生命科学大系统理论（三）

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1.3地球上的生命现象

从自然界到人类自身再到人类社会，都具有生命现象。随着现代生命科学的发展，人们已经清楚地认识到生命是运动、变化和发展的。生命的遗传、变异、进化、分化、生长、发育等等过程具有一定的相关统一性。现在，随着人们对人体生物基因组及其生物遗传信息的深入研究，发现人体生物基因组就是一部写了几十亿年的“生命之书”或绘了几十亿年的“生命蓝图”。而生物进化与生物发育过程就是这部“生命之书”或“生命蓝图”的不断写作、不断绘制与不断修改过程，同时也是这个“生命之书”或“生命蓝图”的不断解读、不断实现与不断选择过程。现代生物科学发现，一个受精卵之所以能够按照严格的顺序发育成生物个体，其根据就是受精卵中有一个完整的基因组图谱即细胞核中的全部遗传基因（全部生命遗传信息），发育的程序都已编码于基因组中。发育程序可和一个建筑物的蓝图相比拟。发育的过程是通过遗传基因信息有秩序表达而使蓝图逐步实现的过程。那种认为精子或卵子中有一个完整的小生物，把发育过程看成是简单的长大或展现，而否定进化发展的先成论显然是错误的。但是细胞中确实存在着一种先成的因素，即发育蓝图，这点也是确定无疑的。然而，人体系统的发育则又是严格按照这个蓝图来实现的，是一个渐成的过程，这点同样也是无可争议的。这就是现代生物学理论对传统“先成论”和“渐成论”的一种新解释，并且这种解释则将上述两种理论进行了有效的统一，当然不是传统意义上的统一。根据上述理论，我们认为，人体的生殖与发育过程可以看成是人体生物遗传基因组的复制与表达过程。在这个过程中，首先，是建立一个新的人体生物基因组图谱（受精卵），绘制好一个人一生的生命周期蓝图。然后，在此基础上进行人体生物基因组的复制和表达，最后，完成人体生长发育全过程。由于我们人类生长发育过程是整个生物系统进化的一个短暂而迅速的重演，因此我们认为揭示了人类的生长发育过程的基本规律，也就可以揭示整个生命系统的进化过程的规律。正像书名副标题显示的那样，我们的这部专著将是一部从分子生物学入手的学术作著。从DNA双螺旋结构到生命周期双S曲线规律。这两方面构成分子生物学理论框架结构的基础。一个是解决生命本质问题，一个是解决生命规律问题。

由此我们不难发现人类社会智能化的过程就是人类社会基因组的进化与发展过程。这是从两个不同类型的基因组揭示了人类的起源和人类社会的起源及其发展本质问题。因此，人类一切问题都应该按照这个思路进行思考下去。这样一切问题都可能找到答案。人类的起源和人类社会的起源。都应从基因（信息）角度去思考，人类的起源过程取决于DNA（RNA），人类社会的起源过程取决于科学（技术）。这两个基因组决定了人类及其社会的进化发展。 21世纪各国要想挤身于世界科技强国之林，并占有一席之地，加强对生命科学（信息科学）研究与开发的投入应成为各国科学技术发展的重中之重。然而，对于生命科学（信息科学）的理解或对于生命系统的理解，目前国内外学术界基本上还处于狭义的认识阶段。即把生物科学当成是生命科学全部。把生物系统看成是生命系统的全部内容。主要的人力、物力和财力均投入在对生物系统的研究与开发之上。而从广义上讲，真正意义上的生命系统也应是包括生物系统与社会系统在内的大生命系统，同样生命科学应包括生物科学与社会科学在内的大生命科学。因为，人类社会系统与生物系统一样，同样具有生命现象（或称类生命现象）。即人类社会系统同样具有新陈代谢、遗传与变异、进化与分化、生殖与发育等生命现象（或称类生命现象）。所以，从广义的大生命科学上讲，我们在加强对生物系统研究与开发的同时，还应该加强对社会系统的研究与开发。我们认为，建立包括社会系统在内的“生命科学大系统理论”，加强对“生命科学大系统”的研究与开发应引起我国政府乃至世界各国政府的高度重视。也就是全世界各国的政府决策者和科技工作者都要站在一个更广义的角度来加强对生命科学（信息科学）的战略选择和研究开发。用生命科学（信息科学）的理念来促进本国科技事业的发展。因此，从大系统生命科学（信息科学）上讲，我们不仅要研究生物信息系统，而且还要研究社会信息系统。同时还要将这两者有机地结合起来进行研究与开发。只有这样，全球科学技术事业才会真正地走上健康正确的发展轨道。

