第三代生命科学论之“整体论-还原论-系统论”螺旋发展

进入 ２ １世 纪科 学与人 文 的融合 是 时代 的主题 ； 生
人们 被淹 没在 海量 数据 的汪 洋 之 中 ， 渴 求 生命 的淡 而 水， 当下 亟需 系统 论 意 义指 导 下 的还 原 分 析 。医 学 生 命科 学 中 的系统论 是 贝塔 朗菲 （ ｅｔ ａ ｆ ） １ ４ Ｂ ｒ ｌｎ ｙ 在 ９ ８年 ａ 创 立 的一 门逻辑 与数 学 领域 的科 学 ， 上世 纪末 又 提 出 系统生 物学 概念 及其 理论 和方法 。 中医学与 系统论 的 关系 ， 于上 个世 纪 ８ ０年代 以来 ， 用 系统 论 、 制 论 、 运 控
维普资讯
２０ 第九 卷 ０７
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一期
＊Ｖ １ ｏ １ ｏ． Ｎ ． ９
本 期 中 医药 现 代 化 科 技 论 坛 ：
系统 生物 学 与 中 医药 的发 展
编 者按 “ 系统 生物 医学” 系统论 与 医 学在 全 新 的技 术 背景 下 的 结合 ， 系统 理 论 指 导 下 ， 人 是 在 把 体作 为一 个 完整的 系统加 以研 究。通过 大规 模提 取各 类 生物信 息 ， 入研 究基 因组 、 白组和代谢 组 等 深 蛋 生物信 息与环 境信 息 的相 互 作 用 ， 阐明发病机 理 ， 究新 的诊 断和 治 疗技 术 ， 而 引领 现 代 医学进 入 预 研 从 测性 、 防性 和个 性化 的 时代 。 中医学 是 生命 科 学 的一 个 组 成部 分 ， 一 个 复 杂的 巨系统 ， 整体 观 ” 预 是 “ 、 “ 态观 ” “ 证观 ” 中医理论 的特 色， 系统 生物 医学的研 究 思路 不谋 而合 。 动 、辩 是 与 ２０ ０ ６年 ｌ １月 １ ６—１ ７日， 北京 召开 了主题 为 “ 在 系统 生物 学与 中 医药 的发 展 ” 的香 山科 学会 议 第

12
什么是系统生物学？
系统生物学是在细胞、组织、 器官和生物体整体水平上研究 结构和功能各异的分子及其相 互作用，并通过计算生物学来 定量阐明和预测生物功能和行 为。
杨胜利 院士
2004, 19（1）：31-34.
13
系统生物学的分类

组学OMICS

基因组学 转录组学 蛋白质组学 糖组学 脂质组学 代谢组学 表观遗传组学 宏基因组学
系统生物学 (Systems Biology)
1
A confusing concept
Revolution 支持者说： New Paradigm 21th Century Biology 含混不清 新瓶老酒
反对者说：
皇帝新装
The Scientist | Volume 17 | Issue 19 | 27 Oct. 6, 2003来自计算系统生物学
14
21世纪的系统生物学
分子生物学、基因组 测序以及高通量测量 技术的进展，使生物 信息系统（BIS）的 建立成为可能
人类基因组计划 和各种组学技术 把生物学带入系 统科学的时代
稳态或 拟稳态
20世纪60年代生物化学系统理论（BST）
理论、模型 的数据不充分
20世纪70年代谢控制理论（MCT）

36
两大技术支撑

实验技术 （Wet Part）

信息技术 （Dry Part）
37
实验技术
基本技术 离心与层析 酶切与电泳 PCR技术 杂交和印迹技术 高通量术 ChIP-chip和ChIP-PET技 术 转基因生物、RNA干扰 各种显微示踪技术 等 38
Interaction

1、如何理解整体论(性)观点是认识世界的出发点?答：【还原论是将物质的高级运动形式(如生命运动)归结为低级运动形式(如机械运动)，用低级运动形式的规律代替高级运动形式的规律的形而上学方法。

还原论认为，各种现象都可被还原成一组基本的要素，各基本要素彼此独立，不因外在因素而改变其本质。

通过对这些基本要素的研究，可推知整体现象的性质。

】整体论把世界宇宙看作是一个统一的整体，各种事物之间相互联系，不可机械地分割。

整体论思想是：整体的性质和功能不等同干其各部分(要素)的性质和功能的迭加；整体的运动特征只有在比其部分(要素)所处层次更高的整体层次上才能进行描述；整体与部分(要素)遵从不同描述层次上的规律。

简言之整体性也就是非还原性或非加和性。

尽管过去几百年以还原论为基础的西方科学取得了巨大成功，但是，20世纪基础科学的三大成就相对论、量子论和复杂科学的核心思想和结论分别从宇观、微观和宏观尺度下证实了还原论的局限性，整体论观点成为我们认识世界的出发点。

