編者的話
對于科學和技術的重大進展來說，一年并不是一個很長的時間。然而科學與技術的任何進步，都是科學家在日常工作中留下的一個個腳印。剛剛過去的2007年，科學與技術的各個領域可謂異彩紛呈。為了讓讀者對此有全景式的了解，本報特別約請各領域專家梳理并點評了科學與技術發展的亮點，并展望令人期待的2008年。
生命科學：風景這邊更好
今天，我們迎來了2008年。回首2007年的生命科學研究可謂是風景這邊更好，盡管艾滋病疫苗研究的失敗令我們感到惋惜，但2007年中不斷涌現出來的生命科學研究的最新成果，卻帶給了我們更多的鼓舞和信心。
打下“半壁江山”
英國《自然》雜志12月20日公布了其評選出來的2007年重要科技新聞，人體皮膚細胞“仿制”干細胞研究位列榜首。日、美兩國科學家利用2006年才發表的誘導多能干細胞(iPS)技術，成功地將人體皮膚細胞誘導成了多能干細胞。科學界普遍認為，這項研究成果具有劃時代的意義，它不僅成功地避開了利用胚胎干細胞研究可能引發的倫理之爭，而且將極大地推動用干細胞治療疾病的研究的進一步深入。此外，糖尿病治療藥物文迪雅的安全性受到質疑、人類破譯個體完整基因組和靈長類動物細胞首次被克隆等也榜上有名。《自然》評出的2007年重要科技新聞中，有近半數與生命科學研究有關。
在12月21日美國《科學》雜志評出的2007年十大科技進展中，生命科學研究打下“半壁江山”。5項與生命科學有關的研究分別是人類基因組差異研究、用人類皮膚細胞制造誘導性多能干細胞、測定腎上腺素受體結構、機體內抵御病毒和腫瘤的T細胞有“立刻保護”和“長期保護”的分工，以及記憶和想象可能源自于大腦的海馬區。
而在此之前最新一期美國《時代》雜志評選出了2007年科學十大發現，iPS技術也名列榜首，成為2007年最重要的科學發現。首份個人版全基因組圖譜問世、南極海域發現多種奇異的深海生物、英國科學家成功地利用骨髓干細胞培育出了人體心臟瓣膜組織、找到人類走出非洲的證據、發現世界上最長壽的動物等，都向人們展示了生命科學研究的勃勃生機。
在2007年生命科學研究中，我國科學家也作出了重要貢獻。例如，我國科學家經過兩年多的研究確認：2005年4月在我國內蒙古二連盆地晚白堊世二連組地層中發現的一具巨型獸腳類恐龍化石，是當今世界上最大的似鳥恐龍化石。6月14日出版的《自然》雜志發表了這一研究成果。這一發現，豐富了人們對于恐龍向鳥類演化過程的理解，說明在向鳥類演化的過程中，不同恐龍類群的特征演化模式和潛在的發育機制是不同的，表明了鳥類特征演化的復雜性。該成果位列《時代》榜單第七位。
《自然》、《科學》、《時代》雜志相繼評選出的十大科學進展都表明，2007年生命科學發展迅猛，生命科學引領著科學前進的潮流。
技術突破引領科學創新
2007年生命科學研究之所以能在幾個關鍵點上取得高水平的成果，主要得益于技術創新帶動理論創新。
以iPS技術為例，2007年11月20日，《細胞》和《科學》雜志分別發表文章，介紹了研究人員是如何利用人體皮膚細胞誘導分化出類胚胎干細胞的，iPS技術被評價為具有里程碑意義的創新之舉。干細胞與克隆技術的研究及應用幾乎涉及了所有的生命科學和生物醫藥學領域，盡管人們對干細胞研究的前景一直充滿期待，但是胚胎干細胞研究由于存在復雜的倫理問題而在有些國家變得舉步維艱，美國總統布什曾兩度否決放寬聯邦政府資助胚胎干細胞研究的法案。
成體細胞能否轉化成多能或全能干細胞是一個重大的理論問題。但解決這個理論問題則需要靠實踐、靠技術發展和創新。早在2006年，日本科學家就已率先用iPS技術，成功完成了將老鼠成體細胞重編程和轉化為類胚胎干細胞的多能干細胞研究，可謂獨辟蹊徑。2007年，iPS技術最成功之處在于實現了人的體細胞的逆轉，從鼠到人細胞的進展速度之快超出預料。iPS技術的突破，不僅徹底解決了上述理論問題，也為科學家們獲取多能干細胞增加了一個新的途徑，并且避開了胚胎干細胞研究的倫理之爭，因此，這一技術一經公布便立刻得到了科學界和社會的普遍認同，具有重大理論意義和實用價值。
同時，iPS技術也為研究發育與生殖、疾病發生發展機制、基因、蛋白質、RNA功能等提供了一個非常重要的實驗模型。但應當看到的是，iPS技術的突破將使那些原來限制胚胎干細胞研究的國家從此放開手腳，迅速大規模增加人員和經費投入，這無疑將會給我們帶來很大的壓力。
2007年5月，諾貝爾獎獲得者、被譽為“DNA之父”的美國著名科學家詹姆斯·沃森得到了他本人的完整基因組圖譜；９月，美國科學家克雷格·文特爾和他的研究小組又公布了文特爾本人的雙倍體基因序列，即遺傳自父體和母體兩套染色體的完整版基因序列，這是人類首份個人版全基因組圖譜，個人基因圖譜的問世同樣得益于技術的創新。
曾經是“天價”的基因組測序，隨著技術的改進由此開始成為一項與生命健康密切相關的實用技術。盡管依靠現有的技術水平和能力，還無法僅僅憑借一張圖來完全解釋或預測一個人一生所有的疾病，但隨著測序技術的普及和測序費用的大幅度降低，在不久的將來，個人基因組圖譜將有望廣泛用于疾病預測預防、診斷預后和治療指導以及個體化治療。
