20世纪我国自然科学基础研究的艰辛历程

中国传统文化中没有现代意义的自然科学基础研究。起步甚晚的研究工作又受到急功近利、科技混谈的政策影响 ,多年在似曾相识的压力下挣扎。时至今日 ,我国自然科学基础研究在某些方面还没有摆脱半殖民地的心理状态 ,严重影响着我国工业早日立足于自己坚实的创新成果。作为曾以一半科学生涯从事应用研究、并且始终坚持在第一线的自然科学基础研究工作者 ,作者以亲身所历 ,列举事实分析共和国成立半个多世纪以来基础研究政策的得失 ,以及目前仍然存在的弊病 ,为今后的科学史研究存照。将特别着重回顾近 2 0多年来 ,第一线科学工作者和科技政策制定者、执行者之间的认识差距 。

20世纪我国自然科学基础研究的艰辛历程

中国传统文化中没有现代意义的自然科学基础研究。起步甚晚的研究工作又受到急功近利、科技混谈政策的影响,多年在似曾相识的压力下挣扎。时至今日,我国自然科学基础研究在某些方面还没有摆脱半殖民地的心理状态,严重影响着我国工业早日立足于自己坚实的创新成果。作为曾以一半科学生涯从事应用研究、并且始终坚持在第一线的自然科学基础研究工作者,笔者以亲身所历,列举事实分析共和国成立半个多世纪以来基础研究政策的得失,以及目前仍然存在的病,为今后的科学史研究存。将特别着重回顾近二十多年来,第一线科学工作者和科技政策制定者、执行者之间的认识差距,以及这些差距的历史文化根源。

谈谈自然科学和社会科学的“大交叉”(一)

近来关于交叉科学的讨论越来越多,中国科学院和高等学校建立了多处交叉科学研究中心。人们谈论着'一级学科'的交叉、自然科学和社会科学的'大交叉'、社会科学和自然科学的'联盟'甚至'融合'。其实,学科交叉并非新话题。在1984年中国科学院拟议设立支持基础研究的'院内'科学基金时,笔者就参与起草过'大交叉'的申请指南。多年来,笔者对自然科学内部某些角落的交叉,有过一点实践,对'大交叉'时有所思。兹借数页《科学》杂志。

谈谈自然科学和社会科学的“大交叉”(二)

突变是一种临界现象。它发生在某一个参数缓慢变化达到特定值的时刻。突变前后系统的状态有质的差异，会出现或消失某些对称和有序。这里考虑出现新的有序状态的情形。刻画新的有序或对称状态的一个或一组参数称为序参数。序参数从旧状态中的零值．连续变化或跃变到新状态中的非零值。这种变化情形最为有趣。任意小的非零值代表新的对称和有序。这个零与非零的差异、有和无的差异，决定临界现象的突变性。“不是西风压倒东风，就是东风压倒西风”。新相一旦出现，就决定了系统的性质。

西瓜基因组框架图谱绘制与20份代表性资源重测序研究

目的与意义:西瓜是一种重要的葫芦科作物,占全世界蔬菜生产面积的7%.经过长期人工选育,西瓜遗传多样性变的十分狭窄,已成为西瓜品种改良的瓶颈.本研究以东亚类型高品质西瓜品种‘97103’为材料进行西瓜全基因组序列分析,并开展20份代表性西瓜资源的基因组重测序分析,以明确西瓜基因组结构和进化历程,阐明果实品质和维管束信号传导等重要生物学过程的分子机制.

生物领域是数理和计算科学的广阔用武之地

生物是物，生物有形、生物有数、生物有理。DNA双螺旋结构和遗传密码的发现，开启了分子生物学时代。生物学已经积累了大量事实和数据，而且每日每时产生着海量新数据。2003年完成的人类基因组计划，花费了约30亿美元测定一个人基因组的30亿个字母。人们正在向用1000美元测定一个人基因组的目标前进。截至2010年4月底，全世界已经完成和正在进行的基因组测序计划超过了7200个，这个数字还在以每天数个的速度增长。归根到底，人口、粮食、健康、医药、环境、能源这些全人类面临的重大挑战，都与生物有关，而基本的生物学规律必须从分子水平认识和解决。

元基因组学方法在环境微生物中的研究进展

新一代测序技术的快速发展,使得元基因组学研究方法成为了理解环境微生物群落结构和相互作用的重要手段之一。元基因组学方法不需要将环境样本中的微生物单独分离培养,而是作为整体进行研究,因而可以回避传统研究时分离培养微生物的困难。基于这一优势,人体、海洋和土壤等环境有关的各项环境微生物测序计划相继启动,并取得了一系列重要的研究进展。探讨了元基因组测序数据分析中所经常采用的方法,以及有关流程的优势和局限性,并进一步讨论了这些方法在各种环境微生物研究中的应用和成果。