2、古今系统思想发展的几个阶段和特点。

答：古今系统思想发展大致经过了以下几个阶段：1)“不见树木，只见森林”。

古代农事、工程、医药、天文知识和成就，以及建立在这些成就之上的古代中国和希腊朴素的唯物主义自然观都在不周程度上反映了朴素的系统概念的自发应用。

2)“只见树木，不见森林”。

十五世纪下半叶，近代科学开始兴起，并由此产生形而上学的自然观。

形而上学在深入的、细节的考察方面它比古代哲学是一个进步，但是，形而上学撇开总体的联系来考察事物和过程，蕴含着极大的局限性。

3)“既见树木，又见森林”。

十九世纪自然科学取得了一系列伟大成就。

建立在这一成就基础之上的辩证唯物主义自然观体现物质世界普遍联系及其整体性的思想，也就是系统思想。

3、用系统思想说明现代化与复杂性的关系。

答:1)现代化使社会演化的复杂性增加。

社会生产规模越来越大，生产技术越来越复杂，科学研究涉及的专业和部门越来越多。

ｔ ｈ ｏｕ ｇ ｈ ｔ ｉ ｔ ｓ ｅ ｌ ｆ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ｓ ｍｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｏ ｒ ｅ ｉ ｍｌ ￣ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ．Ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｆ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｎｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｈｏ ｌ ｉ ｓ ｍ ，ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｏｎ ｔ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，
推进的。随着研究的深入 ， 特 别是 与还原论论战 的过程 中， 整体论思想本身的建构变得越 来越 重要 了。实际上 ， 对整 体论既有存在论层面 的理解 ， 也有认识论 、 方法论层面的理 解。同样 ， 对整 体论概念 的使 用也 是 多种 多样 的， 以致 出
现 了构 成 论 整 体 论 ， 系统 论 整 体 论 ， 关系整体论 ， 生成 整体 论 ， 复 杂整 体 论 诸 多整 体 论概 念 。 总 的 看 来 ， 学 界 对 整 体 论 思想的理解和运用还欠成熟 、 存在 混 乱 。 因此 ， 尝 试 对 整 体 论 概 念 进 行梳 理 与 整合 ， 这 于整 体 论 思 想 的研 究 应 该 是 一
件很有意义的工作 。
［ 关键词］ 整体论 ； 还原论 ； 系统论 ； 生成论
［ 中 图分 类 号 ］ Ｎ ０ ３ １ ［ 文 献标 识 码 ］ Ａ ［ 文章编号］ １ ６ ７ ２ —９ ３ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ５ —０ ０ ６ １ －０ ５
Ｃ ａ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｐ ｔ ｏ ｆ Ｈｏ ｌ ｉ ｓ ｍ
ｏ ｆ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇｙ，Ｃ ｈ ａ ｎ ｇｓ ｈ ａ，Ｈｕ ｎ ａ ｎ， ４ １ ０ ０ ０ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）

《论自由》 约翰·斯图尔特·密尔
《査拉图斯特拉如是说》 弗里德里希·尼采 (1883) 《科学革命的结构》 托马斯·库恩 (1962)
三、发现的情境vs辩护的情境
逻辑经验主义：非科学领域更多地表现出探究者的主观意见，科学问题能
用一种完全客观的方式解决。
发现的情境：科学家获得一个特定理论的实际历史过程。主观的心理过程，
• 真理的融贯论
一个命题或信念是真的，在于它与其他命题或信念的系统相融贯。
设想这张蛛网上的每一个节点都是一个命题或信念，而这些命题或信念的整体 组成了我们的信念系统。
究竟如何刻画融贯关系？
小明 很热 情
这些 都是 湖南 菜
强：逻辑蕴含关系 小明 爱吃 辣 口味 虾很 辣 中：一定概率上的支持关系
(3) semantic—the fact that the languages of theories from different periods of
normal science may not be inter-translatable presents an obstacle to the comparison of those theories.
ie. 凯库勒关于苯的六边形结构假说。 “我们应当会做梦！……那么我们就可以发现真理……但不要在清醒的 理智检验之前，就宣布我们的梦”
辩护的情境：理论存在时，科学家需要证明该理论的合理性。客观的逻辑
问题。
如何获得假说不重要，重要的是如何辩护该假说。
四、库恩思想的理论来源
• 1.格式塔心理学；汉森的观察渗透理论学说 ；
学院科学
共同体/群落
产业科学
费耶阿本德：反对方法
保罗 ·费耶阿本德 Paul Feyerabend （1924 ～ 1994）

