合成生物学的发展、挑战及应对

通过操作DNA进而操控特定生物过程和生命性状一直是生物研究的热点问题。针对如何理性设计与深度改造生物系统这一难题,合成生物学这一综合了传统生物学、工程学与计算机科学的交叉学科应运而生,进而显现出举世瞩目的巨大潜力。然而,合成生物学的发展也面临着诸多挑战和风险。本文着眼于合成生物学的思想理念,对其理论与技术体系的发展现状、技术扩散所带来的安全问题以及将来合成生物学可能的发展趋势加以深入探讨。     

Science最新内容精选

合成生物学的魅力如同乐高玩具一样建造的细菌显示出合成生物学向基因模块的设计和建造发展的潜力,这种基因模块可以向已有生物系统中导入新功能,甚至可以建造出新的生物系统。这一新兴领域汇集了那些力求理解生命并制造新生物功能的生物学家、物理学家、化学家和工程师。本期杂志特刊关注合成生物学领域研究成果如何帮助我们理解生物学并造福人类的。     

合成生物与生物安全

合成生物学基于生物、化学、物理、计算、工程等多学科交叉,对生物体以工程化的方式重新设计甚至是从头合成,将克服自然进化的局限,创造超越自然生命能力的合成生物,不仅对探索生命活动基本规律具有重要科学意义,也在工农业生产、环境保护、健康保健等领域具有巨大应用前景。随着合成生物技术发展的日新月异,合成生物的应用范围日益广泛,如何保障合成生物的生物安全性成为一个极其重要并且亟待解决的关键问题。合成生物学研究中大量涉及来自于病毒、致病性细菌和真菌的强毒力基因元器件,且被设计和使用的毒性基因元件和调控元件的数目也从少数几个跃升为几十个、上百个,乃至整个基因组的重新设计和编辑改造。如果缺乏有效管控或被恶意谬用,这些人工合成生物体可能会对生态环境平衡、公共卫生安全乃至国家国防安全造成威胁。因此,在人工设计和改造生物体的过程中,必须建立系统的防范和监控体系,设计有效的方法和技术来阻止人工生命体在野外环境下的复制和增殖、遗传信息的漂移以及阻断其进化出新的环境适应性,做到完全的人工改造生物隔离,达到真正的人工可控生命目标,确保其生物安全性。文章综述了合成生物学的研究进展和合成生物潜在的生物安全性威胁,以及合成生物的生物安全性防控设计策略,并对相关安全政策规章的制定给出了建议。     

合成生物学及其在生物制造领域的进展与治理

合成生物学是利用工程学的设计原理改造和优化现有自然生物体系,甚至从头合成创建具有特定功能的人工生物体系,在深入理解生命本质的同时,实现在能源、材料、食品、医药、化工、环境和农业等领域的广泛应用.本世纪以来,合成生物学研究发展迅速,已经取得了一系列突破性的成果.本文简要综述了合成生物学的概念理论、技术方法和功能应用主要发展概况及其生物安全风险管理,并且就其在生物制造领域的应用进行了重点阐述,并对其未来发展,尤其合成生物学发展需要点解决的问题进行了展望.     

浅谈生物教学中学生实验能力的培养

生物学是一门以实验为基础的自然科学。本文是在生物实验教学的基础上,着重阐述在实验教学中如何培养学生的实验能力问题,包括观察能力、实验操作能力、科学思维能力、创新能力和设计实验方案能力等。     

化学生物学的发展与展望

化学生物学是一门新兴的交叉学科,其中利用小分子调节剂探索生物过程是该研究领域的核心。此外,生物催化和生物转化、分子模拟和识别以及生命体系中分析方法的研究等方面也是该学科的重要组成部分。     

在生物教学中注重心理健康教育

现在的学校教育专门开设的心理辅导课十分有限,而生物学科特有的知识结构对心理健康教育的渗透则显得非常重要。生物学是一门研究生命现象和规律的科学,充分发挥学科优势,利用生命科学的丰富资源,结合学生实际,在生物教学中渗透心理健康教育,不仅教给学生生物学知识,也培养了学生的健康心理。     

关于合成生物学发展与相关问题治理的思考

合成生物学是一门正在对生命科学和生物技术发展产生重要影响的新兴学科.本文结合合成生物学的发展阐述了其作为一门新兴学科对科学研究和社会经济发展的重大意义,探讨了发展合成生物学过程中伦理和安全方面的潜在问题,并就如何开展相关风险的治理、促进合成生物学的健康发展提出了政策建议.     

浅谈高中生物实验教学中的能力培养

生物学是一门实验性科学。对高中学生来说,生物实验教学主要包括常见的仪器、器具、药品的使用能力,还有对实验程序的理解能力,对实验结果的分析能力,对实验中出现的异常情况的处理能力等。     

如何通过生物实验教学培养学生的实验技能

在生物学的教学中,学生的实验能力的培养至关重要.生物学实验课程是一门以观察和实验为基本研究方法的实验科学.将多年生物课堂的实践经验总结提炼,重点论述如何培养学生的生物实验能力的的基本方法以及教师在教学过程中所应该采取的策略.     

