与衰老机制,免疫应答及调控机制,行为与心理的认知过程与神经机制,生物大分子的结构功能与动态相互作用,营养代谢及其调控网络,基因编辑、基因递送与分子操控技术,基于智能生物材料的工程化组织构建、力学调控与医学应用等。

  多学科领域的交叉会聚极大促进了生物学的加快速度进行发展,为生物学前沿探索和创新变革提供了更多可能性。同时,这些基础科学研究也在生物学的渗透下,开辟了许多新的研究方向。生物学的优先发展交叉领域包括:合成生物学及人工生命体,生物多样性和ECO功能性状格局及演变的生物地理生态学研究,基于脑认知启发的AI和智能增强,光合作用与生物固氮的机制与模拟,类器官仿生构建与虚拟器官建模等。

  生命科学是当今科学研究的前沿,新思想、新技术、新方法不断涌现,成为国际合作的活跃领域。国际合作既是生命科学发展的内生需求,也是生命科学发展的强大动力。生物学的重要国际合作方向包括:生物多样性和生命进化及野生动植物对全球气候平均状态随时间的变化的响应和适应,大尺度ECO过程联网观测和功能预测生态学,人类表型组的系统分析及健康表型形成的遗传机制,免疫系统对病原微生物和危险信号的感受及功能研究,全球生物多样性与健康组学大数据共享和分析体系建设等。

  立足于我国生物学学科发展现状和国家战略需求,本书提出如下发展机制和政策建议:

  聚焦两个核心问题:生命科学与生物技术的发展必须更充分地与国家重大需求相结合,必须更高效地应对科研范式变革所带来的新挑战。

  建立健全重要科学问题的提出机制:加强“自上而下”的顶层设计,针对生物学的发展的新趋势提出重点攻关方向;建立“从下到上”的自主建议通道,由专家委员会对于各方面的建议进行总结,遴选重要的科学问题列入指南。

  鼓励“从0到1”原创探索:对原创探索性科学问题给予专门的项目申请和评审绿色通道,特别是对于非共识项目应提供更为合理的评选机制和资助渠道。建立容错机制,推动颠覆性、变革性创新。

  加强成果识别与发现:探索设立专门机构,推动面向临床医学重大需求的基础研究成果落地转化。加强与其他部门、地方政府的合作,推动产出成果与经济社会持续健康发展需求对接。

  优化经费多元投入机制:探索支持企业投入基础研究的新机制;建立产业目标导向的基础研究问题库和重大基础研究项目悬赏制;探索社会力量以慈善捐赠等方式加大投入的有效机制。

  制定择优、长期、稳定的支持模式:着力推进优秀青年人才的培养,通过长期稳定支持一批具有国际竞争力的科学家,形成对生命科学前沿的引领能力。

  着力突破制约生物学研究发展的共性问题和瓶颈:推进国家级生物数据中心和资源平台的建设;大力加强对于科学仪器设施研制的支持,规避“卡脖子”风险;加强生物医药转化平台建设,提供系统性和专业化的转化服务。

  本文摘编自《中国生物学2035发展的策略》,编写组组长为中国科学院院士陈晔光,标题和内容有调整。

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