7.繁殖与遗传
• 生物体能不断地繁殖下一代，使生命得以延续 • 生物的遗传是由基因决定的，生物的某些性状会发生变异；
没有可遗传的变异，生物就不可能进化

8.适 应
• 适应的含义： （1）生物的结构都适应 于一定的功能 （2）生物的结构和功能 适应于其在一定环 境条件下的生存和 延续
• 适应是生物界普遍存在的 现象
一个死亡的细胞，同样具有核酸、蛋白质，但它是死的， 看来细胞死与活的区别在于它们有没有活力。
Muller（1942年）认为生物具有特殊的能，这种能被称 为生命或活力（Vital force)。他将生命与生物体分开。
3.机械论 Mechanism
Harvey等人认为生命现象可以用机械的原理加以 阐明。
生命是一个特殊的信息体
3、对称性破缺与生命起源
生命起源中的对称性破缺——生物分子的手性均一是生命科学 中长期未解之谜
由于生命是高度有序的，世界上大多数学者认为”没有手性就 没有生命”、”手性起源于生命”
为什么生命在起源时，组成生命的蛋白质只由L氨基酸组成， 而RNA与DNA 中的核糖只由D糖组成?
生物大分子、多分子体系、原始细胞界膜的形成，以及细胞内部核 酸和蛋白质的相对分化和独立，都是在分子、分子体系、原始细胞 与外界环境物的相互作用中，以及在它们内部物质的相互作用中完 成的
原始生命又经过漫长的自身进化过程，通过不断与外界交流信息， 不断地进行自身的信息积累和重构，才使地球上生命从低级到高级， 一步步得以进化
如果是无阻尼摆(外加的推动 力正好克服阻力)，摆幅不变， 如图2
它在相平面中的运动轨迹是 半径一定、绕圆心的不断重 复的圆。运动轨迹被中心区 所吸引，这中心区就称为极 限环(吸引子）

2007 第九卷 第一期 V o.l9N o.1本期中医药现代化科技论坛:系统生物学与中医药的发展编者按 ∀系统生物医学#是系统论与医学在全新的技术背景下的结合,在系统理论指导下,把人体作为一个完整的系统加以研究。

通过大规模提取各类生物信息,深入研究基因组、蛋白组和代谢组等生物信息与环境信息的相互作用,阐明发病机理,研究新的诊断和治疗技术,从而引领现代医学进入预测性、预防性和个性化的时代。

中医学是生命科学的一个组成部分,是一个复杂的巨系统,∀整体观#、∀动态观#、∀辩证观#是中医理论的特色,与系统生物医学的研究思路不谋而合。

2006年11月16~17日,在北京召开了主题为∀系统生物学与中医药的发展#的香山科学会议第291次学术讨论会,陈竺教授、刘德培教授、王永炎教授和陈凯先研究员担任会议执行主席。

医药学、中医药学、中西医结合、生命科学、系统科学、哲理数学、化学等相关学科的35名专家学者应邀参加了会议。

会议中心议题有∀系统生物医学与中医药#、∀复杂性系统科学方法与中医药的发展#、∀系统生物学的思路和方法在中医药研究中的运用#、∀医学发展趋势和前景分析#。

与会专家围绕系统生物(医)学、复杂性系统科学与中医药的发展、中医的发展如何借鉴系统生物医学等现代生命科学文明成果等相关问题展开讨论与交流。

为使广大读者深入了解会议的核心内容,在上海中医药大学中医复杂系统研究中心协助下,本刊组约了会议的重点稿件将陆续刊载,以飨读者。

中医药研究中系统论与还原论的关联关系∃王永炎 (中国中医科学院 北京 100700)摘 要:本文论述了中医药研究中系统论与还原论的关联关系。

作者认为:21世纪生命科学研究需要在整体论、系统论指导下的还原分析,应融入非线性复杂性科学;中医药学是科学人文水乳交融的学科,他体现了中医学原创思惟、原创成就与原创的优势;组学的发展,带来了海量的数据,对海量数据的处理亟需系统论意义指导下的还原分析;中医从整体论的角度出发,从望闻问切对神色、形态、症状、体征信息的收集、观察,进一步分析证候,证候就是一种生理、病理的过程与状态。