创设情景教学 激发学生学习生物的兴趣

生物学是一门与日常生活息息相关的学科,创设情景教学能很好的激发学生学习生物的兴趣。中学可以利用多媒体,创设认知冲突型问题情景、创设课堂情景等方式来激发学生的兴趣。     

创设情景教学 激发学生学习生物的兴趣

生物学是一门与日常生活息息相关的学科,创设情景教学能很好的激发学生学习生物的兴趣。中学可以利用多媒体,创设认知冲突型问题情黄、创设课堂情景等方式来激发学生的兴趣。     

浅谈高中生物试验教学对学生能力的培养

《生物课程标准》明确指出,“生物科学是自然科学中的一门基础学科,是研究生命现象和生命活动规律的科学。”而生物学是实验性科学．实验教学的比重较大。生物实验教学作为生物教学的一个不可分割的组成部。生物实验不仅是培养学生实践能力的重要途径．更是激发学生探索兴趣、培养学生创新能力的切入点,通过增强实验的趣味性能激发创新动力;建立民主平等的氛围．能营造创新的情境：变验证性实验为探究性实验．能增强创新意识;设计创新实验,能发展创新思维;改变实验方法能培养创新设计。因此．在高中生物教学中,教师要积极利用生物实验教学培养学生的各种能力。     

情报科学研究:关于情报性质的研究

本文通过生物系统和一些国家对十进位计算法、文献统计学换算以及情报处理设计实例的研讨,阐明了高水平的情报研究。文章指出:情报科学作为一门独立的科学,如所周知其处理系统是从生物学开始的。现在经过了数十年之后,由于电子信息系统的蓬勃发展,情报重要性质的研究又一次集中于生物系统和社会技术系统的研究方面来了。     

设计生命:合成生物学的安全风险与伦理挑战

合成生物学的快速发展引起学界的广泛关注。合成生物学的工程特性赋予其“设计”和“重构”的实践内涵,人为设计的生命得以加入传统的以DNA为基础的生命进化进程,进而引发了一系列安全风险和伦理问题。文章探讨了合成生物学发展历程中的标志性事件所引发的伦理争议,剖析了合成生物学面临的安全风险、伦理困境及其诱因,在借鉴欧美国家监管机制的基础上,提出我国合成生物学伦理监管的思路。     

合成生物学研究的进展

本文简要介绍了合成生物学发展的历史背景与定义,它的主要研究内容,包括基因线路、合成基因组、合成药物与生物基产品或材料等。探讨了合成生物学与基因工程的异同,介绍了合成生物学在中国的发展情况,讨论了伦理道德与安全问题,最后展望了合成生物学的发展前景。     

仿生机器人活动的巨大魅力

正仿生学是模仿生物的特殊本领的一门科学,是生物学、数学和工程技术学互相渗透而结合成的一门新兴的边缘科学。它的任务就是要研究生物系统的优异能力及产生的原理,并把它模式化,然后应用这些原理去设计和制造为人类服务的新型技术设备和机器。1960年第一届仿生学会议为仿生学确定了一个有趣而形象的标志:一个巨大的积分符号,把解剖刀和电烙铁"积分"在一     

浅谈高中生物实验对学生能力的培养

生物学是一门以观察和实验为基本研究方法的实验科学,实验是培养学生科学思想、方法、态度和创新精神的重要手段。介绍了在生物实验教学中应从创设探究性实验、改进课本实验、提出探究问题、对学生进行逆向思维训练方面引导并组织学生进行探究性学习,培养学生的探究能力。     

合成生物学的发展路线及治理

合成生物学家的理想是逐步实现对物种基因和基因组的功能性修饰,创造出对人类有益并对自然界无害的新生物。尽管分子水平的研究仅有60余年的历史,但有必要充分认识合成生物学的复杂性。鉴于此,任重而道远的合成生物学研究路线图应该包括多学科的底盘物种系统研究、细胞水平的功能元件解析与移植、新功能物种的安全性与功能优化、生产型功能物种的再选育、后期的跟踪技术和应用评价等。除了明确科学界的路线图外,社会伦理、道德和法律等领域的讨论及研究也至关重要,关注治理问题可以规避风险,避免社会利益群体的冲突,造成难解的"死结",使科学成果成为无法利用的"夹生饭"。     

“合成生物学”研究前沿与发展趋势

合成生物学研究(syntheticbiology)是一门新兴研究领域,是生命科学在21世纪刚刚出现的一个分支学科。合成生物学是分子和细胞生物学、进化系统学、生物化学、信息学、数学、计算机和工程等多学科交叉的产物。近年来合成生物学发展势头强劲,许多新的技术被应用到合成生物学领域,2010年人工合成生命的出现更是引起了舆论轰动和全世界的广泛关注。鉴于此,文章对合成生物学的研究进展与发展趋势进行了阐述,以供参考。