水不到 渠難成
2007年11月，美國科學家經過長達十幾年的研究，終于測定了人類Beta2-腎上腺素受體的結構。受體是位于細胞膜或細胞內的一類特殊的蛋白質，可特異地識別信號分子，從而啟動細胞內一系列信號轉導和反應。G蛋白偶聯受體是一類最大的細胞膜受體家族，具有非常重要的功能，在哺乳動物中已發現幾百種這類受體。新確定結構的Beta2-腎上腺素受體是一個重要的G蛋白偶聯受體，它調控許多重要的生理功能，從抗組胺劑到Beta受體阻斷劑等一系列藥物都是以該受體為靶向，了解受體結構有助于研發新的藥物。
對Beta2-腎上腺素受體結構的解析可謂“十年磨一劍”，是科學家們知難而進、長期努力、不斷積累、不懈追求的結果。從iPS技術到細胞膜受體結構解析，越來越多的實踐證明，生命科學研究需要有耐心、要有足夠的積累，水到才能渠成。
一個值得我們注意的現象是，2007年生命科學研究中取得了一系列的高水平成果，大都是來自于一些小規模的實驗室，而并非大集團作戰，這也是符合基礎研究規律的。這說明小的科學家團隊的獨創性和創新性需要給予穩定的、長期的支持，保持一定數量的精干科學家和小規模的基礎實驗室，堅持下去，總會有好的結果出來。Beta2-腎上腺素受體結構的解析過程雖然漫長，但意義重大，它將為我們今后的疾病治療、尋找新的藥物靶點、進行藥物設計、篩選新藥提供更多的幫助。
2007年，艾滋病疫苗研究的失敗令人感到遺憾。盡管原因是多方面的，但也說明我們目前對艾滋病的認識和了解還是不充分的，沒有足夠的基礎研究成果的支持，應用性研究的成功概率不會很大。科學研究是一個長時間的積累過程，需要不懈地努力，不會一蹴而就。水不到，渠難成。美國尼克松時代攻克癌癥神話的破滅，同樣是因為沒有堅實的基礎研究做支撐。
期待新的突破
美國國立衛生研究院（NIH）于2007年利用由“路標計劃”（Roadmap Plan）管理的新基金，啟動了表觀基因組學研究計劃，其目的是要促進開發出能夠明顯改善表觀遺傳研究途徑的創新型新工具，并將致力于開發人類胚胎干細胞、人類分化和分化細胞、細胞系和組織的參考表觀基因組。
表觀遺傳學是指基于非基因序列改變所致基因表達水平變化，如DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質構象變化以及RNA調控等。表觀基因組學是在基因組和全細胞水平上對表觀遺傳學變化進行研究。
從遺傳的角度來看，一個人身體各種不同組織的細胞都是同一個基因組。但是不同的細胞有不同的狀態，有多能的、全能的，分化成不同的組織細胞，它們的表觀遺傳學是不同的。因此，表觀遺傳學的變化決定了各種細胞的狀態，也可能決定了正常的生理狀態和異常的疾病狀態。NIH表觀遺傳組學研究計劃的啟動受到國際科學界的廣泛關注，無疑將成為今后生命科學研究領域角逐的熱點之一并將會不斷有所突破。
2008年生命科學研究仍將表現得十分活躍、異彩紛呈。借助iPS技術的東風，干細胞研究領域將會繼續有大的進展和新的突破，非編碼RNA和微RNA等研究也將進一步向前發展。在美國《科學》雜志預測的2008年值得關注的7個科研熱點中，與生命科學有關的就有5個，它們分別是微RNA、人造微生物、古基因組學、人類微生物組和大腦神經回路。
《科學》雜志認為，2007年科學家共發表了約800篇與微RNA研究有關的論文，內容涉及微RNA與癌癥、心臟疾病和干細胞分化等的關系。2008年，科學家將開始研究如何利用微RNA揭開一些疾病的發病機理，并有望深入了解微RNA是如何起作用的。美國國立衛生研究院和歐盟等都計劃在2008年開展有關人類微生物組的研究，科學家有望繪出人體內約200種微生物的基因組，并開始著手對人內臟、皮膚、口腔和生殖道內的微生物群落展開廣泛調查。
2008年，人造微生物也已不再遙不可及。初步的尼安德特人基因組草圖也有望于2008年年底前繪成，通過進行更多的尼安德特人和智人基因的比較研究，將增進人們對已滅絕的尼安德特人的了解；得益于更廉價、更便捷的技術，科學家將繪出更多滅絕物種的基因組圖譜。此外，借助一些新方法，2008年科學家有望開始了解大腦神經細胞回路是如何處理信息和調控行為的。
生命科學研究成果的應用將成為現代科學發展的主要動力之一，2008年，前沿科學研究和應用研究將結合得更為緊密，政府和工業界也將對此給予更多的關注和投入，一項新技術的誕生將帶動一個產業的發展。
除上述熱點以外，2008年生物質能源、生物納米技術等生物技術及重大疾病防治都將是各國生命科學發展的重點。生命的復雜性決定了生命科學研究的復雜性，艾滋病疫苗失敗的事實再次告訴我們，生命科學研究同樣充滿著風險和挑戰。盡管如此，21世紀面臨的人口健康問題、環境問題、農業問題、生態問題和能源問題等，都需要生命科學研究給出答案。