1.3 近现人类科学研究所遵循的理性 21
生物学领域对有组织的复杂性的探讨 （2）
实验结果带来的反思：如果生命体演化发展是遵循笛 卡尔所倡导的物理学领域的机械还原主义，即把生命 机体看作是机器并分解为性质相同的基本单位（胚细 胞），那么如何解释生命体中这些胚细胞的不同的分 化现象呢？如果生命体中这种分化现象是由亚里士多 德所谓的具有内在目的的“生命的原理”在主导，那 么如何解释蝾螈初胚体同一组织嫁接到同一位置而分 化生长为不同器官这一复杂现象呢？
23
• “部分所做的一切以及它们所存在的一切目的，都只是为 了表现整体。据此可以推出结论说，假如我们说它们是由 整体决定的，我们所使用的‘受到决定的’一词的意义跟 该词的普通意义迥然不同。因为，既然部分只有结合在整 体中才成为其部分，那么它们受到决定这一点对它们来说 完全不是外来的。”
• 由此可见，机体论认为有机体内部是相互联系相互作用的， 其中，整体先于部分存在并对部分施加一种决定作用，因 此对有机体部分的活动或现象的解释需要从整体角度作进 一步的考察。这种观点既是对生命现象有组织复杂性的解 释，也是机体论对机械还原论的有力反驳。
中国古代的整体性思想—道德经
12
• 老子认为, 只有坚持道的原则, 才能实现预定的目 标。“ 天得一以清，地得一以宁，神得一以灵， 谷得一以盈, 万物得一以生，侯王得一以为天一 正。”( [ 老子] 第三十九章) 。其意思是: 天得到 道而清明; 地得到道而宁静; 神( 人) 得到道而英灵; 禾谷得到道而充盈, 万物得到道而生长; 侯王得到 道而成为天下的首领。在某种意义上来看, 道和一 ( 整体) 的概念与系统的概念是一样的。
•
1.2 近代人类科学研究所遵循的理性 16
• 英国系统学家切克兰德把这种起源于17世纪科学 革命的自然科学领域的研究理性总结为三个原则：

42 七贝塔朗菲谈生命科学中的系统论(42)(七)贝塔朗菲谈生命科学中的系统论说明：这里转贴贝塔朗菲的书《生命问题》中第一章第2小节：机体论概念。

贝塔朗菲最初把自己关于生命问题的系统论思想称为机体论。

许多网友不知道"机体论"这个概念，现在补上这一课是有益的。

贝塔朗菲在谈生命科学中的系统论的同时，就批判了生命科学中的机械论思想和还原论思想。

系统论创始人的这些经典论述对我们接受系统论思想和认识还原论思想的错误是有重要作用的。

下面请看转贴内容：2机体论概念我们的时代，科学概念发生了根本的变化。

现代物理学革命广为人知。

以相对论和量子论为标志的这些革命引起了物理学理论的根本变革和发展。

物理学的这种发展超过了它在过去几个世纪里取得的进步。

尽管生物学思想领域内发生的变化并不显著，但已发生的变化的结果并不是没有意义的。

这些变化既产生了对生命本质的基本问题的新看法，也引出了新的问题和新的解释。

我们可以认为，现代生物学的发展已得到了这样一个确定的事实，即完全不赞同机械论和活力论这两种传统观点，而是确认一种新的、超越这两者的第三种观点。

本作者称这种观点为机体论概念，本作者提出这个概念已二十多年。

人们发现，在生物学的各个领域以及医学、心理学、社会学等这些邻接的学科内，与这个概念相类似的概念是必要的，并已得到了发展。

如果我们保留"机体论概念"这个术语，那么我们也只是为了给一种观念以方便的称谓，因为这种观念虽已变得非常普遍，但多数人又不知道如何称呼它。

可能正是本作者最先以科学的和逻辑的一致形式阐发了这种新观点，这样说似乎也并不过分。

迄今生物学研究和生物学思想是由三种主导观念决定的。

这三种主要观念可以称为分析和累加的概念，机器理论的概念和反应理论的概念。

把我们在生命界遇见的复杂的实体和过程，分解为基本的单位，分析它们，以便用并列或累加这些基本的单位和过程的方法解释它们，这似乎是生物学研究的目的。

2020/2/23
北京物资学院信息学院
15
2.2 系统论基础
2.2.2 系统的环境、行为和功能 3. 系统的功能
功能是指系统与外部环境相互联系和相互作用中表现 出来的性质、能力和功效。功能是刻画系统行为，特别是系 统与环境关系的重要概念。
结构是功能的基础，功能依赖于结构；结构决定功能， 功能对结构具有一定的反作用。
2020/2/23
北京物资学院信息学院
22
2.2 系统论基础
2.2.4 系统论的方法
2. 定性描述与定量描述相结合
对任何事物都可以从定性与定量两个方面加以描述。
定性特性多数情况下表现了事物的本质属性，是定量描述 的基础；在定性描述的同时，我们也必须借助于定量描述， 给出定性描述的具体特性，使定性描述更加客观和精确。定 性描述与定量描述相互结合，正是系统论研究问题的基本方 法之一。
21
2.2 系统论基础
2.2.4 系统论的方法
1. 还原论与整体论相结合
整体论强调的是整体地把握对象，还原论则主张把整体 分解为部分来研究。
系统论正是通过综合整体论的思想、改进还原论的局限 性而发展起来的。它在了解事物各部分精细结构的基础之上 ，再从整体上来认识和处理问题。这样，一方面克服了还原 论零碎地认识事物的片面性，另一方面也更正了古代整体论 的直观性和笼统性，真正地达到了科学地把握全局。
第二次世界大战在客观上大大促进了科学的进步、技术 的发展，特别是与作战有关的科学技术。
2. 理论渊源
（1）数学和物理学为控制论的产生提供了数量计算和演 化机制分析的基础。
（2）生命科学为控制论的产生提供了可供类比的对象。 （3）计算机科学和逻辑学的发展与控制论的产生和发展 互为因果、相互促进。