利用Pearson相关系数定量分析生物亲缘关系

论文主要利用计算语言学中使用的统计学方法定量分析生物物种的亲缘关系。以包含生物体遗传信息的核酸序列为研究对象,采用计算语言学的思想和方法,将每一个生物体的核酸序列看作一篇很长的自然语言文本,抽取核酸序列的双核苷酸频率分布特征向量,用以表征其数字特征。而后采用PearsonCorrelationCoefficient(Pearson相关系数)定量分析其亲缘关系的远近程度。将119个细菌的全基因组核酸序列进行两两比对,对所得的7021个r值进行分析,得出的结论是:亲缘关系越相近的物种,其Pearson相关系数越大。取定0.985作为“属”的分界阈值时,得到召回率为75.824%,准确率为73.404%。论文对定量分析生物学核酸序列的相似性和对生物亲缘关系远近的建模有重要的实际意义。

20世纪我国自然科学基础研究的艰辛历程

中国传统文化中没有现代意义的自然科学基础研究 .起步甚晚的研究工作又受到急功近利、科技混谈的政策影响 ,多年在似曾相识的压力下挣扎 .时至今日 ,我国自然科学基础研究在某些方面还没有摆脱半殖民地的心理状态 ,严重影响着我国工业早日立足于自己坚实的创新成果 .作为曾以一半科学生涯从事应用研究、并且始终坚持在第一线的自然科学基础研究工作者 ,作者以亲身所历 ,列举事实分析共和国成立半个多世纪以来基础研究政策的得失 ,以及目前仍然存在的弊病 ,为今后的科学史研究存照 .将特别着重回顾近 2 0多年来 ,第一线科学工作者和科技政策制定者、执行者之同的认识差距 ,以及这些差距的历史文化根源 .

冠状病毒和人类SARS病毒的分子亲缘关系研究

组分矢量方法是一种从全基因组出发,研究物种亲缘关系的新方法。本文使用这一方法,通过对外类群的适当选取,研究包括SARS病毒的冠状病毒进化关系。SARS病毒作为一个单系,由于彼此之间的序列相似程度非常高,难以为其选取适当的外类群。我们利用核苷酸的突变计数来构造距离矩阵,并将其超度规化,在此基础上揭示SARS病毒自身的演变关系。本文采用了更多的序列和新的方法,反映了更为详细的冠状病毒进化关系,使得不同方法的比较成为可能,为冠状病毒进化关系的研究提供了新的视角。

籼稻基因组中的tRNA研究

在籼稻基因组的127551个重叠群中,共发现了596个tRNA基因,其中有3个携带硒代半胱氨酸的tRNA基因和一个抑制型tRNA基因.除了上述4个特殊的tRNA基因外,592个tRNA可按密码子分成45种,Guthrie等人提出的修正摆动假设完全成立.在这些重叠群中,还发现了27个假基因,但未发现trnT-CGU基因,这可能是由于现有序列数据的不完备.在上述592个tRNA基因中,可能存在冗余,而且还可能再有新发现.研究了水稻基因中密码子的使用与tRNA基因的数目之间的关系.从水稻的两个栽培亚种——籼稻和粳稻的叶绿体基因组中,各发现了33个tRNA基因,经多重联配发现,两组tRNA基因完全相同.

生物领域是数理和计算科学的广阔用武之地

生物是物,生物有形、生物有数、生物有理。DNA双螺旋结构和遗传密码的发现,开启了分子生物学时代。生物学已经积累了大量事实和数据,而且每日每时产生着海量新数据。2003年完成的人类基因组计划，花费了约30亿美元测定一个人基因组的30亿个字母。

CVTree在454高通量测序分析菌群结构中的应用

目的探究将基于短串频度的CVTree方法用于反映菌群结构的16S rRNA基因的454高通量测序数据分析的可行性,为快速分析高通量菌群结构数据提供新的方法。方法对一个四世同堂的中国家庭7名成员肠道菌群和不同基因型及饮食类型的小鼠肠道菌群用454高通量方法获得16S rRNA基因的V3区的测序数据,用CVTree的方法进行菌群结构的比较分析。结果通过选取合适的短串长度,CVTree的方法能准确检测到各样本间的聚类关系,其结果与之前文献报道的基于Unifrac算法的结果相一致。结论CVTree能快速、有效地处理16S rRNA基因的454高通量测序数据,实现对不同菌群结构相似性的比较分析。

组分距离方法构建基于核糖体蛋白质或氨酰tRNA合成酶的原核生物亲缘树

最近新发展的基于计算短串频度,推断原核生物系统发生关系的K串组分距离方法,以整个蛋白质组作为数据集.采用每个物种的全部核糖体蛋白质或氨酰tRNA合成酶,得到一致结果.已知后一组蛋白质在单个使用时,产生彼此不同的进化树.我们构建进化树不需做任何序列联配,所得亲缘树包括16个古细菌、105个细菌和2个真核生物.大部分低层分支与《伯杰系统细菌学手册》(第2版),即2003年第4次发布的细菌系统分类大纲相一致,而且对高层分支关系给出一些建议.

物理学和生物学(上)

20世纪物理学研究从微观领域到宏观宇宙都取得很大进展 .对生物的研究已经成为新世纪物理学的重要主题 .文章简要阐述了分子生物学中的一些基本概念 ,说明了一些有趣的问题 ,同时总结了作者最近在生物信息学方面的工作 .