1.4生命现象的主要表现形式及其相互关系

1.4.1生命现象的主要表现形式

生命（生物和社会）系统一旦形成，就表现出各种生命现象。生命现象的主要表现在以下几个方面：

第一，生命（生物和社会）系统的新陈代谢现象。我们知道生命（生物和社会）系统的变化发展是离不开物质、能量和信息的交换的。为了解实现系统的目的性，生命（生物和社会）系统总是要不断地吐故纳新，新陈代谢，不断地进行同化作用与异化作用。新生物系统（社会系统）总是要不断地取代旧生命（生物和社会）系统，在进行新陈代谢的同时还要进行生命（生物和社会）系统的自我控制和自我调节，从而实现自身的系统目的和维持自身的相对独立、相对稳定和相对平衡。这些构成了生命（生物和社会）系统新陈代谢的全过程。它是生命遗传和变异、进化和分化、生长与发育的根本动力。它是生命现象最重要的本质特征。

第二，生命（生物和社会）系统的演化与分化现象。生命（生物和社会）系统是进化发展的，生命（生物和社会）系统的演化也具有一定的规律。这个规律表现在从低级到高级，从简单到复杂，从无序到有序。生物系统（社会系统）目的性自然选择演化现象。通过对生命（生物和社会）系统演化现象的分析研究，我们提出生命（生物和社会）系统自然选择进化学说。我们知道，生命（生物和社会）系统是从是化学分子进化而来，化学分子是如何形成大分子结构，大分子结构又是如何组装成细胞？这是一个生命起源的问题。我们认为是系统目的性导致生命起源和进化发展。因此，用系统科学理论和方法解决生命（生物和社会）系统起源和发展问题是一种最佳选择。现代科学技术发展为解决生命起源问题提供了丰富的理论依据。特别是纳米科学技术的发展为分子识别、分子智慧、分子设计、分子组装提供了大量的实验依据，也为解释生命起源提供了非常重要科学依据。是生命（生物和社会）系统必然是系统，大到物种种群，小到生物分子等等都是系统。是系统必须遵循系统目的性原则。什么是系统目的性原则？客观事物作为一个系统在演化的过程中，一方面保持系统的相对独立与稳定；另一方面与外界保持动态平衡。如何做到这些？就是要与外界进行物质、能量和信息的交换。当吸收物质、能量和信息的时候，就是合成代谢，反之就是分解代谢。合成代谢就意味着系统进化，是一个走向有序化的过程；反之就是系统退化，是一个走向无序化的过程。我们认为分子智慧的形成与发展在生命起源与进化发展过程中发挥作决定性的作用。由此得出结论：“生物的起源和演化过程就是一个分子目的性智慧产生和发展的过程，是分子目的性智能化的组装运作过程”。这个过程就相当于自然界在写作“生命之书”的过程。

第三，生命（生物和社会）系统的遗传与变异现象。生命（生物和社会）系统的遗传性与变异性表现在新生物与旧生物之间相似性上，新生物在很多方面保存旧生物的一些特征。但又不是原生物的翻版。遗传性是生物物种维持稳定性的必要前题，变异性是生物进化的动力。这个过程就相当于自然界在复制和修改“生命之书”的过程。遗传一般是指亲子之间以及子代个体之间性状存在相似性，表明性状可以从亲代传递给子代，这种现象称为遗传(heredity)。目前已知地球上现存的生命主要是以DNA和RNA作为遗传物质。除了遗传之外，决定生物特征的因素还有环境，以及环境与遗传的交互作用。社会系统的遗传信息主要存储于科学和技术文献之中，决定社会文明的社会文吸物征的因素还有环境。以及环境与遗传信息的交互作用。

第四，生命（生物和社会）系统的生殖与发育现象。生命（生物和社会）系统的生命（生物和社会）系统生殖过程与生命（生物和社会）系统的发育过程是密不可分的。生命（生物和社会）系统的生命（生物和社会）系统生殖过程是从受精过程开始的，首先形成受孵,然后通过一个孕育过程，再通过生育的分娩的方式产生新的生命，最后发育成一个新的个体。这是高级一点生物所表现的生命现象，低级生物像细菌由于其基因组既不没有纵向生物遗传基因信息，也没有横向生物遗传基因信息，所以它没有高级生物的生殖与发育过程。这个过程就相当于自然界在解读“生命之书”的过程。同样社会系统也有受精过程，其受精过程就是引进新科技。