学习时报/2005年/03月/28日/从还原论到整体论付立 每个有幸从太空看到地球的人都会有一种深深的感动,这种感动甚至能通过太空拍摄的照片传递到我们每个人:一颗蔚蓝色的球体,镶嵌着浮雕一般的大陆、岛屿、极地冰帽,缠绕着变化万千的白色的云,漂浮在漆黑的天鹅绒般的宇宙之中,是那样的美丽、那样的和谐、那样的令人怜惜。

这种感动出自对地球整体性的感悟,出自对地球不可分割性的直觉,代表着我们地球观的升华:地球不再是一个由人为划定的疆界拼起来的无生命的地图,而是一个动感实足的、相互关联的、有机的整体。

这种升华恰恰与科学观念的转变相契合。

在过去的几百年间,科学已经习惯于像拆卸钟表一样将自然还原成一组基本的、独立的零件,再通过对这些基本零件的研究来推知自然现象的性质。

自然科学以这种机械的还原论方法为基础取得了巨大成功,到了19世纪末20世纪初,科学家们尤其是物理学家和数学家们还以为科学的大厦已经完工,只剩下一些零零碎碎修修补补的活计了。

因为大部分重要事情似乎都已经敲定:在宏观领域,牛顿力学掌控着整个世界的运动;牛顿时空观也已经确立:时间均匀流淌,空间平直伸展,物质和能量、时空和运动互不相干各行其道。

在微观领域,像太阳系一样的原子模型在许多人的心中留下深刻印象,它像宏观世界的微缩,又像世界中的世界,其中的规则不应与宏观世界有太大的差异。

还原论的地位也因此无以伦比、毋庸置疑,并在科学的其他领域小试锋芒,于是我们看到生命被视为细胞的集合体,甚至,人是机器。

而且我们知道,在科学管理的最初阶段,泰勒就像病理学家一样进行操作动作分析,在著名的“施密特试验”中,他对铲装工施密特的操作作了细致、准确的测量,剔除其工作的无效部分,最终确定了施密特装卸效率最高时的每一个操作细节,包括铲的大小、铲斗重量、铲装重量、堆码过程、走动距离、手臂摆弧及其他操作内容,使施密特的劳动生产率由每天12.5吨增至48吨。

这种将动作的流程分解到最小的单位,测量它们所需的时间和空间,再将它们组合在一起的方法,怎么看都与还原论的科学有着深厚的渊源。

经历下面这些过程和步骤： 1. 问题的确定；2. 选择目标；3. 系统综合；4. 系统分析；5. 优化；6. 决策；7. 规划行
动。 时间维：七个阶段：规划制订、初步设计、研制阶段、生产阶段、安装阶段、运行阶段、
更新阶段。 知识维：工程学、商业、社会科学等。 该三维结构在上一世纪的60年代和70年代有过很大的影响，一些硬系统的开发大体上
都遵循这一思路。
系统工程的三维形态图
活动矩阵
系统工程的每一项具体工作，在这个三维空间中对应一个区域，这个区域在三个坐标轴 上对应的正是该项工作的位置
如果去掉知识维，就可以表示为两维表：活动矩阵 在每一阶段，都存在着7个逻辑步骤
系统分析
系统分析可以有广义与狭义两种理解。有的国家把涉及宏观经济、政治、社会等方面的 系统问题的研究和应用称为系统分析，以区别于工程技术中的系统工程，这是对系统分 析的广义理解。
步骤4.为方案建模
(1)为每一方案建立描述型或预测型的模型，或者为整个系统建立模型，以便对各种方 案下的整个系统进行分析
(2)对模型进行鉴定 (3)改进并且合并模型 (4)寻求模型运行的结果
步骤5. 对方案进行评价 (1)按照主要准则（包括效果、风险、成本），对各方案在各种条件下进行评价 (2)估计各种条件出现的概率
五个环节：明确问题、产生方案、预测未来环境、建模与估计后果、评价比较
问题——方案——分析——后 果——选择
客观分析
主观选择
基于客观分析的主观选择
4、系统工程的工作步骤
步骤1. 明确问题 (1)辨识主问题和子问题，以及构成问题的因素 (2)建立所辨识问题的层次结构 (3)把问题加以分解，分成要求、约束、可变更的因素、涉及的人与组织等 (4)辨识主要的主观考虑 (5)辩明系统边界 (6)辩识影响主问题的未来条件

钱学森的系统思想2014年05月13日14:46 来源：学习时报作者：于景元字号打印纠错分享推荐浏览量 223关于系统科学，钱学森曾明确指出，系统科学是从事物的整体与部分、局部与全局以及层次关系的角度来研究客观世界的。

客观世界包括自然、社会和人自身。

能反映事物这个特征最基本和最重要的概念就是系统。

所谓系统是指由一些相互关联、相互作用、相互影响的组织部分构成并具有某些功能的整体。

系统在客观世界中是普遍存在的。

系统是系统科学研究和应用的基本对象。

这和自然科学、社会科学等不同，但有深刻的内在联系。

系统科学能把自然科学、社会科学等领域研究的问题联系起来作为系统进行综合性和整体性研究，这就是为什么系统科学具有交叉性、综合性、整体性与横断性的原因，也是系统科学区别于其他科学技术领域的一个根本特点，使系统科学处在现代科学技术发展的综合性整体化的方向上。

系统科学也有三个层次的知识结构。

在钱学森建立的系统科学体系中，处在工程技术或应用技术层次上的是系统工程，这是直接用来改造客观世界的工程技术，但和其他工程技术不同，它是组织管理技术；处在技术科学层次上直接为系统工程提供理论方法的有运筹学、控制论、信息论等；处在基础科学层次上属于基础理论的便是系统学。