以上是生物所具有的一些重要生命现象。对这些生命现象的深入研究将有助我们更好地认识生物系统和改造生物系统,使生物系统的进化与人类社会系统的发展相协调。我们认为，现代生命科学从达尔文与孟德尔时代经过一个半个世纪时间发展又进入了一个新的误区。那就是现代生命科学在微观方面向分子生物学发展（例如：对基因组结构和功能方中向不断分析探究，研究特点是实验分析大于理论综合）的同时，在宏观方面缺乏对分子生物学进一步整合（例如：基因组运动规律性系统总结地，研究特点是理论综合大于实验分析）。我们的这篇论文就是从生命科学四大主要方面：“新陈代谢、遗传变异、进化分化、生长发育”入手，在前人工作的基础上进行提炼、概括和系统总结，并在分子生物学宏观层次上用生物计量学（生物数学）方法进行分析研究，发现了一系列生命科学规律。它们是：“1、生物新陈代谢一般均衡定律；2、生物系统目的性均衡选择演化定律；3、生物遗传基因矩阵分布定律；4、生物遗传基因概率分布定律； 5、生命周期双S曲线规律”。而且这些规律都是密切相关，相互联系，相互影响的。因此，我们的工作是有一定科学道理和事实依据的。这些生命现象的分子生物学基础等等方面进一步进行讨论。同样社会科学方面也有一系列生命规律的发现：“1、社会新陈代谢一般均衡定律；2、社会系统目的性均衡选择演化定律；3、社会遗传基因矩阵分布定律；4、社会遗传基因概率分布定律； 5、社会生命周期双S曲线规律”。而且这些规律都是密切相关，相互联系，相互影响的。因此，我们的工作是有一定科学道理和事实依据的。这些生命现象的科学基础等等方面将在科学技术学中进一步进行讨论。

1.4.2生命现象之间的相互关系

生物在漫长的演化过程中，从利用新陈代谢一般均衡规律这个“无形之手”写作第一部“生命之书”（生物基因组）时起，就意味着生物演化时代的真正开始。生物演化从纵向看就是从低级到高级，从横向看就是从简单到复杂。因此，生物“生命之书”（生物基因组）中就会动态的存储这两类信息，一类为纵向遗传基因信息，另一类是横向遗传基因信息。这两类遗传信息是以杂交的方式存储于基因组中，每均衡杂交一次，就意味着一个物种的形成。在不同物种生物基因组之间是以非编码基因与编码基因的动态比例变化方式而存在，其在结构与功能方面则处于动态变化之中。在相同生物基因组中非编码基因和编码基因的比值是不变的，其在结构与功能方面表现为相对稳定状态。生物“演化与分化”形象的说就相当于写作“生命之书”（生物基因组），生物演化就相当于写作“生命之书”（生物基因组），生物分化就相当于将写出的书进行各种分类。每当一次生物演化均衡形成，就意味着一部“生命之书”（生物基因组）的写作完成，也意味着一个生物物种的诞生。这其中主要表现为存储两类信息，一类是纵向基因信息（种系基因信息），另一类是横向基因信息（个体基因信息）。这就是生物进化与生物分化的实质所在。随着这两类基因信息存储量与质的变化从而导致生物基因组的结构与形态也由链式状态到环式状态再到染色体的转化，并导致生物由原核生物向真核生物演化。其中基因分化出现内含子、外显子、启动子、沉默子、转座子等等非编码区基因和编码区基因并发挥各自的生物功能。“遗传与变异”就是对这部写好的“生命之书”（生物基因组）进行自然的誊写、复制、修改、补充和完善。“生殖与发育”就是对这部“生命之书”（生物基因组）的自然解读和解释。这个过程就是打开“生命之书”（生物基因组）进行阅读理解，先是阅读纵向基因信息（种系基因信息），然后再阅读横向基因信息（个体基因信息），这两组基因信息阅读完之后，生物生长发育过程也就结束了，完成一个生命周期过程。低等生物像细菌一类生物，由于进化层次较低，其基因组纵向基因信息与横向基因信息存储量非常低，繁殖能力快，生命周期短。因此，生长发育过程遵循指数规律，而像蛔虫一类线虫生物，其进化层次较细菌又进了一个层次，其基因组中存储的纵向基因信息和横向基因信息还很不完善，不过其生长发育周期比细菌要长。其基因组纵向基因信息与横向基因信息含量介于高等哺乳生物与细菌之间。因此，其生长发育过程遵循S曲线规律。到人类高等生物阶段，其基因组存储了完整的纵向基因信息和横向基因信息，其生命周期更长，因此，其生长发育过程遵循双S曲线规律。生物的生长发育过程主要遵循这三类曲线规律。具体分析还要看生物基因组中非编码基因和编码基因所占之比，非编码基因与编码基因的结构和功能表达的情况。不过新陈代谢的一般均衡规律贯穿于“生命之书”（生物基因组）“写作”和“解读”的整个过程。这就是生命现象之间的相互关系。因此，我们认为这些比喻既形象又科学，因此，我们的工作是有一定科学道理和事实依据的。下面我们将对它们分别展开讨论。