系统学是揭示客观世界中系统普遍规律的基础科学。

这样三个层次结构的系统科学体系经过系统论通向辩证唯物主义。

系统论属于哲学层次，是连接系统科学与辩证唯物主义哲学的桥梁。

关于系统论，钱学森曾明确指出，我们所提倡的系统论，既不是整体论，也非还原论，而是整体论与还原论的辩证统一。

钱学森关于系统论的这个思想后来发展成为他的综合集成思想。

根据这个思想，钱学森又提出了将还原论方法与整体论方法辩证统一起来的系统论方法。

客观事物普遍联系及其整体性思想就是系统思想，系统科学体系的建立就使系统思想从一种哲学思维发展成为系统的科学体系，使系统思想发展到了系统科学思想。

系统科学体系是系统科学思想在工程、技术、科学直到哲学不同层次上的体现。

的 基础， 神经物理学（ ｕ ｐｙｃ 则揭示了 ｎ ｒ ｈｓｓ ｅ ｏ ｉ） 脑的功
能；这种观点也承认复杂的等级结构中每一结构层 面同高一级结构层面相联接，化学是生物化学、细 胞生物学、生理学、心理学、社会学乃至经济学 和政治学的基础，而物理学则是一切的基础。可 是，在作出上述还原论式的陈述后，话锋一转，这 种观点强调指出决不能忽视 “ 世界的另一个重要方 面” ，即当今的物理学丝毫未涉及 “ 意向性” ，没 有一门物理学理论可解释哪怕是一只茶杯和一架喷 气式飞机的存在和本性，也没有那一条物理学基本 定律可以预测人的思想所控制的行为，尽管人的思 想是以物质为基础的，这是因为所有的一切都是 “ 意向设计的产物” ，或是在复杂结构系统的高一
第１卷 第２ ９ 期
２０ 年４月 ０７
生命科学
Ｃｈｎ ｓ Ｂ ｌ ｔ ｏ Ｌｆ Ｓ ｉｎ ｅ ｉｅｅ ｅｉ ｆ ｅ ｅ ｃ ｓ ｕ ｎ ｉ ｃ
Ｖ ｌ１ ， ． ｏ． Ｎｏ ２ ９
Ａ ｒ ２０ ， ７ ｐ． ０
文章 编号：０４ ３ （０） － ０－ １ －７ ２ ７ ２ １ ０ ００ ４ ０ ０ ０ ９ ３
求前进。究其原因，人们不难发现系统生物学正在发
因此，就本体论、方法论和认识论而言，务 实的系统生物学家就是后基因组时代在系统生物学
旗帜下 自 觉或不 自觉的还原论者；还原论仍是生命
科学研究领域中的主流。哲学可以引导和影响科学 的发展和方向，但哲学概念决不可能代替科学规 律。这在遗传学发展的历史上是教训多多。坚持用
生命科学
第 １卷 ９
了分子生物学 。
生物学则表明复杂的分子是生命体发育和生命活动
那么，“ 涌现”又是什么？涌现是一种概念， 即使是完全弄清楚了一个整体的各个组成成分的行 为以及它们在整体中所占的比例和排列等，也不可 能由此推论出该整体的行为，整体具有各个组成成 分不具有的新的属性［。问题是 “ ［ ６ １ 涌现”这个概 念迄今只被用来描述一些自 然现象，却从来没有得 到试验验证，甚至也提不出如何着手研究 “ 涌现” 机制的试验方案。这里举一个非常简单的例子：一 个水分子是由一个氧原子和二个氢原子生成的一个 整体。水是无色、无味、无臭的液体，可以作为 溶剂。水的这种属性显然是无法从氧原子和氢原子 的属性推论出来的。于是整体论可得出结论：这就 是“ 涌现”的生动事例，但仅止于斯而己。还原 论则不是如此，它主张仍可着眼于从原子的结构层 面上去探究分子结构层面上的属性。发现二个氢原 子一定要与氧原子呈 １０夹角相连接才会形成水分 ２０ 子。这显然比 还原论的结论前进了一步。当然，这 还没有最终阐明水分子生成的机制，但这毕竟使人 们的认识不再是停留在现象描述的概念上，而是去 寻找进一步研究的切入点。同样地，碱基分子和氨 基酸分子的甲 基化和乙酞化的修饰，则是从构成分 子的化学基团的结构层面上来阐明Ｄ Ａ和蛋白 Ｎ 质分 子的空间构象的改变及其与生物学活性及遗传功能 间的关系，从而使人们得以从表观遗传的角度丰富 了对遗传规律的认识。无疑地，在生命科学领域中 尚有无法用还原论的观点和方法解决的许多重大问 题， 但诚如薛定愕在 １ ３ 月的讲演中指出： 当 ９ 年２ ４ “ 前的物理学和化学在解释这些事件时明显的无能为 力，决不能成为怀疑这些事件可以用物理学和化学 来解释的理由”１ ［。在他讲演后的六十多年间，在 ７ 物质分子结构层面上阐明生命现象的本质所取得的 累累硕果，正是这一论断的科学性的有力佐证。 在生命科学发展的历史进程中，由于无法阐明 “ 涌现”的本质和机制，所以有人只能强调生命过 程中至少有一部分不是物质的实体， 不遵循物质运动 的规律，他们称之为 “ 活力” 生命力”和 “ 、“ 隐 得来希”等。在当代，这些己被学术界摒弃的陈 腐观念实际上并未绝迹，而是 以新的形式出现，

历史的终结——走向科学历史的终结——走向科学The termination of history---Step into thescience李明Li Ming内容摘要：方法研究。

世界为什么这么混乱？追根溯源，是由人的思维方式不科学造成的。

指出对社会的研究必须以整体论、还原论、系统论为指导，否则，无论怎样都改变不了状况。

指出人对社会没有整体研究，没有基础研究，没有管理学概念三大怪异现象，同时指出与之极度相关的行为科学、系统科学存在的问题。

由此产生一种新的意识：从“人性”和“事理”的研究开始，逐步延伸到国家，形成管理的思想、理念，结合时政和各方面的状况制定国家的方略，研究和设计国家的体制…一切以科学讲话。

相对硬科学技术，鉴于社会研究的复杂性，对思维有更为缜密的要求，思想和理论不可有半点马虎，从宏观的、抽象的、基本的研究，到微观的、具体的、细致的研究，每一工序、工步都有科学的讲究。

由此会产生许多不为现实所知的理论，包括一些已经固化在人大脑里的概念都会有新的认识和重新定义。

由此使对政治、经济、社会的研究成为一门真正的科学。

在苏东解体后，曾有人讲过历史的终结，但那只是一种想象，以超现代的科学研究和超现代的科学理论，可结束蒙昧，使人的历史一次完成两大跨越。

关键词：系统而科学的思维、超现代的科学研究、国家管理、整体论、还原论。

世界是一个系统，目前世界问题的根源在研究的方法和思维方式，包括政治、经济、思想、文化等。

走向科学含两个方面，一是研究本身的方法，二是结果与实践。

——以整体论、还原论、系统论为指导，思维方式彻底改变；——研究本身的方法、技术、手段发生巨大变化；——从“人性”和“事理”等基础研究开始；——产生大量的不为现实所知的思想、理论和新的价值体系；——结合实际对社会进行诊断，设计国家的体制、机制；——世界达“系统而科学的可持续发展状态”；——人类科学意识不断增强；——历史终结①。

以上是未来之路，由此可完成人类历史航船的设计，使世界突变。

二十世纪是分子生物学的世纪，在分子生物学研究范式的指引下，生命科学取得了巨大的进展。

然而，自上世纪末以来，生命科学领域开始经历一场深刻的革命。

基因组学、蛋白质组学、代谢组学、生物信息学相继兴起，在此基础上，系统生物学应运而生。

一些生物学家认为，“系统生物学将是２１世纪医学和生物学的核心驱动力”，［１］“生物学也将由分子生物学时代进入系统生物学时代。

”［２］与分子生物学相比，系统生物学的研究信念、思维方式、中心问题和研究模式都具有全新的特点，从还原论走向整体论是这次范式革命的重要内容。

整体论的研究理念与方式开始渗透到生命科学研究的各个领域，并对整个生命科学的发展起着重要的推动作用。

也正因如此，一些人认为整体论即将取代还原论，还原论也将退出生物学的舞台。

然而，整体论与还原论之间并不是一种完全相斥的关系，对这个问题我们需要采取一种辩证的态度加以对待。

１．系统生物学的兴起１９５３年沃森和克里克建立了ＤＮＡ双螺旋结构模型，生命科学研究开始进入分子生物学时代。

分子生物学采取的是还原论的方法，它的基本模式是：首先将一个复杂的事物依据某种原则分成多个小的组成部分，然后进一步将这些组成部分分成更小的子组成部分，直到能对这些更小的组成部分进行严格而又透彻的分析，然后在对这些组成部分认识的基础上来了解整个系统。

在具体的研究中，就是将生命现象分解为一条条的代谢途径，一个个的生理周期，然后对它们进行单个的分析，落实到一个或几个基因，最后从具体的基因出发解释生命现象。

分子生物学上的还原论者认为了解生命之谜的钥匙就在于基因，几乎生命的每一种现象，比如遗传、发育、进化等，都可以从基因水平上得到解释。

分子生物学自其产生以来，就渗透到生命科学的各个领域，对生命科学的发展起了巨大的推动作用。

大量生物和人类的基因密码被破译，许多基因产物的功能得到揭示。

然而，随着研究的步步深入，基因到蛋白质再到表型路线的日益清晰，决定与还原的脉络及其限度的逐渐明朗化，人们却越来越发现从基因确定表型的路线是走不通的。

第一章系统生物学概况1 系统生物学产生的背景20世纪分子生物学的诞生使传统生物学研究转变为现代实验科学。

1953年双螺旋结构模型建立是生物学进人分子生物学时代的标志，生物学由宏观生物学进入微观生物学，生物学研究由形态、表型的描述逐步分解、细化到生物体的各种分子及其功能的研究进入了对生命现象进行定量描述的阶段能的研究，进入了对生命现象进行定量描述的阶段。

1993年启动的人类基因组计划是生命科学史上第1个大科学工程，开始了对生物全面、系统研究的探索。

2003年完成了人和各种模式生物体基因组的测序，第1次揭示了人类的生命密码。

基因组计划的成功使我们了解了包括大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇、小鼠等模式生物和人类的所有遗传信息组成、大规模的基因和这些基因产物的功能、基因表达图谱等。

1994年蛋白质组学概念提出及发展使对生物系统所有蛋白质的组成和相互作用关系有了更深的了解。

基因组学和蛋白质组学中的高通量实验方法为系统生物学发展提供了大量的数据。

计算生物学的兴起。

计算生物学通过数据处理、模型构建和理论分析，成为系统生物学发展的一个必不可缺、强有力的工具。

随着人类基因组计划等的进展，生命科学步入了功能基因组时代。

生物学在基因组学、蛋白质组学、信息科学和系统学等新型大科学发展的基础上孕育了系统生物学。

系统生物学发展史(Koide et al., 2009)2 系统生物学产生和发展的主要特点系统生物学的发展都是随着人类认知需要、生产需要和生命科学新技术的不断发展而发展的，是生物信息、实验技术和分析方法等集聚到一定的阶段而产生的。

发展的主要特点：1953-2000左右：基因认知和基因组学的发展基因结构；基因表达和调控；基因和产物的对应关系；基因扩增；序列测定；体外编辑；转基因技术；基因体外产物的表达和获取；体外基因重组产物的功能验证；大规模基因组测序；1988-2000左右：蛋白的认知和蛋白组的发展蛋白检测技术发展蛋白杂交技术蛋白组的获得定量蛋白组分析蛋白检蛋白检测技术发展；蛋白双杂交技术；蛋白组的获得；定量蛋白组分析；蛋白检测微型化技术等；1999以后：代谢和其它组学的认知和发展等代谢物标记技术；代谢网络重构技术；体外基因和小型基因组合成和拼接技术；蛋白-DNA互作和检测技术；大规模基因组测序技术(NGS)；代谢组检测技术；大规模基因调控网络检测技术等；3 系统生物学的定义系统生物学是研究一个生物系统中所有组成成分(DNA、mRNA、蛋白质等)的构成，以及在特定条件下这些组分间并通过计算生物学建立一个的相互关系，并通过计算生物学建立个数学模型来定量描述和预测生物的功能、表型和行为的学科。